DE19938721A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von Schäden an sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von Schäden an sich zyklisch bewegenden MaschinenelementenInfo
- Publication number
- DE19938721A1 DE19938721A1 DE19938721A DE19938721A DE19938721A1 DE 19938721 A1 DE19938721 A1 DE 19938721A1 DE 19938721 A DE19938721 A DE 19938721A DE 19938721 A DE19938721 A DE 19938721A DE 19938721 A1 DE19938721 A1 DE 19938721A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- signal
- period
- ring
- memory
- filter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M13/00—Testing of machine parts
- G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
- G01M13/028—Acoustic or vibration analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
- G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M13/00—Testing of machine parts
- G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
- G01M13/021—Gearings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M13/00—Testing of machine parts
- G01M13/04—Bearings
- G01M13/045—Acoustic or vibration analysis
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Protection Of Generators And Motors (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Schäden an mindestens einem sich zyklisch bewegenden Maschinenelement (50, 52, 54), wobei ein durch die Bewegung verursachtes Signal von einem Sensor (62) aufgenommen wird, aus dem Signal mindestens ein Anteil mit einer einstellbaren Periode separiert wird, und der verbleibende oder der abseparierte Teil des Signals einer Schadensanalyse unterzogen wird, sowie eine entsprechende Vorrichtung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Separation von periodischen Signalanteilen aus einem Signal, wobei das Signal als Eingangssignal einem rotierenden Ringspeicher (14) zugeführt wird, der von zyklisch angeordneten Speicherelementen (16) gebildet wird, die nacheinander mit dem jeweils aktuell an dem Eingang (10) des Ringspeichers anliegenden Eingangssignal beaufschlagt werden, und dessen Rotationsfrequenz mit der Periodendauer der gesuchten Signalanteile zur Übereinstimmung gebracht wird, und die gesuchten Signalanteile als Ausgangssignal des Ringspeichers erhalten werden, sowie eine entsprechende Vorrichtung.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln von
Schäden an sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen, insbesondere Wälzlagern oder
Getrieben, sowie Verfahren und eine Vorrichtung zur Separation von periodischen
Signalanteilen aus einem Signal, insbesondere zur Ermittlung von Schäden an sich zyklisch
bewegenden Maschinenelementen.
Eine Übersicht über Vorrichtungen und Verfahren zur Ermittlung von Schäden an sich zyklisch
bewegenden Maschinenelementen mittels Analyse eines durch die Bewegung verursachten und
von einem Sensor aufgenommenen Schwingungssignal findet sich in
"Schwingungsdiagnostische Beurteilung von Maschinen und Anlagen" von Ulrich Klein,
herausgegeben vom Verein für Betriebsfestigkeitsforschung, Verlag Stahl - Eisen, Düsseldorf
1998, siehe insbesondere Kapitel 6.1, wo die Schwingungsanalyse von Wälzlagern diskutiert
wird. Die übliche Vorgehensweise besteht darin, daß ein Schwingungssensor fest an das Lager
oder ein entsprechendes Maschinengehäuse angekoppelt wird, dessen Signal verstärkt wird,
wobei das verstärkte Schwingungssignal einer Hüllkurvenbildung, beispielsweise mittels
Bandpaßfilterung, Gleichrichtung und anschließender Tiefpaßfilterung, unterzogen wird und
das Frequenzspektrum des Hüllkurvensignals gebildet wird, welches schließlich analysiert wird,
um Rückschlüsse auf Schäden in dem Wälzlager zu ziehen. Es sind jedoch auch
Bewertungsverfahren im Zeitbereich bekannt, wie beispielsweise Analyse der Hüllkurve im
Zeitbereich, Schwingstärkeanalyse, sowie statistische Analyse des Zeitsignals.
Beispiele für die Auswertung des Hüllkurvensignals im Zeitbereich finden sich in US 4 007 630
und US 3 554 012, wobei in beiden Fällen im wesentlichen die Amplituden analysiert werden.
Ferner ist ein Verfahren bekannt, bei welchem relative Extremwerte des bandpaßgefilterten,
gleichgerichteten und tiefpaßgefilterten Schwingungssignals ermittelt und gespeichert werden,
wobei der Intensitätswert eines jeden registrierten Ereignisses mit dem vorher registrierten
multipliziert wird und die entsprechenden Produktwerte und die zugrundeliegenden
Zeitdifferenzen einer Häufigkeitsanalyse zugeführt werden. Die erhaltene Häufigkeitsverteilung
wird dann nach vorgegebenen Kriterien einer Mustererkennung unterzogen.
Reine Frequenzanalyse-Verfahren haben den inhärenten Nachteil, daß nur ein Teil der im
ursprünglichen Zeitsignal enthaltenen Information im Spektrum enthalten ist und ausgewertet
werden kann.
Bei einer Analyse eines Zeitsignals von sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen stellt
sich das Problem, daß dem interessierenden Signal, beispielsweise den von einem
Außenringschaden bei einem Wälzlager herrührenden Anregungen, die mit der Außenring-
Überrollfrequenz auftreten, in der Regel eine Vielzahl von Signalen mit anderen Periodizitäten
bzw. Frequenzen, z. B. der Rotationsfrequenz der Welle, überlagert sind, so daß diese Signale
selbst nach einer Hüllkurvenbildung im Zeitbereich nur schwer zu erkennen sind. Ein weiteres
Problem besteht darin, daß die Periodizität des interessierenden Signalanteils oft gar nicht
genau bekannt ist. So hängt beispielsweise bei einem Radialwälzlager die Überrollfrequenz des
Außenrings nicht nur von der Drehzahl der Welle, sondern auch von dem Druckwinkel, d. h.
von der Axialbelastung des Lagers, ab.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur
Ermittlung von Schäden an sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen zu schaffen,
welches eine vollständigere Analyse der in einem durch die Bewegung der Maschinenelemente
verursachten Signal enthaltenen Informationen ermöglicht als bisher. Es ist eine weitere
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wirksames und flexibles Verfahren zur Separation
von periodischen Signalanteilen aus einem Signal sowie eine entsprechende Vorrichtung zu
schaffen.
Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 23 bzw.
25 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 29. Die zweite Aufgabe wird erfindungsgemäß
durch zwei Verfahren und eine Vorrichtung gelöst, wie sie in Anspruch 1, 58 bzw. 21 definiert
sind.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung der ersten Aufgabe gemäß Anspruch 23, 25 bzw. 29 ist
vorteilhaft, daß durch die Separation eines Signalanteils mit einer einstellbaren Periode eine
genauere und vollständigere Analyse des Signals möglich ist, da sich beispielsweise
verschiedene Maschinenelemente durch unterschiedliche charakteristische Periodendauern
unterscheiden, in welchen signifikante Schadenssignale zu erwarten sind. So treten
beispielsweise bei einem Wälzlager die von Außenringschäden, Wälzkörperschäden und
Innenringschäden verursachten Signalanteile in der Regel mit unterschiedlichen Periodendauern
auf. Eine erfindungsgemäß mögliche Trennung dieser Signalanteile erlaubt dann eine
detailliertere Schadensanalyse.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung der zweiten Aufgabe gemäß Anspruch 1 und 21 ist
vorteilhaft, daß durch die Synchronisierung der Rotationsfrequenz des Ringspeichers auf die
Periodendauer der gesuchten Signalanteile eine einfache, flexible und zuverlässige Separation
von periodischen Signalanteilen aus einem Signal ermöglicht wird.
Die Speicherelemente wirken vorzugsweise jeweils als Tiefpaß für das Eingangssignal, wobei
diese Wirkung digital nachgebildet sein kann. Vorzugsweise ist der Ringspeicher digital
ausgebildet, wobei die Speicherelemente als zyklisch adressierte Akkumulatoren ausgebildet
sind. Die Frequenzanpassung der Ringspeicherrotation kann einerseits dadurch erfolgen, daß
die Periodendauer der gesuchten Signalanteile aus dem Signal ermittelt wird, beispielsweise
mittels Suchton-Analyse, Fourier-Transformation oder Cepstrum-Analyse, und der dem
Speicher mit der so ermittelten Frequenz rotiert wird. Alternativ kann die Rotation des
Ringspeichers direkt mit dem Eingangssignal synchronisiert werden, wobei dies beispielsweise
mittels eines Phasenreglers erfolgen kann, wobei die Inhalte der Speicherelemente mit der
Ableitung des Eingangssignals multipliziert werden und das Ergebnis aufakkumuliert wird und
zu bestimmten Zeitpunkten die Rotationsfrequenz des Ringspeichers entsprechend dem
aufakkumulierten Wert geändert wird. Vorzugsweise wird dabei die Form des Eingangssignals
für die Synchronisierung bearbeitet, wobei es sich um eine Tiefpaßfilterung handeln kann oder
es werden aus dem Eingangssignal mittels eines weiteren rotierenden Ringspeichers Anteile
entfernt, die nicht die Periodendauer der gesuchten Signalanteile haben.
Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Lösungen für die Schwingungsanalyse von
Maschinenelementen verwendet, wobei es sich beispielsweise um Wälzlager, Getriebe oder um
Walzen zur kontinuierlichen Herstellung eines Produkts, welche die Oberfläche des Produkts
prägen, handeln kann. Im Falle der Verwendung für ein Wälzlager wird vorzugsweise dem
Außenring, dem Innenring und/oder den Wälzkörpern jeweils ein Periodenformfilter
zugeordnet, dessen Rotationsfrequenzen der Außenring-Überrollfrequenz, der Innenring-
Überrollfrequenz bzw. der Wälzkörper-Überrollfrequenz entsprechen. Vorzugsweise wird
dabei das Ausgangssignal der jeweils anderen Periodenformfilter von dem Signal abgezogen,
bevor es dem jeweiligen Periodenformfilter als Eingangssignal zugeführt wird, um Signalanteile
zu entfernen, welche die "falsche" Periodizität haben. Vorzugsweise ist dabei ein weiteres
Periodenformfilter vorgesehen, welches auf die Drehzahl der Welle synchronisiert ist und
dessen Ausgangssignal von dem Signal abgezogen wird, bevor es den anderen
Periodenformfiltern als Eingangssignal zugeführt wird. Ferner kann die zeitliche Veränderung
des Inhalts des Ringspeichers der Periodenformfilter für den Außenring, den Innenring bzw. die
Wälzkörper analysiert werden, um eine auf das Lager wirkende Unwucht bzw. Gleichlast zu
ermitteln. Die Summe aus Gleichlast und Unwucht kann dabei ermittelt werden, indem bei dem
Ausgangssignal des Wälzkörper-Periodenformfilters das Verhältnis zwischen den Amplituden
der von dem Innenringkontakt und dem Außenringkontakt herrührenden Signalanteile gebildet
wird.
Ferner können die Periodenformfilter auch verwendet werden, um aus der Rotationsfrequenz
der Ringspeicher die Überrollfrequenzen des Außenrings, des Innenrings und der Wälzkörper
und daraus den Druckwinkel bzw. Kontaktwinkel des Wälzlagers zu ermitteln. Statt eines
gemeinsamen Periodenformfilter für alle Wälzkörper kann auch jedem Wälzkörper einzeln ein
Periodenformfilter zugeordnet sein.
