DE112016005005T5

DE112016005005T5 - Verfahren zum Überwachen eines Wälzlagers, welches zum Haltern einer rotierenden Komponente einer Maschine verwendet wird

Info

Publication number: DE112016005005T5
Application number: DE112016005005.4T
Authority: DE
Inventors: Cristian Locatelli; Luca Testi; Luca Soliani; Rosario Assenza; Matteo Giavarini
Original assignee: Camozzi Digital Srl
Current assignee: Camozzi Digital Srl
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2018-07-26
Also published as: CN108139296A; US10436675B2; JP2017106900A; ITUB20154789A1; WO2017072635A1; JP6258443B2; CN108139296B; US20190072456A1

Abstract

Verfahren eines Überwachens eines Wälzlagers für ein rotierendes Element einer Maschine stellt bereit: über eine Zeit ein Messen der Temperaturwerte von dem Lager oder einer Region, welche das Lager umgibt, eine Identifizierung von Temperaturspitzen in dem Temperaturtrend und ein Hervorheben einer Alarmbedingung, wenn die Spitzen einem Alarmkriterium, zum Beispiel der Präsenz von fünf Spitzen in zwölf Betriebsstunden der Maschine, genügen.

Description

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Überwachen eines Wälzlagers einer Maschine, zum Beispiel einer Textilmaschine, welches auf eine Identifizierung einer Abweichung des Lagers von einer Nominalleistung gerichtet ist, um eine Beschädigung davon zu verhindern.
Es ist bekannt, dass für eine Fabrik, zum Beispiel eine Spinnanlage, ein Bedarf dafür besteht, dass sie kontinuierlich, ohne Unterbrechungen aufgrund von plötzlichen Beschädigungen von den Maschinenkomponenten, arbeitet, um ökonomisch lukrativ zu sein. Stattdessen sind Beschädigungen von den Komponenten jedoch leider häufig nicht vorhersehbar und die Reparaturen, welche benötigt werden, um den Maschinenbetrieb wiederherzustellen, involvieren häufig ein Stoppen der Produktion für einen mehr oder minder langes Zeitintervall.
Es ist aus diesem Grund sehr wichtig rechtzeitig an den Maschinen in der Fabrik, durch Ausführen von geplanten Interventionen oder Interventionen, welche durch das Überwachungssystem geregelt/gesteuert werden, zu intervenieren, bevor die Beschädigung auftritt. Solch ein Instandhaltungsmanagement-Ansatz ist unter dem Ausdruck „vorausschauende Instandhaltung“ bekannt.
Das Überwachungssystem von physikalischen Größen von Maschinen einer Spinnanlage, wie es in der internationalen Anmeldung PCT/IB2015/053451 des Anmelders dargelegt ist, liegt innerhalb solch eines Hintergrunds.
Typischerweise sind Komponenten, welche bewegliche Teile aufweisen, in nicht erwarteten Beschädigungen aufgrund von Ermüdungs- und Abnutzungsphänomenen, Benutzungsbedingungen (zum Beispiel, ein Mangel an geeigneter Schmierung) oder Herstellungsdefekten der Komponenten selbst (zum Beispiel das Vorliegen von Mikrorissen oder Nichteinhaltung von Dimensions- und Geometrietoleranzen) involviert.
Die Komponenten, welche am häufigsten in nicht erwarteten Beschädigungen involviert sind, sind die Wälzlager, welche zum Haltern von Wellen von Maschinen bei einer Rotation verwendet werden.
Heute sind Überwachungssysteme von solchen Lagern bekannt, welche in der Lage sind, durch Messen einer Amplitude, einer Frequenz oder einer Form der Vibrationsphänomene, welche durch die Lager selbst ausgelöst werden, häufig ein oder zwei Stunden bevor das Beschädigungsereignis auftritt vorherzusagen, dass die Komponente beschädigt wird.
Aufgrund der Kurzfristigkeit erlauben solche Systeme es jedoch leider nicht optimal den Stopp der Maschine und der Fabrik zu planen und sie zwingen Betreiber plötzliche Interventionen auszuführen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren einer Überwachung eines Wälzlagers von Maschinen vorzubereiten, zum Beispiel von Textilmaschinen einer Spinnanlage, welches erlaubt, das die Abweichung des Lagers von einer Nominalleistung gemessen wird, um das Beschädigungsereignis hinreichend lange im Voraus vorherzusagen.
Solch eine Aufgabe wird durch ein Verfahren eines Überwachens nach Anspruch 1 gelöst. Die davon abhängigen Ansprüche beschreiben weitere Ausführungsformen.
Die Merkmale und Vorteile des Verfahrens des Überwachens gemäß der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlich werden, welche als ein nicht limitierendes Beispiel gemäß den beigefügten Zeichnungen bereitgestellt wird, in welchen, zur Klarheit, ein Bezug auf Maschinen einer Spinnanlage gemacht wird.
Figurenliste