Um einem eventuellen Schlupf der Wälzkörper außerhalb des Lastbereichs zu begegnen, sollte
die Güte des Wälzkörper-Periodenformfilters so eingestellt werden, daß es innerhalb eines
Käfigumlaufs einschwingt. Dabei kann bei jedem Käfigumlauf ein eigenes Abbild des Inhalts
des Ringspeichers erzeugt werden, wobei die Phasenverschiebung verschiedener Abbilder
ermittelt wird und die Abbilder hinsichtlich dieser Phasenverschiebung korrigiert und dann
addiert werden, um das Ausgangssignal zu bilden. Alternativ kann die Phase der Rotation des
Ringspeichers des Wälzkörper-Periodenformfilters entsprechend dem ermittelten
Schlupfwinkel gesteuert werden, um den Wälzkörperschlupf zu kompensieren. In diesem Fall
ist keine phasenversetzte Addition von einzelnen Abbildern erforderlich. Wenn weder eine
Phasenkorrektur der Signale bzw. Abbilder noch eine Phasenkorrektur der Rotation des
Ringspeichers vorgenommen wird, kann der dann unbekannte Wälzkörperschlupf kompensiert
werden, indem das Ausgangssignal des Periodenformfilters für die Wälzkörper nach seiner
Amplitude sortiert wird, woraus dann die Schadenslänge für die Wälzkörper ermittelt werden
kann.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen detaillierter
erläutert, wobei
Fig. 1 ein analoges Ersatzschaltbild eines erfindungsgemäßen Periodenformfilters zeigt;
Fig. 2 schematisch ein erfindungsgemäßes Wälzlager-Diagnosesystem zeigt;
Fig. 3 einen beispielhaften Verlauf des Ausgangssignals eines Periodenformfilters aus Fig. 2
zeigt;
Fig. 4 einen beispielhaften Verlauf des Ausgangssignals eines Wälzkörper-
Periodenformfilters aus Fig. 2 zeigt;
Fig. 5 einen beispielhaften Verlauf des Ausgangssignals eines Wälzkörper-
Periodenformfilters aus Fig. 2 nebst entsprechendem amplitudensortierten
Signalverlauf und Häufigkeitsverteilung zeigt;
Fig. 6 schematisch ein Getriebeüberwachungssystem zeigt;
Fig. 7 schematisch ein Überwachungssystem für eine Drahtziehanlage zeigt;
Fig. 8 schematisch ein Überwachungssystem für rotierende Objekte einschließlich einer
symbolischen Darstellung der Verknüpfung der dabei verwendeten Periodenformfilter
für ein Wälzlager zeigt;
Fig. 9 einen Vorschlag für eine symbolische Darstellung von Periodenformfiltern zeigt;
Fig. 10 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Periodenformfilters zeigt;
Fig. 11 eine schematische Ansicht der Anzeige eines Multiperioden-Signalanlysators zeigt;
Fig. 12 beispielhaft im Polardiagramm das Ausgangssignal eines Periodenformfilters zeigt,
der auf die Käfigrotationsperiode eines Wälzlagers synchronisiert ist;
Fig. 13 beispielhaft im Polardiagramm das entsprechende Ausgangssignal eines
Periodenformfilters zeigt, der auf die Außenringüberollperiode synchronisiert ist; und
Fig. 14 in linearer Darstellung das Signal von Fig. 13 (Kurve A) und ein zusätzliches
Außenringschadenssignal (Kurve B) zeigt.
In Fig. 1 ist schematisch ein analoges Ersatzschaltbild einer Vorrichtung zur Separation von
periodischen Signalanteilen aus einem Signal gezeigt, welche im folgenden als
"Periodenformfilter" bezeichnet wird. Die wesentliche Funktion eines solchen
Periodenformfilters besteht darin, aus einem Zeitsignal, das am Eingang 10 anliegt, alle
Signalanteile zu separieren, die eine bestimmte Periodizität bzw. Periodendauer aufweisen, und
am Ausgang 12 auszugeben. Das wesentliche Element eines solchen Periodenformfilters ist
dabei ein Ringspeicher 14, der eine Mehrzahl von zyklisch angeordneten Speicherelementen 16
aufweist und mit einer steuer- bzw. regelbaren Umlaufperiode bzw. -frequenz "rotiert". Damit
ist gemeint, daß die Speicherelemente 16 entsprechend der "Rotations"-Frequenz nacheinander
jeweils mit dem Eingang 10 über einen Koppelknoten 18 verbunden werden. Das Signal an
dem Ausgang 12 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls dadurch erzeugt, daß der
Ausgang 12 entsprechend der Rotationsfrequenz des Ringspeichers 14 über den Koppelknoten
18 mit den einzelnen Speicherelementen 16 verbunden wird. Diese Ein- bzw. Auskoppelung
muß aber nicht über den gleichen Koppelknoten 18 erfolgen, sondern es können auch zwei
getrennte Koppelknoten für den Eingang und den Ausgang vorgesehen sein.
Der Begriff "Rotation" ist bzgl. des Ringspeichers allgemein auf die Zugriffsabfolge der
Speicherelemente zu beziehen und bedeutet keineswegs, daß die Speicherelemente etwa
physikalisch rotieren müssen. Vielmehr ist gemeint, daß auf die Speicherelemente zyklisch mit
einer bestimmten Zyklusdauer zugegriffen wird, d. h. diese mit dem Eingang verbunden
werden, wobei sich ein Zyklus nahtlos an den nächsten anschließt.
Jedes einzelne Speicherelement 16 wirkt als Tiefpaß für das je veils gerade anliegende
Eingangssignal, wobei in Fig. 1 die Speicherelemente 16 als Kapazitäten C dargestellt sind, die
mit einem in den Eingangspfad geschalteten Widerstand R jeweils einen Tiefpaß bilden. Wenn
man annimmt, daß in dem Beispiel von Fig. 1 Z Speicherelemente 16 in dem Ringspeicher 14
enthalten sind, dann wirkt der Periodenformfilter insgesamt als Tiefpaß mit einer Zeitkonstante
τ = Z . R . C.
Die grundlegende Funktionsweise des Periodenformfilters sei an folgendem einfachen Beispiel
erläutert. Wenn an dem Eingang ein Signal anliegt, das neben einem Signalanteil mit einer
Periode T weitere Signalanteile aufweist, die entweder nichtperiodisch sind oder eine von T
abweichende Periodendauer aufweisen, dann bewirkt eine Rotation des Ringspeichers 14 mit
der Umdrehungsdauer T, daß bei bestehender Phasensynchronisierung Ereignisse mit der
Periodendauer T bei jedem Umlauf des Ringspeichers 14 auf das gleiche Speicherelement 16
treffen und dessen Inhalt allmählich anwachsen lassen (im Beispiel von Fig. 1 erhöht sich dabei
jeweils die in der entsprechenden Kapazität C gespeicherte Ladung und damit die abgreifbare
Spannung). Ereignisse dagegen, welche nicht die Periodizität T aufweisen, treffen bei jedem
Umlauf des Ringspeichers 14 auf verschiedene Speicherelemente 16 und werden auf diese
Weise aus dem Eingangssignal "herausgemittelt" bzw. tragen nur zu einem gleichmäßigen
Untergrund bei. Nach einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen des Ringspeichers 14, die
von der Güte des durch den Ringspeicher 14 gebildeten Tiefpasses abhängt, ist im
Ringspeicher 14 in Form der in den Speicherelementen 16 gespeicherten Ladung bzw.
Spannung im wesentlichen nur eine Abbildung des Signalanteils mit der Periodendauer T
enthalten, so daß an dem Ausgang 12 im wesentlichen nur noch dieser Signalanteil erscheint,
während die übrigen Signalanteile ausgefiltert wurden. Sobald das Periodenformfilter
vollständig "eingeschwungen" ist, d. h. sobald das Signal an dem Ausgang 12 einen bestimmten
Schwellwert überstiegen hat oder ein Maximum erreicht hat, wird der Inhalt des Ringspeichers
14 nach außen abgebildet, d. h. in einem statischen Speicher gespeichert.
Ein wesentliches Erfordernis für die Wirksamkeit des Periodenformfilters ist die Wahl der
richtigen Rotationsfrequenz des Ringspeichers 14, wobei nur dann eine optimale Separation
eines gesuchten Signalanteils mit einer Periodendauer T erzielt wird, wenn die
Rotationsperiode des Ringspeichers 14 mit dieser gesuchten Periode T übereinstimmt. Ein
Problem dabei ist, daß die gesuchte Periodendauer T entweder nicht oder nicht genau bekannt
ist oder nicht konstant ist. Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems besteht darin, die
gesuchte Periodendauer beispielsweise mittels einer Suchton-Analyse oder einer Fourier-
Analyse, z. B. mittels Suche nach Grund- und Oberwellen mittels Cepstrum-Analyse, zu
ermitteln, und die Rotationsfrequenz des Ringspeichers 14 entsprechend gesteuert wird. Diese
Lösung ist insbesondere für eine im wesentlichen konstante gesuchte Periodendauer geeignet,
wobei jedoch die beschriebene Analyse des Eingangssignals auch kontinuierlich oder in
bestimmten Wiederholabständen ausgeführt werden kann.
Grundsätzlich, insbesondere bei variierender gesuchter Periodendauer, ist es auch möglich und
günstig, die Rotation des Ringspeichers 14 mittels einer Regelung direkt mit dem
Eingangssignal zu synchronisieren. Dies kann beispielsweise gemäß Fig. 1 mittels einer
Synchronisierungs-Einrichtung 20 erfolgen, welche einen Differenzierer 22 aus einer Kapazität
und einem Widerstand, einen Multiplizierer 24 sowie einen Akkumulator 26 umfaßt. Dabei,
werden die Inhalte der Speicherelemente 16 mittels des Koppelknotens 18 der als Phasenregler
wirkenden Synchronisierungs-Einheit 20 zugeführt und mittels des Multiplizierers 24 mit dem
durch den Differenzierer 22 abgeleiteten Eingangssignal multipliziert, wobei das Ergebnis in
dem Akkumulator 26 aufakkumuliert wird. Der Inhalt dieses Akkumulators wird dann
verwendet, um zu bestimmten Zeitpunkten die Rotationsfrequenz des Ringspeichers 14
entsprechend zu verändern. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß zu bestimmten Zeitpunkten
die Rotationsfrequenz um einen Wert, der proportional zu dem Inhalt des Akkumulators 26 ist,
erhöht bzw. erniedrigt wird, wobei die Proportionalitäts-Konstante so gewählt wird, daß der
Regelkreis stabil ist. Als Zeitpunkt kann dabei beispielsweise jeder n-te-Umlauf des
Ringspeichers 14 gewählt werden. Der Proportionalitäts-Faktor ist mittels eines bei 28
angedeuteten variablen Widerstands einstellbar.
Um den Beginn der Periodensynchronisierung zu erleichtern oder einem Verlust der
Periodensynchronisierung zu begegnen, kann die Tiefpaß-Eckfrequenz des Ringspeichers 14
erhöht werden, wobei das Eingangssignal abgeschwächt und/oder tiefpaßgefiltert wird. Dies ist
durch einen variablen Widerstand 30 angedeutet, der nach erfolgter Synchronisierung auf
unendlich gestellt wird.
Grundsätzlich ist es für die Synchronisierung günstig, wenn das Eingangssignal für die
Synchronisierungs-Einrichtung entsprechend aufbereitet wird, z. B. durch die Addition von
Flanken durch eine Tiefpaßfilterung. Dabei kann es günstig sein, wenn aus dem Eingangssignal
für die Synchronisierung mittels eines anderen Periodenformfilters Anteile entfernt werden, die
keine Periodizität im Bereich der gesuchten Periodendauer aufweisen.
Wenn es sich bei dem gesuchten Signalanteil um eine amplitudenmodulierte Signalform
handelt, sollte die Modulation ermittelt werden und das Signal demoduliert werden (wenn der
gesuchte Signalanteil amplitudenmoduliert ist, schwankt ansonsten der Inhalt bzw. Ausgang
des Ringspeichers 14 entsprechend). Alternativ kann auch die oben beschriebene
Abbildefunktion des Ringspeicherinhalts bei maximalem Ringspeicher-Ausgangssignal
verwendet werden, um das amplitudenmodulierte gesuchte Signal in einem Maximum
abzubilden.
Bei der Fig. 1 handelt es sich um ein analoges Ersatzschaltbild für einen Periodenformfilter. Es
versteht sich, daß der Periodenformfilter grundsätzlich auch in analoger Form ausgeführt sein
kann, wobei es sich bei dem Beispiel von Fig. 1 dann bei dem Ringspeicher um eine rotierende
Anordnung von Kondensatoren handeln würde. Die analogen Funktionen können jedoch auch
digital nachgebildet sein, wobei dies bevorzugt wird. Der Ringspeicher ist jedoch vorzugsweise
digital ausgebildet, wobei die Speicherelemente als zyklisch adressierte Akkumulatoren
ausgebildet sind und das Eingangssignal mit einer Abtastrate digitalisiert wird, die dem Produkt
aus Rotationsfrequenz und Anzahl der Speicherelemente entspricht. Vorzugsweise handelt es
sich dabei um ein Ringspeicherarray aus 2n Elementen, dessen Schreib-Lese-Zeiger um den
gerundeten Wert inkrementiert wird, der sich ergibt aus Zahl der Elemente geteilt durch
Abtastrate geteilt durch gesuchte Periodendauer bzw. "Rotations"-Periode des Ringspeichers.
Bei dieser digitalen Ausführung "rotiert" also der Zeiger auf die Speicherelemente. Die
Speichertiefe ergibt sich dabei als Produkt aus Abtastrate und Periodendauer. Bei konstanter
Abtastrate führt dabei eine Veränderung der Periodendauer bzw. Rotationsfrequenz sowohl zu
einer entsprechenden Änderung der Speichertiefe als auch des Inkrements. Entsprechend kann
bei der Synchronisierung der Rotationsfrequenz auf die gesuchte Periodendauer das Inkrement
oder die Speichertiefe geändert werden, d. h. im Falle des Phasenreglers 20 aus Fig. 1 wird ein
zu dem Inhalt des Akkumulators 26 proportionaler Wert zu der Ringspeichertiefe addiert bzw.
von dieser abgezogen oder das Inkrement wird um einen zu dem Inhalt des Akkumulators 26
proportionalen Wert geändert.
Bei der digitalen Ausführung kann das Periodenformfilter so ausgebildet sein, daß in das
entsprechende Speicherelement jeweils der Mittelwert des während des entsprechenden
Abtastintervalls anliegenden Eingangssignals hinzuakkumuliert wird.
Es versteht sich, daß ein Periodenformfilter auch dazu verwendet werden kann, gezielt einen
Signalanteil mit einer bestimmten Periode aus einem Signal zu eliminieren, indem der Ausgang
des Periodenformfilters von dem Eingangssignal abgezogen wird. Ferner können, falls mehrere
Signalanteile mit unterschiedlicher Periodizität separiert werden sollen, entsprechend mehrere
verschiedene Periodenformfilter mit unterschiedlicher Rotationsfrequenz verwendet werden,
wobei die Ausgänge der jeweils anderen Periodenformfilter von dem Eingangssignal für ein
bestimmtes Periodenformfilter abgezogen werden können, um die Separation des Signalanteils
mit der entsprechenden Periodizität zu erleichtern.
Statt der in Fig. 1 gezeigten Realisierung der direkten Synchronisierung des
Periodenformfilters auf das Eingangssignal mittels des Phasenreglers 20 kann beispielsweise
auch die in Fig. 10 gezeigte Lösung verwendet werden. Dabei werden drei Periodenformfilter
bzw. Ringspeicher 303, 302, 301 anstelle eines einzigen verwendet, die mit geringfügig
unterschiedlicher Rotationsperiode bzw. -frequenz parallel rotieren (die in Fig. 10 gezeigte
Anordnung kann gleichermaßen als einziges Periodenformfilter mit drei Ringspeichern oder als
Kombination von drei Periodenformfiltern mit je einem Ringspeicher betrachtet werden). Dabei
ist ein gemeinsamer Koppelknoten 300 vorgesehen, um das Eingangssigal parallel allen
Periodenformfiltern 303, 302, 301 zuzuführen und von jedem der Periodenformfilter 303, 302,
301 das Ausgagssignal separat abzunehmen, welches einer Einheit 305 zugeführt wird. Die
Einheit 305 wirkt einerseits als Auswahlstufe, welche am Ausgang 306 jeweils das
Ausgangssignal desjenigen Periodenformfilters ausgibt, der momentan das Ausgangssignal mit
der größten Amplitude liefert, d. h. das Periodenformfilter mit dem maximalen Ausgangssignal
wird jeweils als aktuelles bzw. "gültiges" Periodenformfilter ausgewählt. Außerdem wirkt die
Einheit 305 als Regler für die Rotationsperiodendauern bzw. -frequenzen, indem sie mittels
einer Einheit 304 die Rotationsfrequenzen der Periodenformfilter 303, 302, 301 so steuert, daß
das aktuelle Periodenformfilter, d. h. das mit der momentan größten Ausgangssignalamplitude,
das Periodenformfilter mit der mittleren Rotationsperiodendauer ist (in Fig. 10 ist das das
Periodenformfilter 302). Dabei werden die Rotationsperiodendauern aller Periodenformfilter
303, 302, 301 jeweils in die gleiche Richtung verändert, d. h. sie werden entweder gemeinsam
verringert, wenn das Periodenformfilter 301 mit der kürzesten Rotationsperiode als aktuelles
Periodenformfilter ermittelt wurde, oder sie werden gemeinsam vergrößert, wenn das
Periodenformfilter 303 mit der längsten Rotationsperiode als aktuelles Periodenformfilter
ermittelt wurde. Das Inkrement kann dabei für alle Periodenformfilter gleich oder
unterschiedlich sein, ist jedoch sinnvollerweise maximal so groß wie die Periodendifferenz
zweier "benachbarter" Periodenformfilter. Wenn das Periodenformfilter 302 mit der mittleren
Rotationsperiode als aktuelles Periodenformfilter ermittelt wurde, werden die Periodendauern
nicht verändert. Die Ermittlung des aktuellen Periodenformfilters erfolgt beispielsweise nach
jedem Umlauf. Da es nur ein integrierendes Element gibt, nämlich das (aktuelle)
Periodenformfilter bzw. dessen Tiefpaßwirkung, ist die vorgeschlagene Regelung stabil. Die
Einheit 305 bewirkt also, daß die Periodenformfilter 303, 302, 301, und dabei insbesondere das
Periodenformfilter 302 mit der mittleren Periodendauer, auf die Periodendauer der
interessierenden Signalanteile geregelt bzw. synchronisiert wird, so daß keine weitere
Synchronisierungeinrichtung erforderlich ist, wobei ferner an dem Ausgang 306 auch jeweils
das richtige, d. h. das am besten zutreffende, Signal ausgegeben wird. Das beschriebene
Regelungskonzept ist nicht auf die Verwendung von drei Periodenformfiltern beschränkt,
sondern es können auch mehr Periodenformfilter verwendet werden, wobei entsprechend auf
ein oder das Periodenformfilter mit einer mittleren Periodendauer geregelt wird.
In Fig. 10 sind digital ausgeführte Periodenformfilter gezeigt, wobei die Änderung der
Rotationsperiodendauer durch Änderung der Speichertiefe Z erfolgt und sich die
Speichertiefen der Periodenformfilter 303, 302, 301 um Eins unterscheiden. Bei einer
Regelungsschleife werden die einzelnen Speichertiefen dann um Eins erhöht bzw. verringert.
Die Güte der Periodenformfilter 303, 302, 301 wird in der Größenordnung von N eingestellt.
Mit dem beschriebenen Synchronisierungsprinzip kann beispielsweise ein Oszillograph mit
automatischem Periodensuchlauf realisiert werden, wobei die oft komplizierte
Triggerbedingung für das interne Signal bei herkömmlichen Oszillographen dann entfällt.
Ferner kann das Konzept mit mehreren "parallelen" Periodenformfiltern auch dahingehend
ausgebaut werden, daß bei einem Oszillographen bzw. Signalanalysator eine Vielzahl von
Periodenformfiltern mit jeweils nur geringfügig unterschiedlicher Periodendauer vorgesehen
ist, um einen bestimmten Periodendauerbereich, z. B. im Umfang von einer Oktave (Faktor 2),
mit einer bestimmten Güte abzudecken. Die Güte der einzelnen Periodenformfilter kann dabei
in etwa der jeweiligen Speichertiefe entsprechen. Falls die zu erwartende "Mittenperiode"
hinreichend genau bekannt und stabil ist, kann auf eine Periodendauernachführung, wie sie
oben beschrieben wurde, verzichtet werden und die Rotationsperiodendauern werden
vorgegeben bzw. eingestellt. Ansonsten wird auf ein Periodenformfilter mit einer mittleren
Periodendauer geregelt, d. h. die Periodendauern werden gemeinsam so geändert, daß dieses
Periodenformfilter das maximale Ausgangssignal hat.
Die Inhalte bzw. Ausgangssignale der einzelnen Periodenformfilter werden dann beispielsweise
verkleinert auf einem Bildschirm dargestellt (siehe Fig. 11) und der Benutzer kann sich zur
Signalanalyse bzw. -bewertung wahlweise bestimmte Periodenformfilter herauszoomen und
das "beste" Periodenformfilter zur weiteren Signalanalyse auswählen. Die Auswahl kann
jedoch auch automatisch erfolgen, wobei zweckmäßigerweise das Periodenformfilter mit den
größten Ausgangssignal gewählt wird. Insgesamt stellt dieses "Multiperiodenkonzept" eine
sehr bedienerfreundliche Lösung dar.
Statt durch Periodenformfilter mit rotierendem Ringspeicher kann die Separation von
Signalanteilen mit einer bestimmten Periodendauer auch allgemein dadurch erfolgen, daß ein
Signal in Abschnitte mit jeweils einer bestimmten Dauer, die in etwa der gesuchten
Periodendauer entspricht, unterteilt wird, die Phasenverschiebung der Signalabschnitte
zueinander ermittelt wird, die Signalabschnitte bezüglich der Phasenverschiebung korrigiert
werden und die so phasenkorrigierten Signalabschnitte addiert werden, um die gesuchten
Signalanteile mit der gesuchten Periodendauer zu erhalten. Die Signalabschnitte können dabei
nahtlos aufeinanderfolgen oder, wenn schon bekannt ist, daß über einen bestimmten
Signalzeitraum kein "interessierender" Signalanteil zu erwarten ist, kann in diesem Zeitraum
auf die Erfassung von Signalabschnitten verzichtet, werden, wobei dann zweckmäßigerweise
eine Triggerung verwendet wird.
Bei der Phasenkorrektur kann so vorgegangen werden, daß die Phasenverschiebung zwischen
dem ersten und dem zweiten Signalabschnitt ermittelt wird und dann der erste und der zweite
Signalabschnitt phasenkorrigiert addiert werden und das so erhaltene Summensignal
gespeichert wird, wobei diese Prozedur für die übrigen Signalabschnitte iterativ wiederholt
wird mit der Maßgabe, daß das Summensignal die Rolle des ersten Signalabschnitts übernimmt
und der jeweils aktuell bearbeitete Signalabschnitt die Rolle des zweiten Signalabschnitts
übernimmt. Die Phasenverschiebung kann jeweils durch Ermittlung des Maximums der
Korrelation zwischen den betreffenden Signalen bzw. Abschnitten ermittelt werden, wobei bei
nahtlos aufeinanderfolgen Abschnitten zweckmäßigerweise das Maximum der Ringkorrelation
bestimmt wird. Vorzugsweise bemißt sich die Gewichtung eines Signalabschnitts bei der
Addition nach dem Wert des jeweils ermittelten Maximums der Korrelation, um schlecht
korrelierte Signalabschnitte in der Summe schwächer zu berücksichtigen. Die Summe der
ermittelten Korrelationsmaxima ist ein Maß für die Konfidenz des ermittelten Summensignals
aus den Abschnitten. Die gesuchte Periodendauer kann regelmäßig überprüft werden und die
Signalabschnittsdauern ggfs. an Änderungen der gesuchten Periodendauer angepaßt werden.