zeigt 1 ein Diagramm eines Spindel-/Wellenbewegungssystems einer Spinnereimaschine;
zeigt 2 diagrammatisch eine Bewegungseinheit des Systems in 1;
stellt 3 einen Temperaturtrend über eine Zeit zum Identifizieren von Temperaturspitzen in Übereinstimmung mit dem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar; und
zeigt 4 einen Temperaturtrend über eine Zeit für ein Lager der Bewegungseinheit in 2.

Für Klarheit einer Offenbarung wird im Folgenden explizit Bezug auf eine Textilmaschine, und insbesondere auf eine Spinnereimaschine einer Spinnanlage genommen; jedoch soll verstanden werden, dass die Erfindung bei jeder Maschine anwendbar ist.
Zum Beispiel, ist das Verfahren gemäß der Erfindung auch auf Lager für Werkzeugmaschinendorne, Lager von Maschinenelementen zum Schneiden von Bögen/Blechen (zum Beispiel von rotierenden Elementen zum Abwickeln des Bogens/Blech oder zum Schneiden davon), Lager für Rollen von Druckmaschinen, Lager von Förderbändern anwendbar.
Jedoch kann insbesondere die Erfindung bei einer Spinnanlage, zum Beispiel einer Putzereimaschine (wie zum Beispiel eine Pflück-/Zupfmaschine, eine Vermengungsvorrichtung, ein Öffner, eine Vermengungsladevorrichtung, eine Skala-Ladevorrichtung oder eine Büschel/Flocken-Mischvorrichtung), einer Kardiermaschine, einer kämmenden Maschine (wie zum Beispiel eine Strecke, ein Aufroller oder eine Kämmmaschine), einer Spinnmaschine (wie zum Beispiel eine Vorspinnmaschine oder eine Spinnereimaschine) angewendet werden.
Bezugnehmend auf 1, umfasst eine Spinnereimaschine eine Mehrzahl von vertikalen Spindeln/Wellen 2, welche entlang einer longitudinalen Achse X ausgerichtet angeordnet sind, und typischerweise in zwei gegenüberliegenden Gruppen organisiert sind, welche in einem Jargon als „Reihen“ (englisch: „banks“) der Spinnereimaschine bezeichnet werden.
Eine im Voraus definierte Anzahl von Spindeln/Wellen 2 wird in Rotation um eine jeweilige Rotationsachse durch einen Gurt 4, 4' versetzt, welcher wiederum durch eine Bewegungseinheit 6 bewegt wird, welche einen elektrischen Motor 8 und vorzugsweise ein Zwischenrad 10 umfasst.
Mit Bezugnahme auf 2 umfasst jede Bewegungseinheit 6 eine Mehrzahl von Leitrad-Rollen 12a, 12b, 12c, 12d, welche mit den Gurten 4, 4' in Eingriff gebracht sind, um die Gurte in Richtung der Spindeln/Wellen 2 oder in Richtung der Seite-an-Seite-Bewegungseinheit abzulenken.
Zum Beispiel sind die Rollen 12a-12d durch eine einzelne Platte 14 vorzugsweise in einer einstellbaren Art gehaltert.
Jede Rolle12a-12d umfasst ein jeweiliges Wälzlager für die Halterung bei einer Rotation der Rollen.
Das Überwachungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst mindestens einen Temperatursensor 16, welcher jedem Wälzlager oder einer Gruppe von Wälzlagern, welche in einer nahen Art platziert sind, assoziiert ist.
Zum Beispiel, ist der Temperatursensor mit der Halterungsplatte 14 der Rollen12a-12d assoziiert.
Der Temperatursensor ist zum Messen der Temperatur in einer Region, welche den Sensor selbst umgibt, geeignet, und das Überwachungssystem umfasst typischerweise eine Mehrzahl von Temperatursensoren und Managementmitteln, welche betriebsmäßig mit den Temperatursensoren zum Bewerten der empfangenen Signale verbunden sind.