Die Wirkung des Verfahrens besteht also darin, aus einem Signal, welches Abschnitte mit an
sich übereinstimmender Periodendauer, jedoch unbekannter Phasenbeziehung, enthält, durch
Herausgreifen dieser Abschnitte und phasenrichtige Überlagerung, alle Signalanteile mit dieser
Periodendauer zu separieren. Ein relevantes Ergebnis kann dabei selbst dann erhalten werden,
wenn die Abschnittsdauer nicht genau mit der Periodendauer übereinstimmt.
Die Unterteilung in die Abschnitte kann z. B. erst nach Aufnahme des Signals erfolgen, d. h. der
gesamte Signalzug wird vor der Auswertung gespeichert, oder die Unterteilung bzw.
Abschnittsbildung erfolgt bereits bei der Aufnahme des Signals. In letzterem Fall kann die
Signalaufnahme mittels eines Ringspeichers, z. B. gemäß Fig. 1, erfolgen, wobei die
Rotationsdauer auf die gesuchte Periodendauer eingestellt wird, aber die einzelen
Signalabschnitte nicht einfach unkorrigiert addiert bzw. akkumuliert werden, sondern der
Ringspeicher nach jedem Umlauf ausgelesen und rückgesetzt wird, wobei das ausgelesene
"Abbild" des Ringspeichers dann jeweils den aktuellen Signalabschnitt darstellt, der zu dem
bereits bestehende Summensignal aus den vorhergehenden "Abbildern" in einem zweiten
Speicher addiert wird, wobei jedoch vor der Addition wie oben beschrieben die relative
Phasenlage, z. B. mittels Ermittlung des Korrelationsmaximums, ermittelt und ggfs. korrigiert
wird und die Gewichtung bei der Addition z. B. entsprechend dem Korrelationsmaximum
erfolgt. Hier sind also letzlich zwei Ringspeicher vorhanden, so daß ein solches
Periodenformfilter auch als Periodenformfilter mit zwei Ebenen (Komplexität 2) betrachtet
werden kann, wobei schließlich das interessierende Summensignal nicht als Inhalt des ersten
Ringspeichers, der direkt das Signal abgreift, sondern als Inhalt des zweiten Ringspeichers, in
welchem die phasenkorrigierte Summe der Einzelperioden gebildet wird, vorliegt, wodurch ein
automatisch phasenkorrigiertes Periodenformfilter realisiert werden kann.
Zur Veringerung des Rechenaufwands kann dieses Prinzip so abgewandelt werden, daß nicht
die vollständige Berechnung der Korrelationsfunktion, d. h. für alle Phasendifferenzen, erfolgt,
sondern nur für kleine Phasendifferenzen, so daß nur der "Trend" der Phasenverschiebung, d. h.
ob nach hinten oder nach vorn, für jeden Abschnitt ermittelt wird, was zumindest ausreicht,
wenn nur kleine Phasendifferenzen auftreten. Entsprechend erfolgt die Verschiebung des
aktuellen Abschnitts vor der Addition in die Richtung der größeren Korrelation, d. h. es wird
sozusagen nur das relative Maximum der Korrelation für kleine Phasendifferenzen ermittelt. In
gewisser Weise wird dieses "differentielle" Vorgehen nur die Ableitung der Korrelation
betrachtet. Dieses Prinzip kann auch zur Synchronisierung eines Periodenformfilters
herangezogen werden, indem sich das Periodenformfilter die jeweils ermittelte
Phasenverschiebung "merkt" und die Rotationsphase bzw. -dauer entsprechend nachgeführt
wird.
Periodenformfilter sind besonders bei der Ermittlung von Schäden an sich zyklisch
bewegenden, insbesondere rotierenden, Maschinenelementen geeignet, da Schäden in der
Regel in einem durch die Bewegung verursachten und von einem Sensor aufgenommenen
Signal, insbesondere einem Schwingungssignal, zu Signalanteilen mit einer für das jeweilige
Maschinenelement charakteristischen Periodizität führen, wobei jedoch diese interessierenden
periodischen Signalanteile in der Regel mit Signalanteilen mit anderer Periodizität oder mit
nichtperiodischen Signalanteilen überlagert sind. Dabei können Periodenformfilter verwendet
werden, um Signalanteile mit einer bestimmten (störenden) Periodizität aus dem zu
analysierenden Signal zu eliminieren, oder sie können verwendet werden, um einen
interessierenden Signalanteil mit einer einstellbaren Periode aus dem Signal zu separieren, um
diesen Anteil einer Schadensanalyse zu unterziehen.
In Fig. 2 ist beispielhaft die Verwendung von Periodenformfiltern in einem Wälzlager-
Diagnosesystem gezeigt. Bei den zu überwachenden Wälzlagerelementen handelt es sich um
den Außenring 50, den Innenring 52 sowie die Wälzkörper 54, wobei dem Außenring 50 und
dem Innenring 52 jeweils ein Periodenformfilter 56 bzw. 58 zugeordnet ist, während den
Wälzkörpern 54 insgesamt ein Periodenformfilter 60 zugeordnet ist. Die Rotationsfrequenzen
der Periodenformfilter 56, 58 und 60 entsprechen der Außenring-Überrollfrequenz, der
Innenring-Überrollfrequenz bzw. der Wälzkörper-Überrollfrequenz.
Ein Schwingungsaufnehmer 62 ist fest an den Außenring 50 gekoppelt, um dessen
Schwingungen in ein entsprechendes elektrisches Schwingungssignal umzuwandeln. Das so
erzeugte Schwingungssignal wird einer Signalaufbereitungsstufe 64 und anschließend einer
Filterstufe 66 zugeführt, in welcher eine Bandpaßfilterung und Demodulation bzw.
Hüllkurvenbildung, beispielsweise mittels eines oder mehrerer Spitzenwertdetektoren, erfolgt.
Der Bandpaßfilter 66 kann dabei so eingestellt werden, daß sich eine maximale
Ausgangssignal-Amplitude des Innenring-Periodenformfilters 58 ergibt.
Ein Schadenssignal entsteht dadurch, daß ein Wälzkörper 54 einen Schaden in der
Außenringlauffläche oder der Innenringlauffläche überrollt oder ein beschädigter
Wälzkörperumfangsbereich gerade auf der Außenringlauffläche oder der Innenringlauffläche
abrollt, wobei in allen Fällen der Wälzkörper 54 ausgelenkt wird und dabei eine Kraft
entsprechend der Steifigkeit des Kontakts mit den Innenring 52 bzw. dem Außenring 50
erfährt, wodurch entsprechend der Übertragungsfunktion für die Wälzkörperauslenkung ein
Beschleunigungssignal erzeugt wird, das schließlich von den Sensor 62 erfaßt wird. Das
aufgenommene Signal wird somit durch diese frequenzabhängige Übertragungsfunktion
"verzerrt" und kann nur bei Kenntnis der Übertragungsfunktion genau der Schadenstiefe und
der Schadensform zugeordnet werden. Vorzugsweise wird deshalb ein dynamisches Modell des
eingebauten Lagers und der angkoppelten Maschinenelemente entwickelt, um die
Übertragungsfunktion zu ermitteln und das echte Schadenssignal möglichst zu rekonstruieren,
bevor es analysiert wird.
Da diese Übertragungsfunktion unterschiedlich ist, je nachdem, ob das Schadensignal von
einen Kontakt zwischen Wälzkörper und Innenring oder Wälzkörper und Außenring erzeugt
wird, wird die Übertragungsfunktion für beide Fälle ermittelt, wobei dann in der
Signalaufbereitungsstufe je ein Frequenzfilter, d. h. Bandpaßfilter vorgesehen ist, dessen
Übertragungsfunktion gerade so gewählt ist, daß die ermittelte
Schadenssignalübertragungsfunktion kompensiert wird. Auf diese Weise wird das Signal in der
Stufe 64 in zwei Zweige mit unterschiedlicher Aufbereitung aufgeteilt (in Fig. 2 nicht
dargestellt), wobei der eine Zweig dem Außenringperiodenformfilter 56 und der andere dem
Innenringperiodenformfilter 58 zugeführt wird. Das Wälzkörper-Periodenformfilter 60 kann in
doppelter Ausführung vorgesehen sein, wobei jedem der beiden Periodenformfilter dann einer
der beiden unterschiedlich Frequenzgang-korrigierten Signalzweige zugeführt wird.
Vorzugsweise folgt auf die Filterstufe 66 ein Periodenformfilter, welches auf die Drehfrequenz
der Lagerwelle synchronisiert ist und dessen Ausgangssignal von dem von der Filterstufe 66
gelieferten Signal abgezogen wird, um störende Anteile mit der Periodizität der Welle aus dem
zu analysierenden Signal zu entfernen (in Fig. 2 nicht dargestellt). Danach wird das
Schwingungssignal mit einem Signal aus einer Einheit 68 multipliziert, welche die
Auswirkungen einer Gleichlast oder Unwucht auf das Signal kompensieren soll. Schließlich
wird das Schwingungssignal jedem der Periodenformfilter 56 bis 60 zugeführt, wobei jedoch
vorher jeweils die Ausgangssignale der beiden anderen Periodenformfilter 56 bis 60 abgezogen
werden, um für jeden der Periodenformfilter 56 bis 60 die Separation des Signalanteils mit
"seiner" Periodizität zu erleichtern. Die Periodenformfilter 56 bis 58 sind vorzugsweise,
beispielsweise mittels eines wie in Fig. 1 beschriebenen Phasenreglers, direkt auf das jeweilige
Eingangssignal synchronisiert, um Drehzahländerungen der Welle und Druckwinkel- bzw.
Kontaktwinkeländerungen des Lagers durch Laständerungen auf einfache Weise zu
kompensieren. Insbesondere können auf diese Weise auch die Außenroll-Überrollfrequenz, die
Innenring-Überrollfrequenz und die Wälzlager-Überrollfrequenz ermittelt werden, indem die
Rotationsfrequenz des entsprechenden Periodenformfilters 56 bis 60 ermittelt wird, bei welcher
das jeweilige Ausgangssignal maximal wird. Da die entsprechenden Frequenzen von dem
Druckwinkel bzw. Kontaktwinkel abhängen, kann daraus der Kontaktwinkel und somit
beispielsweise bei einem Radiallager die Axiallast ermittelt werden. Aus der Änderung der
Axiallast wiederum, die mit dem zweifachen der Wellenfrequenz auftritt, kann ein eventueller
Ausrichtfehler erkannt werden. Wenn ferner auch ein Periodenformfilter 70 für die
Käfigdrehfrequenz vorgesehen ist, kann aus dem Verhältnis von der damit ermittelbaren
Käfigdrehfrequenz zu der Wellendrehfrequenz der Schlupf der Wälzkörper ermittelt werden.
Aus der zeitlichen Entwicklung dieses Schlupfs kann auf den Schmierzustand des Lagers
geschlossen werden.
Das Ausgangssignal des Außenring-Periodenformfilters 56 stellt im Idealfall eine Abbildung
der Lauffläche des Außenrings dar, wobei diese jedoch entsprechend der Wälzkörperanzahl
abschnittsweise gemittelt ist, d. h. das Ausgangssignal stellt eine Mittelung über alle Abschnitte
dar. Dies gilt in gleicher Weise für das Ausgangssignal des Innnenring-Periodenformfilters 58.
Fig. 3 zeigt beispielhaft den Verlauf eines solchen Schadenssignals des Außenring- oder
Innenring-Periodenformfilters. Um aus einem solchen Signal diagnostische Information zu
gewinnen, können u. a. folgende Operationen vorgenommen werden. Es wird die
Durchschnittsamplitude Av des Signals gebildet. Als Schadenssignal werden dann alle
Amplituden betrachtet, die diese Durchschnittsamplitude Av übersteigen. Aus diesen
Schadensamplituden wird dann eine durchschnittliche Schadensamplitude Sav berechnet.
Ferner wird die maximale Schadensamplitude Max gebildet. Es wird eine Gesamtschadenslänge
GSL in Prozent der Schadensperiode bzw. Schadenssignalperiode berechnet, wobei dies
beispielsweise als Summe aller Zeiten definiert sein kann, während derer die
Schadensamplitude größer als die durchschnittliche Schadensamplitude Sav ist. Im
vorliegenden Beispiel beträgt die Gesamtschadenslänge 28%. Es kann ein durchschnittlicher.
Grundrauschpegel R gebildet werden, bei welchem über alle Amplituden gemittelt wird,
welche kleiner als die Durchschnittsamplitude Av sind. Schließlich kann das Verhältnis der
Maximalamplitude zu dem Grundrauschpegel gebildet werden. Zweckmäßigerweise werden
die maximale Schadensamplitude, die Gesamtschadenslänge, die durchschnittliche
Schadensamplitude sowie der Grundrauschpegel hinsichtlich ihrer zeitlichen Veränderung
verfolgt. Ebenso wird die Schadensform, d. h. die Form des Schadenssignals, mit der Zeit
verfolgt. Für die genannten Größen können in Abhängigkeit von der Schadensart, der Lagerart
und der Lagerungsart Grenzwerte gebildet werden, bei deren Überschreiten ein Alarm
ausgelöst wird. Zweckmäßigerweise wird das Schadenssignal graphisch so aufgetragen, daß
der Zeitnullpunkt bei dem ersten Minimum vor dem Amplitudenmaximum liegt.
Fig. 4 zeigt einen beispielhaften Schadenssignalverlauf des Wälzkörper-Periodenformfilters 60.
Im Gegensatz zu den Außenring- und Innenring-Schadenssignalen zeigt das Wälzkörper-
Schadenssignal in der Regel eine Doppelstruktur, die davon herrührt, daß jeder Wälzkörper 54
in der Regel sowohl gleichzeitig auf dem Außenring 50 als auch auf dem Innenring 52 abrollt,
wodurch eine Schadensstruktur auf der Wälzkörper-Lauffläche während einer Überrollperiode
des Wälzkörpers 54 ein Schadenssignal während des Kontakts mit dem Außenring 50 und ein
zweites ähnliches Schadenssignal während des Kontakts mit dem Innenring 52 erzeugt. Der
zentrale Bereich in Fig. 4 zeigt dabei das Schadenssignal, das von dem Innenringkontakt
herrührt, während die beiden Randbereiche das Schadenssignal beinhalten, welches von dem
Außenringkontakt herrührt. Da die Intensität bzw. Amplitude des Innenringkontakt-Signals
bzw. Außenringkontakt-Signals von der Koppelung zwischen den Wälzkörpern 54 und dem
Außenring 50 bzw. dem Innenring 52 abhängt, kann das Amplitudenverhältnis zwischen den
beiden Signalen verwendet werden, um Rückschlüsse auf die Kraftverhältnisse im Lager zu
ziehen. Bei einem reinen Radiallager ohne Gleichlast und Unwucht sollte beispielsweise die
Innenringkontakt-Amplitude des Wälzkörper-Schadenssignals verschwinden, da die
Wälzkörper 54 nicht auf den Innenring 52 gedrückt werden, während ein Außenringkontakt-
Signal entsprechend der durch die Käfigdrehfrequenz verursachten Zentrifugalkräfte der
Wälzkörper 54 auftreten sollte. Der Zentrifugalkraftanteil kann jedoch aus der Kenntnis der
Lagergeometrie und der Wellen- bzw. Käfigdrehzahl errechnet werden. Das Innenringkontakt-
Signal sollte dagegen ausschließlich aus der Summe der (radialen) Gleichlast und der Unwucht
herrühren, so daß aus dem aus dem Wälzkörper-Schadenssignal zu bestimmenden Verhältnis
zwischen Innenringkontakt-Amplitude und Außenringkontakt-Amplitude und der Kenntnis der
Zentrifugalkraft die Summe aus Gleichlast und Unwucht berechnet werden kann. Das
Bandpaßfilter 66 für das Wälzkörper-Periodenformfilter 60 sollte auf die Wälzkörper-
Rensonanzfrequenz eingestellt werden. Wenn ein Innenringschaden oder ein Außenringschaden
vorhanden ist, kann die Wälzkörper-Resonanzfrequenz durch Veränderung des Bandpaßfilters
für das Außenring-Periodenformfilter 56 und das Innenring-Periodenformfilter 58 unter
Beobachtung des entsprechenden Ausgangssignals ermittelt werden. Wenn die Lagerlast
bekannt ist, kann die Wälzkörper-Resonanzfrequenz berechnet werden. Wenn irgendein
Lagerschaden vorhanden ist, kann die Lagerresonanzfrequenz, d. h. die Resonanz zwischen
Welle und Lagerbock, ermittelt werden.
Eine Unterscheidung zwischen von einer Gleichlast oder einer Unwucht herrührenden
Schadenssignalen ist grundsätzlich durch eine Untersuchung der Veränderung des
Schadenssignals mit der Zeit möglich, da eine Unwucht die Schadenssignale mit einer anderen
Frequenz moduliert als eine Gleichlast. So wird beispielsweise bei einem Radiallager, bei
welchem die Welle an dem Innenring befestigt ist, das Außenringsignal durch eine Gleichlast
nicht moduliert, es wird jedoch durch eine Unwucht mit der Wellenfrequenz moduliert. Das
Innenringsignal dagegen wird durch eine Gleichlast mit der Wellenfrequenz moduliert, während
es durch die Unwucht nicht moduliert wird. Das Wälzkörpersignal hingegen wird sowohl
durch eine Unwucht als auch eine Gleichlast moduliert, wobei bei einer Unwucht das Signal
mit der Differenz zwischen der Wellenfrequenz und der Käfigfrequenz moduliert ist, während
eine Gleichlast das Signal mit der Käfigfrequenz moduliert. Eine solche Unwucht- bzw.
Gleichlastanalyse kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Ausgangssignale der
Außenring-Periodenformfilter 56, Innenring-Periodenformfilter 58 und Wälzkörper-
Periodenformfilter 60 jeweils einem weiteren Periodenformfilter 72, 74 bzw. 76 als
Eingangssignal zugeführt werden, welches auf die Wellendrehfrequenz synchronisiert ist.
Das Periodenformfilter 70, welches auf die Käfigfrequenz synchronisiert ist, erhält als
Eingangssignal ein auf die Wälzkörperanzahl skaliertes Ausgangssignal des Außenring-
Periodenformfilters 56 sowie das durchschnittliche Ausgangssignal des Wälzkörper-
Periodenformfilters 60, woraus Informationen über die Wälzkörper-Schadensverteilung auf die
einzelnen Wälzkörper erhalten werden kann.
Zur direkten Auswertung des Ausgangssignals des Periodenformfilters 60 wird das maximale
Ausgangssignal herangezogen, welches hauptsächlich den am stärksten geschädigten
Wälzkörper 54 betrifft.
Grundsätzlich können bei Vorliegen einer Gleichlast und/oder einer Unwucht aus dem
Wälzkörper-Schadenssignal Rückschlüsse auf die Verteilung der Schäden über die einzelnen
Wälzkörper gezogen werden, da bei einer gleichförmigen Schadensverteilung über alle
Wälzkörper beispielsweise weder eine Unwucht noch eine Gleichlast eine Modulation des
Signals bewirken, während eine ungleichmäßige Schadensverteilung, z. B. Schädigung nur eines
Wälzkörpers, eine maximale Modulation verursacht.
Ein besonderes Problem bei der Ermittlung und Auswertung des Wälzkörper-Schadenssignals
ergibt sich, wenn eine Gleichlast oder Unwucht auf das Lager wirkt, so daß der Wälzkörper
jeweils nur im Lastgebiet ein periodisches Signal erzeugt und außerhalb des Lastgebiets einen
undefinierten Schlupf bezüglich des Innenrings erfährt, so daß das Signal, welches der
Wälzkörper bei zwei aufeinanderfolgenden Durchläufen durch das Lastgebiet erzeugt, keine
definierte Phasenbeziehung aufweist, d. h. selbst bei konstanter Wälzkörper-Überrollfrequenz
im Lastgebiet würden gleiche Signalformen nach mehreren Wälzkörper-Umläufen nicht mehr
in die gleichen Speicherelemente des entsprechenden Periodenformfilters fallen.
Diesem Problem kann einerseits so begegnet werden, daß das Wälzkörper-Periodenformfilter
60 mit so niedriger Güte abgestimmt wird, daß es während der Bewegung des Wälzkörpers 54
in dem Lastgebiet bereits einschwingt, wobei die Zeitkonstante beispielsweise so gewählt
werden kann, daß sie dem Produkt aus Käfigperiode und Lastwinkel geteilt durch 360°
entspricht. Sobald das Ausgangssignal des Periodenformfilters 60 dann maximal wird, wird ein
Abbild erzeugt. Aufgrund der erforderlichen niedrigen Güte des Periodenformfilters 60 und der
wenigen dazu beitragenden Wälzkörper-Umdrehungen kann jedoch der Fall eintreten, daß das
Abbild für die Analyse nicht aussagekräftig genug ist. In diesem Fall muß über mehrere
Umläufe des Wälzkörpers gemittelt werden, wobei sich jedoch das Problem stellt, daß die
Phasen der so erhaltenen Abbilder des Periodenformfilters nicht übereinstimmen. Eine
Lösungsmöglichkeit besteht dann darin, daß diese unbekannte Phasenverschiebung, d. h. der
Wälzkörperschlupf, beispielsweise aus dem Maximum der Ringkorrelation zwischen den
einzelnen Abbildern, die jeweils aus einem Durchlauf des Wälzkörpers durch das Lastgebiet
resultieren, ermittelt wird (d. h. es wird ermittelt, bei welcher Phasenlage das Produkt
aufeinanderfolgender Abbilder maximal ist). Anschließend werden die einzelnen Abbilder
jeweils um die ermittelte Phasenverschiebung verschoben und aufaddiert, wobei die sich
Gewichtung nach dem jeweils ermittelten Maximalwert der Korrelation richtet, um schlecht
korrelierte Signale weniger stark zu berücksichtigen. Nach jedem Durchlauf des Wälzkörpers
durch das Lastgebiet wird dabei der Ringspeicher des Periodenformfilters rückgesetzt.
Aus der Kenntnis des Schlupfwinkels bzw. der Phasenverschiebung zu Wälzkörperumlauf bzw.
Käfigumlauf kann auch die Synchronisierung, in diesem Fall die Phase der Ringspeicherrotation
des Periodenformfilters, gesteuert werden, um die Phasenverschiebung bzw. den Schlupfwinkel
zu kompensieren. In diesem Fall ist keine Rücksetzung des Periodenformfilters und
Abbilderzeugung des erforderlich, sondern das Periodenformfilter kann einfach in üblicher
Weise betrieben werden (abgesehen von der Phasenkorrektur der Rotation nach jedem
Käfigumlauf).
Aus der Kenntnis der Schlupfwinkel der Wälzkörper können eventuell Aussagen über den
Schmierzustand getroffen werden. Schlupfwinkelunterschiede zwischen den einzelnen
Wälzkörpern deuten auf Käfigfehler hin, z. B. eingeklemmte Wälzkörper (die Schlupfwinkel
einzelner Wälzkörper können ermittelt werden, indem jedem Wälzkörper ein eigenes
Periodenformfilter zugeordnet ist, wie dies nachfolgend näher erläutert ist).