Zum Beispiel ist der Temperatursensor ein thermischer Widerstand/ ein Widerstandsthermometer.
Gemäß der vorliegenden Erfindung stellt das Verfahren eines Überwachens ein Sammeln einer Gruppe von Temperaturdaten bereit, welche die Temperaturwerte umfassen, welche durch den Temperatursensor gemessen worden sind.
Insbesondere definiert die Gruppe von Temperaturdaten einen Trend über eine Zeit der gemessenen Temperatur.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Temperatur bei vorzugsweise regulären/regelmäßigen/periodischen Zeitintervallen/- abständen gemessen, zum Beispiel jede Minute.
Gemäß alternativen Ausführungsformen wird die Temperatur kontinuierlich gemessen.
Gemäß dem Verfahren eines Überwachens wird auch ein im Voraus definiertes Zeitintervall/definierter Zeitabstand identifiziert, welches/welcher zum Beispiel gleich 12 Stunden ist, während welchem die Spinnereimaschine die im Voraus definierten Betriebsbedingungen aufrechterhalten hat, welche während des Zeitintervalls/-abstands unverändert geblieben sind.
Weiterhin wird eine Einschätzung in regulären/regelmäßigen/periodischen Intervallen/Abständen, zum Beispiel alle 2 Stunden, der Temperaturen durchgeführt, welche detektiert werden durch Auswählen des zuletzt gemessenen Temperaturwerts und den Werten von der Gruppe von Temperaturdaten, welche in dem im Voraus definierten Zeitintervall/-abstand gemessen worden sind, bevor der letzte Temperaturwert gemessen worden ist. Die somit ausgewählten Temperaturwerte definieren eine Auswahl von Werten.
In anderen Worten wird der Temperaturtrend in Betracht gezogen, in dem die zuletzt gemachte Messung und die Messungen in den letzten 12 Stunden, welche der letzten Messung vorangehen, in Betracht gezogen werden. Solch ein Trend konstituiert die Auswahl von Werten.
Gemäß dem Verfahren eines Überwachens wird auch ein im Voraus definierter Temperatur-Schwellenwert DT identifiziert, welcher zum Beispiel zwischen 4 °C und 10 °C enthalten ist, stärker bevorzugt zwischen 5 °C und 6 °C (3) enthalten ist.
Auf der Basis des im Voraus definierten Temperaturintervall-Schwellenwerts/Temperaturabstand-Schwellenwerts wird eine Temperaturspitzen gemäß dem Verfahren der Erfindung dadurch definiert, dass eine Temperaturspitze in der Auswahl von Werten jedes Mal identifiziert ist/wird, wenn die Temperaturdifferenz zwischen einer Messung und der zeitlich folgenden Messung größer ist als oder gleich ist zu dem Intervall-/Abstand-Schwellenwert.
Zum Beispiel, wenn der Intervall-/Abstand-Schwellenwert auf 5 °C gesetzt wird, wird eine Temperaturspitze in der Auswahl von Werten jedes Mal identifiziert, wenn die Temperaturdifferenz zwischen einer Messung und der folgenden Messung größer ist als oder gleich ist zu 5 °C.
Zum Beispiel hebt gemäß dem hypothetischen Trend in 3 die Auswahl von Werten T1, T2, T3, welche den Temperaturen entsprechen, welche bei Zeitpunkten t1, t2, t3 gemessen worden sind, nur eine Spitze hervor, da nur die Differenz T2-T1 gleich dem Intervall-/Abstand-Schwellenwert DT ist.