Ein alternativer Ansatz für die Ermittlung eines Wälzkörperschadens aus dem Wälzkörper-
Schadenssignal trotz Wälzkörperschlupf besteht darin, daß ein Formanalyseverfahren
verwendet wird, welches die Form vom Phasenwinkel befreit, d. h. das entsprechende
Periodenformfilter wird ohne Phasenkorrektur betrieben. Zu diesem Zweck können bekannte
Verfahren verwendet werden, wie beispielsweise Amplituden-Klassifizierung, Ereignis-
Analyse, Mittelung, Ermittlung des Gleichanteils bzw. Wechselanteils, Effektivwertbildung etc.
Bevorzugt wird jedoch ein Verfahren, bei welchem die Gesamtschadenslänge mittels
Amplitudensortierung ermittelt wird. Zur Erläuterung dieses Verfahrens ist in Fig. 5
beispielhaft ein ohne Phasenkorrektur erhaltenes, über mehrere Käfigumläufe integriertes bzw.
gemitteltes Wälzkörper-Schadenssignal dargestellt (dünne durchgezogene Linie in Fig. 5). Das
ermittelte Signal wird nun hinsichtlich der Größe seiner Einzelamplituden umsortiert, d. h. links
stehen die größten Amplituden und rechts die kleinsten Amplituden (fette durchgezogene Linie
in Fig. 5). Aus dieser amplitudensortierten Verteilung kann dann eine relative Schadenslänge
ermittelt werden, vorzugsweise, indem eine Ausgleichsfunktion, z. B. nach der Methode der
kleinsten Fehlerquadratsumme, an die amplitudensortierte Verteilung angepaßt wird. Die
Ausgleichfunktion kann so gewählt sein, daß sie vier Parameter enthält, welche der
Schadenstiefe, der Schadenslänge, der Rauschamplitude bzw. der Schadensform entsprechen,
wobei in Fig. 5 die so ermittelte Schadenslänge angegeben ist.
Grundsätzlich kann mit der erfindungsgemäßen Methode zum Separieren von periodischen
Anteilen aus dem gemessenen Wälzlager-Schwingungssignal nicht nur aus einem von einem
Laufflächenschaden (Innenring-, Außenring- oder Wälzkörperschaden) verursachten und mit
einer charakteristischen Periode auftretenden Signal Information bezüglich des Lagerzustands
gewonnen werden, sondern es kann auch bereits ein noch nicht in diesem Sinn geschädigtes
Lager diagostiziert werden. Dies ist anhand des auch bei einem ordnungsgemäßen Lager durch
die Abrollbewegung der Wälzkörper verursachten Rauschsignals möglich, da dieses durch die
auf das Lager wirkenden Kräfte in gewissem Maß in charakteristischer Weise moduliert wird.
Hierzu sei als Beispiel ein Radiallager betrachtet, welches mit einer in Radialrichtung wirkender
Gleichlast (Gewichtskraft) belastet ist, die einen bestimmten Winkel zu der Richtung des
Beschleunigungssensors bildet. Da nur mit einer Kraft belastete Wälzkörper ein Rauschsignal
erzeugen, wird ein Rauschsignal (oder Schadenssignal) im wesentlichen nur in einem
bestimmten Winkelbereich um die Lastrichtung herum erzeugt (die Breite dieses
Winkelbereichs hängt u. a. von der Lagerluft, d. h. dem Spiel zwischen Innenring und
Außenring, ab und ist um so kleiner, je größer die Lagerluft ist), wobei der Sensor von dieser
Kraft im wesentlichen nur einen Anteil spürt, der zwischen der Lastrichtung und der
Sensorrichtung liegt, d. h. ein bestimmter Wälzkörper erzeugt nur dann ein wesentliches Signal,
wenn er sich gerade in diesem Bereich befindet (dies gilt für Rauschsignale und
Schadenssignale gleichermaßen). Dieser Bereich kann nach seiner Form im Polardiagramm
auch als "Sensible Keule" bezeichnet werden.
In Fig. 12 ist das Ausgangssignal eines Periodenformfilters gezeigt, welches auf die
Käfigumlaufperiode synchronisiert ist, während in Fig. 13 das entsprechende Ausgangssignal
eines Periodenformfilters gezeigt ist, das auf die Überrollperiode des Außenrings synchronisiert
ist, wobei in Fig. 13 der Winkelbereich entprechend der Anzahl der Wälzkörper gegenüber
Fig. 12 gedehnt dargestellt ist (d. h. mit der Anzahl der Wälzkörper multipliziert). Es ist in
beiden Fällen ein intaktes Lager ohne Laufflächenschaden angenommen, d. h. das Signal umfaßt
nur eine reine Rauschamplitude. Die Modulationen dieser Rauschsignal mit dem Drehwinkel
rühren von dem vorstehend beschriebenen Effekt der "sensiblen Keule" her. In Fig. 12 geht
jedes Maximum auf einen anderen Wälzkörper zurück. Da sich das Ausgangssignal als Summe
der Einzelsignale ergibt, geht das gezeigte Gesamtsignal zwischen dem Maxima nicht auf Null
zurück (während das jeweilige Einzelsignal von einem Wälzkörper über einen bestimmten
Winkelbereich gemäß der Form der sensiblen Keule tatsächlich Null wäre). Aus der Schärfe
der Maxima bzw. der Tiefe der Modulation können Rückschlüsse auf die Lagerluft bzw. die
Größe der Lagerlast (auch diese hat Auswirkungen auf die sensible Keule, ist jedoch in der
Regel bekannt) gezogen werden, wobei eine vergrößerte Modulationstiefe eine Erhöhung der
Lagerluft (z. B. durch Außenringverschleiß) oder eine verringerte Last bedeuten kann. Somit
kann z. B. durch Vergleich mit der Signalform im Neuzustand des Lagers der Verschleiß
überwacht werden.
Ferner ist in Fig. 12 zu sehen, daß die Maxima nicht alle gleich hoch sind. Dies bedeutet, da
sich über das Rauschsignal die Kraftverteilung auf die Wälzkörper abbildet und diese im
Periodenformfilter für die Käfigrotation wegen der "sensiblen Keule" einzeln aufgelöst sind,
daß die Kraftverteilung auf die einzelnen Wälzkörper im dargestellten Beispiel ungleichmäßig
ist, so daß dieses Verfahren bereits bei der Endkontrolle bei der Fertigung eingesetzt werden
kann.
Das Außenringüberrollsignal von Fig. 13 stellt das während einer vollen
Wälzkörperumdrehung (d. h. Dauer des vollständigen Überrollens einer bestimmten Stelle der
Außenringlauffläche durch einen bestimmten Wälzkörper) erzeugte Signal aller Wälzkörper,
d. h. eine Mittelung über alle Wälzkörpersignale, dar, wobei nur Wälzkörper im Lastbereich
beitragen und die Modulationstiefe ähnlich wie in Fig. 12 in diesem Fall im Vergleich zum
Signal eines einzelnen Wälzkörpers durch die Beiträge der Wälzkörper, die sich ebenfalls noch
zumindest zum Teil im Lastgebiet befinden, verringert ist. Letzlich ist somit das Signal von
Fig. 13 eine vergrößerte Darstellung eines "Zackens" aus Fig. 12, die allerdings über alle
"Zacken" gemittelt ist. Demgemäß kann also auch aus der Modulation des Rauschsignals mit
der Außenringüberrollfrequenz, d. h. indem die Signalanteile, die mit dieser Periode moduliert
sind, aus dem Signal separiert werden, auf die "sensible Keule" und damit das Lagerspiel
rückgeschlossen werden.
In Fig. 14, in welcher im Gegensatz zu Fig. 12 und 13, der Winkel linear ausgetragen ist, ist
zusätzlich zu dem mit der Außenringberrollfrequenz modulierten Rauschsignal von Fig. 13
(Kurve A) ein Signalanteil (Kurve B) gezeigt, der von einem Schaden in der
Außenringlauffläche herrührt. Die Kurven A und B können aus dem Ausgangssignal des
Außenring-Periodenformfilter durch eine entsprechende Ausgleichsrechnung bzw.
Kurvenanpassung gewonnen werden. Auf diese Weise ist möglich, die Lage eines Schadens
(Bereich der größten Ausschläge in der Kurve B) relativ zu der Position der "sensiblen Keule"
zu bestimmen, so daß im Prinzip eine Lokalisierung des Sachdens möglich ist.
In den Fig. 6 und 7 sind zwei andere Anwendungsbeispiele für die periodenformfiltergestützte
Schadensanalyse von sich zyklisch bewegenden Bauteilen dargestellt.
In Fig. 6 ist dabei eine Diagnose-Einrichtung für ein Getriebe schematisch dargestellt, bei
welchem drei Zahnrädern 70, 72 und 74 mit unterschiedlichen Durchmessern und somit
unterschiedlichen Drehfrequenzen jeweils ein entsprechendes Periodenformfilter 76, 78 bzw.
80 zugeordnet ist, welches jeweils auf die entsprechende Rotationsfrequenz bzw.
Rotationsperiode synchronisiert bzw. abgestimmt ist. Da sich im Falle eines Getriebes die
Rotationsfrequenz über das Verhältnis der Durchmesser bzw. Zähne eindeutig ergibt, reicht in
der Regel die Kenntnis der Antriebs- oder Abtriebswellendrehzahl oder der Drehzahl eines der
Getriebeelemente, um die Drehzahlen der anderen Getriebeelemente hinreichend genau zu
bestimmen. Insofern können die Periodenformfilter 76 bis 80 durch ein extern erzeugtes
Steuersignal aus einer Einheit 82 ohne direkte Synchronisierung auf das Eingangssignal
gesteuert werden. Ein Schwingungssensor 84 nimmt, beispielsweise an dem Getriebegehäuse,
die Schwingungen des Getriebes auf und erzeugt ein Schwingungssignal, welches in einer.
Signalaufbereitungsstufe 86, die beispielsweise ein Bandpaßfilter und eine Hüllkurvenbildung
umfaßt, bearbeitet wird, um den Periodenformfiltern 76 bis 80 als Eingangssignal zugeführt zu
werden, wobei jedoch vorher das Ausgangssignal der jeweils anderen Periodenformfilter 76 bis
80 abgezogen wird, um die Separation der jeweiligen Periodendauer zu erleichtern. Auch hier
erzeugen Schäden an den Getriebeelementen charakteristische Schadensanregungen mit einer
für das jeweilige Element charakteristischen Periodendauer, so daß eine entsprechende gezielte
individuelle Analyse der Elemente ermöglicht wird.
Fig. 7 zeigt schematisch eine Diagnose-Einrichtung für eine Anlage zur kontinuierlichen
Herstellung eines Produkts, welches von rotierenden Walzen 90 bis 100 erzeugt wird, deren
Oberfläche das Produkt prägen. Bei dem Produkt 102 kann es sich beispielsweise um einen
Draht handeln, der von den Walzen 90 bis 100 ausgewalzt wird. Fehler bzw.
Unregelmäßigkeiten auf einer Walzenoberfläche bilden sich dabei entsprechend auf dem
Produkt ab und führen zu einem entsprechenden Signal an einem Sensor 104, der das
Drahtprofil abtastet. Ein Weggeber 106 ermittelt die Vorschubgeschwindigkeit des Produkts
102. Da die Walzen 90 bis 100 unterschiedlichen Durchmesser haben und jeweils eine
Verlängerung des Produkts 102 in Vorschubrichtung bewirken, wird der Außenumfang einer
jeden Walze 90 bis 100 auf eine unterschiedliche Länge des Produkts 102 abgebildet, so daß
sich bei konstanter Vorschubrichtung unterschiedliche Periodendauern für Fehler bei
verschiedenen Walzen in dem von dem Sensor 104 erfaßten Profilsignal ergeben. Da auch hier,
wie in Fig. 6, die Rotationsfrequenzen der Walzen relativ zueinander feststehen, reicht es, die
Vorschubgeschwindigkeit des Produkts mittels des Weggebers 106 zu erfassen, um daraus die
Rotationsfrequenzen der einzelnen Walzen 90 bis 100 berechnen zu können. Jeder Walze 90
bis 100 ist ein Periodenformfilter 108 bis 118 zugeordnet, wobei das der Walze 98 zugeordnete
Periodenformfilter 108 mittels des Signals des Weggebers 106 auf deren Rotationsfrequenz
bzw. Rotationsperiodendauer synchronisiert ist. Das Ausgangssignal des Periodenformfilters
108 sowie das Profilsignal des Sensors 106, welches auch dem Periodenformfilter 108 des
Eingangssignals zugeführt wird, bilden das Eingangssignal für einen Spitzenwertdetektor 120,
der entsprechend dem Signal des Weggebers 106 rückgesetzt wird und dessen Ausgangssignal
als Eingangssignal für das Periodenformfilter 110 dient, welches der Walze 100 zugeordnet ist.
Das Periodenformfilter 110 ist auf eine Rotationsperiode synchronisiert, welche der Hälfte der
Rotationsperiode der Walze 100 entspricht, wobei das Weggebersignal halbiert und als Trigger
für das Periodenformfilter 110 verwendet wird. Der Ausgang des Periodenformfiltes 110 sowie
der Ausgang des Spitzenwertdetektors 120 werden einem weiteren Spitzenwertdetektor 122
zugeführt usw. Die Spitzenwertdetektoren 120, 122 usw. dienen dazu, das Signal stufenweise
zu verlängern, da auch das Weggebersignal stufenweise halbiert wird. Abgesehen von dieser
"Herunterteilung" sind die Periodenformfilter 108 bis 118 jedoch auf die sich ergebenden
unterschiedlichen "Abrollstrecken" der Walzen 90 bis 100 auf dem Produkt 102 synchronisiert.
Das "Herunterteilen" hat im wesentlichen den Zweck, die Genauigkeiten entsprechend
anzupassen, so daß Ringspeicher mit gleicher Speichertiefe verwendet werden können. Der
Inhalt jedes Periodenformfilters 108 bis 118 entspricht im eingeschwungenen Zustand
schließlich einer Abbildung des Abrollumfangs der entsprechenden Walze 90 bis 100, so daß
Oberflächenschäden der Walzen 90 bis 100 direkt als entsprechende Schadensamplituden
erkannt werden können. Die Schadensanalyse erfolgt in einer Fehlererkennungsstufe 124.
Eine bessere Synchronisierung zwischen den Periodenformfiltern und den entsprechenden
Walzen kann erzielt werden, wenn für jede Walze ein Taktgeber bzw. Drehzahlsensor
vorgesehen ist.
Fig. 8 zeigt eine allgemeinere Darstellung der Verwendung von Periodenformfiltern für die
Diagnostik von sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen, wobei es sich wie in Fig. 2
dabei um ein Wälzlager 200 handelt. Grundsätzlich soll der Begriff "Periodenformfilter" ein
Filter bezeichnen, welches aus mindestens einem Eingangssignal alle Signalanteile mit einer
bestimmten Nenn-Frequenz bzw. Nenn-Periode mit einer bestimmten Güte extrahiert bzw.
separiert. Prinzipiell kann ein Periodenformfilter mehrere Eingänge und Ausgänge aufweisen,
wobei die Zahl der verschiedenen Eingangssignale der Komplexität n, d. h. der Anzahl der
Ebenen, des Periodenformfilters entspricht. Jede Ebene kann dabei mehrere Tiefpaßordnungen
aufweisen. Ein weiteres charakteristisches Merkmal des Periodenformfilters ist die Art der
Synchronisierung seiner "Rotation".
In Fig. 9 ist ein Vorschlag für eine symbolische Wiedergabe bzw. Klassifikation von
Periodenformfiltern dargestellt. f bezeichnet dabei die Nenn-Frequenz, g bezeichnet die Güte
(= f geteilt Bandbreite), n bezeichnet die Anzahl der Ebenen bzw. die Komplexität, o
bezeichnet die Tiefpaßordnung, wobei 0 ungefiltert (nur verzögert) bedeutet, 1 Tiefpaß erster
Ordnung, 2 Tiefpaß zweiter Ordnung usw. bedeutet, P die symbolische Bezeichnung des
Periodenformfilters angibt und ferner ein Symbol vorgesehen ist, welches die Synchronisierung
des Periodenformfilters bezeichnet, wobei 0 bedeutet, daß keine Synchronisierung vorhanden
ist, i Synchronisierung auf das Eingangssignal bedeutet, T Synchronisierung auf ein Trigger-
Signal bedeutet und P eine Synchronisierung auf ein anderes Periodenformfilter bezeichnet.
Ferner kann jedem Periodenformfilter eine Drehrichtung zugeordnet werden, und es können
mehrere Eingangs- bzw. Ausgangsknoten (Koppelstellen) vorgesehen sein, wobei die
Koppeleigenschaft der Koppelstelle nicht unbedingt konstant sein muß, sondern von dem
jeweiligen "Ort" des Periodenformfilters, der gerade an der (feststehenden) Koppelstelle liegt,
oder von der Signalform abhängen kann, auf welche das Periodenformfilter gerade
eingeschwungen ist. Die gesamte Ausgangsinformation des Periodenformfilters steckt in dem
Inhalt der einzelnen Speicherstellen, d. h. der gespeicherten Signalform, so daß statt des
Ausgangs auch die Signalform als Umfangskontur des Periodenformfilters dargestellt werden
kann, siehe Fig. 9. Man könnte auch sagen, daß sich die Koppeleigenschaft einer Koppelstelle
während einer Umdrehung des Peridenformfilters in Abhängigkeit von dem jeweiligen
Drehwinkel und in Abhängigkeit von der Änderung der gespeicherten Signalform ändern kann.
Verschiedene Periodenformfilter können miteinander verkoppelt sein, wie dies in Fig. 8
dargestellt ist, wo eine Umfangsberührung der einzelnen Periodenformfilter jeweils eine
Koppelungsstelle bezeichnet. Zwischen den Koppelstellen können bekannte
Übertragungsfunktionen durch das entsprechende Inverse dieser Funktion kompensiert
werden. Grundsätzlich kann ein Periodenformfilter auch invers dargestellt werden, wie dies in
Fig. 8 bei dem mit 202 bezeichneten Periodenformfilter der Fall ist. In diesem Fall rotieren statt
des Periodenformfilters der bzw. die Koppelknoten.
In Fig. 8 ist das Wälzlager 200 mit drei Sensoren versehen, wobei ein Sensor 204 die Drehzahl
der Welle erfaßt und zwei Sensoren 206 bzw. 208 an zwei verschiedenen Stellen auf dem
Außenring ein Schwingungssignal aufnehmen, welches einer Signalaufbereitungsstufe 210
zugeführt wird. Das Signal des Sensors 204 wird in einer Auswerteeinheit 212 ausgewertet,
welches die Wellendrehzahl erfaßt und ein Synchronsignal für ein dem Innenring zugeordnetes
Periodenformfilter 214 erzeugt. Das Periodenformfilter 202 ist dem stationären Außenring des
Wälzlagers 200 zugeordnet und ist ebenfalls stationär dargestellt. Jedem Wälzkörper ist ein
Periodenformfilter 216 zugeordnet, wobei diese jeweils mit dem stationären Außenring-
Periodenformfilter 202 und dem mit der Wellendrehzahl rotierenden Innenring-
Periodenformfilter 214 in einer Art gekoppelt sind, welche der Kopplung der Wälzkörper mit
dem Innenring bzw. Außenring entspricht, d. h. im Lastgebiet rollen die Wälzkörper auf dem
Innenring und dem Außenring ohne Schlupf ab, während außerhalb des Lastgebiets ein Verlust
der Phasensynchronisierung bzw. ein Schlupf auftritt. Die Kopplung zwischen den
Wälzkörper-Periodenformfiltern 216 und dem Innenring-Periodenformfilter 214 bzw. dem
Außenring-Periodenformfilter 202 ist in dazu analoger Weise gestaltet, d. h. die Kopplung wird
positionsabhängig gewählt, so daß die Kopplungsstärke von der jeweiligen momentanen
Position des entsprechenden Wälzkörper-Periodenformfilters 216 auf seiner Umlaufbahn um
das Innenring-Periodenformfilter 214 abhängt. Ferner hängt die Kopplungsstärke auch von der
gespeicherten Signalform ab, welche der Abrollbahn des entsprechenden Wälzlagerelements
entspricht, so daß beispielsweise dann, wenn gerade eine Spitze an der Koppelstelle liegt, eine
stärkere Kopplung erfolgt. Durch die umlaufpositionsabhängige Kopplung können
beispielsweise eine Unwucht U und eine Gleichlast R berücksichtigt werden.
Das Außenring-Periodenformfilter 202 wird mit zwei verschiedenen Eingangssignalen aus der
Signalaufbereitungsstufe 210 versorgt, die dem Sensor 206 bzw. 208 zugeordnet werden
können. Dabei handelt es sich bei dem Signal von dem Aufnehmer 206 um ein komplexes
Signal, so daß das Außenring-Periodenformfilter 202, und damit auch alle anderen
Periodenformfilter 214, 216, drei Ebenen aufweisen, d. h. die Komplexität 3 haben. Alle
Periodenformfilter sind als Tiefpaß erster Ordnung ausgebildet, wobei das Außenring-
Periodenformfilter 202 und die Wälzkörper-Periodenformfilter 216 auf die Eingangssignale
synchronisiert sind, während das Innenring-Periodenformfilter 214 auf das Synchronsignal aus
der Verarbeitungsstufe 212 synchronisiert ist. Bei dem Außenring-Periodenformfilter 202
beträgt die Nenn-Frequenz 0, da dies ein stationäres Bauteil repräsentiert, während das
Innenring-Periodenformfilter 214 die Wellendrehzahl als Nenn-Frequenz hat und die
Wälzkörper-Periodenformfilter 216 die Wälzkörper-Rotationsfrequenz als Nenn-Frequenz
haben. Das Außenring-Periodenformfilter 202 und das Innenring-Periodenformfilter 214 haben
eine hohe Güte von 100, während die Wälzkörper-Periodenformfilter 216 eine niedrige Güte
von 3 haben.
Zu Beginn einer Wälzlager-Diagnose werden alle relevanten Parameter der Periodenformfilter,
wie beispielsweise gespeicherte Signalform, Rotationsfrequenz, Verlauf und Momentanwert
der Kopplungsstärke, etc. mit entsprechend gewählten Startwerten belegt. Sobald die Messung
begonnen hat, werden die beiden Eingangssignale in das Außenring-Periodenformfilter 202
eingespeist, wobei nach einer bestimmten Zeit bzw. einer bestimmten Anzahl von Umläufen
entsprechend der Periodenformfilter-Güte die einzelnen Periodenformfilter auf bestimmte
Signalformen "einschwingen". Sobald die Periodenformfilter diesen Zustand erreicht haben,
d. h. sobald ihre Inhalte bzw. gespeicherte Signalform stationär sind, liegt ein aussagekräftiges
Meßergebnis vor, welches dann analysiert werden kann, um den Zustand des Wälzlagers 200
zu bewerten. Die Meßergebnisse umfassen dabei nicht nur die ermittelten Formen, d. h. die
gespeicherten Signalformen der einzelnen Periodenformfilter, welche Rückschlüsse auf den
Abrollflächenzustand der zugeordneten Wälzlagerelemente liefern können, sondern auch
Parameter wie die Wälzkörper-Rotationsfrequenz und die ermittelten Kopplungsverläufe
zwischen den einzelnen Periodenformfiltern, was Rückschlüsse auf Unwucht, Gleichlast,
Schmierzustand etc. zuläßt (im wesentlichen aus dem so ermittelten Wälzkörperschlupf).
Es versteht sich, daß das in Fig. 8 dargestellte System in entsprechender Weise beispielsweise
auch für die Diagnose eines Planetengetriebes verwendet werden kann.