Solch eine Spitze konstituiert eine Anomalie, welche von der Nominalleistung des Lagers abweicht, welches, unter optimalen Bedingungen, dazu tendieren würde, eine konstante Temperatur für im Voraus definierte Betriebsbedingungen aufrechtzuerhalten.
Ferner wird in Übereinstimmung mit dem Verfahren gemäß der Erfindung eine im Voraus definierte Alarm-Schwellenwertanzahl Np identifiziert, welche zum Beispiel zwischen 4 und 6 enthalten ist, welche zum Beispiel gleich 5 ist, basiert auf welcher eine Alarmbedingung signalisiert wird.
Insbesondere, wenn eine Anzahl von Spitzen in der Auswahl von Werten identifiziert wird, welche gleich groß ist wie oder größer ist als die Schwellenwertanzahl, wird eine Alarmbedingung bewirkt, wonach eine Abweichung von der Nominalleistung des Wälzlagers, welches in solch einer Messung involviert ist, gemessen wird. Solch eine Beurteilung konstituiert ein Beispiel eines Alarmkriteriums.
Zum Beispiel, wenn 5 Spitzen in der Auswahl von Werten identifiziert werden, stellt das Verfahren eines Überwachens ein Signalisieren einer Alarmbedingung bereit, da eine Abweichung von der Nominalleistung gemessen worden ist, welche geeignet ist, eine Instandhaltungsprozedur zu starten/welche gewöhnlicher Weise eine Instandhaltungsprozedur startet.
Zum Beispiel bezieht sich 4 auf einen realen experimentellen Fall eines Applizierens des Verfahrens eines Überwachens gemäß der vorliegenden Erfindung an einem Wälzlager einer Spinnereimaschine.
Insbesondere zeigt 4 den Temperaturtrend (°C) gemäß der Zeit (Stunden). Um 8 Uhr vormittags, wurden fünf Spitzen p1-p5 in der Auswahl von Werten, von 8:00 nachmittags des vorangehenden Abends bis 8:00 vormittags, gemessen, sodass ein Alarmsignal generiert wird.
Wenn das Verfahren an Maschinen eines Systems, zum Beispiel einer Spinnanlage, appliziert wird, umfasst das System vorzugsweise Speichermittel, welche betriebsmäßig mit dem Temperatursensor verbunden sind, zum Speichern der Temperaturdaten, welche über eine Zeit gemessen worden sind, und elektronische Managementmittel, welche betriebsmäßig mit den Speichermitteln verbunden sind, welche programmiert sind, um das Verfahren eines Überwachens des Lagers auszuführen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das System in einer Fabrik platziert, sind die Speichermittel in der Fabrik oder entfernt bezüglich der Fabrik platziert, während die Managementmittel entfernt in Bezug auf die Fabrik platziert sind und typischerweise die Daten, welche von einer Mehrzahl von Anlagen herrühren managen und bewerten.
Das Verfahren eines Überwachens gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt in einer innovativen Weise, dass eine Abweichung eines Wälzlagers von einer Nominalleistung effektiv rechtzeitig bezüglich auf ein Beschädigungsereignis gemessen werden kann, wodurch erlaubt wird, dass der Stopp eine Maschine optimal geplant werden kann zum Ausführen der benötigten Instandsetzungsarbeiten.
Es ist offensichtlich, dass die Fachmänner Modifikationen in dem oben beschriebenen Verfahren machen können, um eventuellen Anforderungen zu entsprechen, ohne sich von dem Schutzumfang, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist, zu entfernen.

Claims

Verfahren eines Überwachens eines Wälzlagers für ein Element einer Maschine, wobei das Verfahren zum Messen die Temperaturwerte des Lagers oder einer das Lager umgebenden Region über eine Zeit bereitstellt, wodurch ein Temperaturtrend über eine Zeit konstituiert wird, um Temperaturspitzen in dem Trend der Temperatur über eine Zeit zu identifizieren, und um eine Alarmbedingung hervorzuheben, wenn die Spitzen einem Alarmkriterium genügen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei, um die Temperaturspitzen zu identifizieren, ein im Voraus definierter Temperatur-Schwellenwert (DT) identifiziert wird und eine Temperaturspitze jedes Mal identifiziert wird, wenn die Temperaturdifferenz zwischen einer Messung und der zeitlich folgenden Messung größer ist als oder gleich groß ist wie der Intervall-/Abstand-Schwellenwert (DT).
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Intervall-/Abstand-Schwellenwert (DT) zwischen 4 °C und 10 °C, stärker bevorzugt zwischen 5 °C und 6 °C enthalten ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei gemäß dem Alarmkriterium eine im Voraus definierte Alarm-Schwellenwertanzahl (Np) identifiziert wird und eine Alarmbedingung signalisiert wird, wenn eine Anzahl von Spitzen als gleich oder größer als die Schwellenwertanzahl (Np) identifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Schwellenwertanzahl (Np) gleich 5 ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatur bei diskreten Zeitintervallen/Zeitabständen gemessen wird, zum Beispiel jede Minute.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Temperatur kontinuierlich über eine Zeit gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein im Voraus definierter Zeitabstand/definiertes Zeitintervall identifiziert wird und für die Detektion der Spitzen der Temperaturtrend in dem im Voraus definierten Zeitabstand/definierten Zeitintervall vor der letzten Messung in Betracht gezogen wird.
Maschine einer Spinnanlage, zum Beispiel eine Putzereimaschine (wie zum Beispiel eine Pflück-/Zupfmaschine, eine Vermengungsvorrichtung, ein Öffner, eine Vermengungsladevorrichtung, eine Skala-Ladevorrichtung oder eine Büschel/Flocken-Mischvorrichtung), oder eine Kardiermaschine oder eine kämmende Maschine (wie zum Beispiel eine Strecke, ein Aufroller oder eine Kämmmaschine) oder eine Spinnmaschine (wie zum Beispiel eine Vorspinnmaschine oder eine Spinnereimaschine), welche mindestens ein rotierbares Element, welches durch ein Wälzlager gehaltert ist, und mindestens einen Temperatursensor für die Messung der Temperatur des Lagers oder einer das Lager umgebenden Region umfasst.
Spinnanlage umfassend: - eine Putzereimaschine (wie zum Beispiel eine Pflück-/Zupfmaschine, eine Vermengungsvorrichtung, ein Öffner, eine Vermengungsladevorrichtung, eine Skala-Ladevorrichtung oder eine Büschel/Flocken-Mischvorrichtung), oder eine Kardiermaschine oder eine kämmende Maschine (wie zum Beispiel eine Strecke, ein Aufroller oder eine Kämmmaschine) oder eine Spinnmaschine (wie zum Beispiel eine Vorspinnmaschine oder eine Spinnereimaschine), welche mindestens ein rotierbares Element, welches durch ein Wälzlager gehaltert ist, und mindestens einen Temperatursensor für die Messung der Temperatur des Lagers oder einer das Lager umgebenden Region umfasst, - ein Speichermittel, welches betriebsmäßig mit dem Temperatursensor zum Speichern von Temperaturdaten verbunden ist, welche über eine Zeit gemessen worden sind; - ein elektronisches Managementmittel, welches betriebsmäßig mit dem Speichermittel verbunden ist, welches programmiert ist, um ein Verfahren eines Überwachens des Lagers auszuführen, wobei das Verfahren zum Messen die Temperaturwerte des Lagers oder einer das Lager umgebenden Region über eine Zeit bereitstellt, wodurch ein Temperaturtrend über eine Zeit konstituiert wird, um Temperaturspitzen in dem Trend der Temperatur über eine Zeit zu identifizieren, und um eine Alarmbedingung hervorzuheben, wenn die Spitzen einem Alarmkriterium genügen.
Überwachungssystem, umfassend - eine Spinnanlage, welche in einer Spinnerei platziert ist, umfassend: eine Putzereimaschine (wie zum Beispiel eine Pflück-/Zupfmaschine, eine Vermengungsvorrichtung, ein Öffner, eine Vermengungsladevorrichtung, eine Skala-Ladevorrichtung oder eine Büschel/Flocken-Mischvorrichtung), eine Kardiermaschine oder eine kämmende Maschine (wie zum Beispiel eine Strecke, ein Aufroller oder eine Kämmmaschine) oder eine Spinnmaschine (wie zum Beispiel eine Vorspinnmaschine oder eine Spinnereimaschine), wobei die Maschine mindestens ein rotierbares Element, welches durch ein Wälzlager gehaltert ist, und mindestens einen Temperatursensor für die Messung der Temperatur des Lagers oder einer das Lager umgebenden Region umfasst, - ein Speichermittel, welches betriebsmäßig mit dem Temperatursensor zum Speichern von Temperaturdaten verbunden ist, welche über eine Zeit gemessen worden sind; - ein elektronisches Managementmittel, welches betriebsmäßig mit dem Speichermittel verbunden ist, und entfernt in Bezug auf die Spinnereimaschine platziert ist, wobei das Managementmittel programmiert ist, um ein Verfahren eines Überwachens des Lagers auszuführen, wobei das Verfahren zum Messen die Temperaturwerte des Lagers oder einer das Lager umgebenden Region über eine Zeit bereitstellt, wodurch ein Temperaturtrend über eine Zeit konstituiert wird, um Temperaturspitzen in dem Trend der Temperatur über eine Zeit zu identifizieren, und um eine Alarmbedingung hervorzuheben, wenn die Spitzen einem Alarmkriterium genügen.