Der wesentliche Aspekt dieser Art der Analyse eines dynamischen Systems besteht darin, daß
einzelnen Elementen des zu analysierenden Systems jeweils ein Periodenformfilter zugeordnet
wird, wobei die physikalischen Beziehungen der Elemente zueinander durch eine
entsprechende Modellierung der Eigenschaften der Periodenformfilter und ihrer Koppelung
nachgebildet werden, wobei jedoch diese Nachbildung durch das Einspeisen eines Meßsignals
einer selbsttätigen Überprüfung und gegebenenfalls Korrektur unterzogen wird. Im Gegensatz
zu einer Simulation wird dabei jedoch kein simuliertes Signal erzeugt, welches dann mit realen
Meßsignalen zu vergleichen wäre, um die Simulation zu bewerten.
Claims (68)
1. Verfahren zur Separation von periodischen Signalanteilen aus einem Signal, wobei das
Signal als Eingangssignal einem rotierenden Ringspeicher (14; 301, 302, 303) zugeführt
wird, der von zyklisch angeordneten Speicherelementen (16) gebildet wird, die
nacheinander mit dem jeweils aktuell an dem Eingang (10) des Ringspeichers anliegenden
Eingangssignal beaufschlagt werden, und dessen Rotationsfrequenz mit der
Periodendauer der gesuchten Signalanteile zur Übereinstimmung gebracht wird, und die
gesuchten Signalanteile als Ausgangssignal des Ringspeichers erhalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente (16)
jeweils als Tiefpaß für das Eingangssignal wirken.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefpaßwirkung der
Speicherelemente (16) digital nachgebildet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspeicher (14) digital
ausgebildet ist, wobei die Speicherelemente (16) als zyklisch addressierte Akkumulatoren
ausgebildet sind.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Anzahl der Speicherelemente
(16) dem Produkt aus der Abtastrate, mit der das Eingangssignal digitalisiert wird, und
der Rotationsfrequenz entspricht.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem
Speicherelement (16) während jedes Intervalls, während welchem es mit dem,
Eingangssignal beaufschlagt wird, der Mittelwert der während des Intervalls anliegenden
Eingangssignal hinzuakkumuliert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Frequenzanpassung der Ringspeichers (14) dadurch erfolgt, daß die Periodendauer der
gesuchten Signalanteile aus dem Signal ermittelt wird und der Ringspeicher mit der so
ermittelten Frequenz rotiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Periodendauer mittels
Suchtonanalyse, Fouriertransformation und/oder Cepstrumanalyse ermittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotation des
Ringspeichers (14) direkt mit dem Eingangssignal synchroniert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierung mittels
eines Phasenreglers (20) erfolgt, wobei die Inhalte der Speicherelemente mit der
Ableitung des Eingangssignals multipliziert werden und das Ergebnis aufakkumuliert
wird und zu bestimmten Zeitpunkten die Rotationsfrequenz der Ringspeichers (14)
entsprechend dem aufakkumulierten Wert geändert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des
Eingangssignals für die Synchronisierung bearbeitet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal für die
Synchronisierung tiefpaßgefiltert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß für die Synchronisierung aus
dem Eingangssignal mittels eines weiteren rotierenden Ringspeichers Anteile entfernt
werden, die nicht die Periodendauer der gesuchten Signalanteile haben.
14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Ringspeicher
(301, 302, 303) vorgesehen sind, die das gleiche Eingangssignal erhalten und mit jeweils
leicht unterschiedlicher Periodendauer rotieren, zu bestimmten Zeitpunkten der
Ringspeicher mit dem momentan größten Ausgangssignal ermittelt wird, dieses
Ausgangssignal jeweils als gültiges Ausgangssignal (306) ausgegeben wird, und die
Periodendauer der Ringspeicher in Abhängigkeit davon, welcher Ringspeicher momentan
das größte Ausgangssignal hat, geändert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Periodendauer für alle
Ringspeicher (301, 302, 303) in der gleichen Richtung geändert wird, wobei die
Periodendauer vergrößert wird, wenn ein Ringspeicher (303) mit einer Periodendauer,
die länger als die mittlere Periodendauer der Ringspeicher ist, das momentan größte
Ausgangssignal hat, und die Periodendauer verkürzt wird, wenn ein Ringspeicher (301)
mit einer Periodendauer, die kürzer als die mittlere Periodendauer der Ringspeicher ist,
das momentan größte Ausgangssignal hat.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Periodendauer der
Ringspeicher (301, 302, 303) nicht verändert wird, wenn der Ringspeicher (302) mit der
mittleren Periodendauer das momentan größte Ausgangssignal hat.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Inhalt aller Speicherelemente (16) in einen stationären Speicher abgebildet wird, sobald
das Ausgangssignal einen bestimmten Schwellwert übersteigt.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Differenz zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignals des Ringspeichers
(14) gebildet wird, um die gesuchten Signalanteile aus dem Signal zu eliminieren.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere Ringspeicher mit unterschiedlichen Rotationsfrequenzen vorgesehen sind, um
Signalanteile mit unterschiedlichen Periodendauern zu extrahieren, wobei die
Ringspeicher so verschaltet sind, daß das Ausgangssignals eines jeden Ringspeichers von
dem Eingangssignal aller übrigen Ringspeicher subtrahiert wird.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere Ringspeicher vorgesehen sind, die das gleiche Eingangssignal erhalten und mit
jeweils leicht unterschiedlicher Periodendauer rotieren, wobei das Ausgangssignal eines
jeden Ringspeichers zur Bewertung ausgegeben wird und/oder das Ausgangssignal des
Ringspeichers mit dem größten Ausgangssignal für die weitere Auswertung selbsttätig
ausgewählt wird.
21. Periodenformfilter zur Separation von periodischen Signalanteilen aus einem Signal, mit
einem Eingang (10) für das Signal, der einen rotierenden Ringspeicher (14; 301, 302,
303) speist, der von zyklisch angeordneten Speicherelementen (16) gebildet wird, die
entsprechend der Rotatationsfrequenz nacheinander jeweils mit dem Eingang verbunden
werden, und einer Synchronisierungseinrichtung (20), um die Rotationsfrequenz mit der
Periodendauer der gesuchten Signalanteile zur Übereinstimmung zu bringen.
22. Periodenformfilter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang (12)
vorgesehen ist, der entsprechend der Rotatationsfrequenz nacheinander jeweils mit einem
der Speicherelemente verbunden werden kann.
23. Verfahren zum Ermitteln von Schäden an mindestens einem sich zyklisch bewegenden
Maschinenelement (50, 52, 54), wobei ein durch die Bewegung verursachtes Signal von
einem Sensor (62) aufgenommen wird, aus dem Signal mindestens ein Anteil mit einer
einstellbaren Periode separiert wird, und der verbleibende Teil des Signals einer
Schadensanalyse unterzogen wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Periode um
die Umdrehungsperiode einer das Maschinenelement antreibenden Welle handelt.
25. Verfahren zum Ermitteln von Schäden an mindestens einem sich zyklisch bewegenden
Maschinenelement (50, 52, 54), wobei ein durch die Bewegung verursachtes Signal von
einem Sensor (62) aufgenommen wird und aus dem Signal mindestens ein Anteil mit
einer einstellbaren Periode separiert wird, der einer Schadensanalyse unterzogen wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine
Maschinenelement (50, 52, 54) rotiert und es sich bei dem Signal um ein
Schwingungssignal handelt.
27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Schadensanalyse
im Zeitbereich des separierten Signalanteils vorgenommen wird.
28. Verfahren nach Anspruch 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Separation mittels
des Verfahrens gemäß Anspruch 1 bzw. eines Periodenformfilters (56, 58, 60) gemäß
Anspruch 21 erfolgt.
29. Vorrichtung zum Ermitteln von Schäden an mindestens einem sich zyklisch bewegenden
Maschinenelement (50, 52, 54), mit einer Einrichtung (56, 58, 60) zum Separieren eines
Anteils mit einer einstellbaren Periode aus einem durch die Bewegung verursachten und
von einem Sensor (62) aufgenommenen Signal und einer Einrichtung zum Analysieren
des separierten und/oder des verbleibenden Teils des Signals.
30. Verfahren nach Anspruch 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den
Maschinenelementen um den Außenring (50), die Wälzkörper (54) und den Innenring
(52) eines Wälzlagers handelt.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß dem Außenring (50)
und/oder dem Innenring (52) jeweils ein Periodenformfilter (58, 58) gemäß Anpruch 21
sowie optional den Wälzkörpern (54) gemeinsam jeweils mindestens ein
Periodenformfilter (60) gemäß Anspruch 21 zugeordnet ist, wobei die
Rotationsfrequenzen der Ringspeicher der Außenringüberrollfrequenz, der
Innenringüberrollfrequenz bzw. der Wälzkörperüberrollfrequenz entsprechen.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der
jeweils anderen Periodenformfilter von dem Signal abgezogen wird, bevor es dem
jeweiligen Periodenformfilter als Eingangssignal zugeführt wird.
33. Verfahren nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres
Periodenformfilter auf die Drehzahl der Welle synchronisiert wird und sein
Ausgangssignal von dem Signal abgezogen wird, bevor es den anderen
Periodenformfiltern (56, 58, 60) als Eingangssignal zugeführt wird.
34. Verfahren nach Anspruch 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal aufbereitet
wird, bevor es den Periodenformfiltern (56, 58, 60) als Eingangssignal zugeführt wird.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal mit einem
Bandpaßfilter (66) gefiltert wird, der so eingestellt wird, daß das Ausgangssignal des
Periodenformfilters (56) für den Innenring (52) maximal wird.
36. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem dynamischen
Modell des eingebauten Wälzlagers die Übertragungsfunktion zwischen einer von dem
Schaden verursachten Wälzkörperauslenkung und dem entsprechenden Sensorsignal
ermittelt wird und das Signal mit einem entsprechenden Bandpaß bezüglich dieser
Übertragungsfunktion korrigiert wird, bevor es den Periodenformfiltern zugeführt wird.
37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Außenringperiodenformfilter (56) und dem Innenringperiodenformfilter (58) jeweils ein
unterschiedlicher Bandpaß vorgeschaltet ist, welcher jeweils die Übertragungsfunktion
für ein von einem Kontakt zwischen dem Außenring (50) und einem Wälzkörper (54)
herrührendes Schadenssignal bzw. die Übertragungsfunktion für ein von einem Kontakt
zwischen dem Innenring (52) und einem Wälzkörper (54) herrührendes Schadenssignal
korrigiert.
38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Periodenformfilter (60)
für die Wälzkörper (54) vorgesehen sind, denen jeweils einer der beiden Bandpaßfilter
mit unterschiedlicher Übertragungsfunktion vorgeschaltet sind.
39. Verfahren nach Anspruch 31 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß ein Periodenformfilter
(70) vorgesehen ist, dessen Ringspeicher mit der Käfig-Rotationsfrequenz rotiert und
dem das Ausgangssignal des Außenring-Periodenformfilters (56) und ggfs. des
Wälzkörper-Periodenformfilters (60) zugeführt werden.
40. Verfahren nach Anspruch 31 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche
Veränderung des Inhalts des Ringspeichers der Periodenformfilter (56, 58, 60) für den
Außenring (50), Innenring (52) bzw. die Wälzkörper (54) analysiert wird, um eine auf
das Lager wirkende Unwucht bzw. Gleichlast zu ermitteln.
41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe aus Gleichlast
und Unwucht ermittelt wird, indem bei dem Ausgangssignal des Wälzkörper-
Periodenformfilters (60) das Verhältnis zwischen den Amplituden der von dem
Innenringkontakt und dem Außenringkontakt herrührenden Signalanteile gebildet wird.
42. Verfahren nach Anspruch 31 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß aus der
Rotationsfrequenz der Periodenformfilter (56, 58, 60) für den Außenring (50), den
Innenring (52) und/oder die Wälzkörper (54) der Kontaktwinkel des Wälzlagers ermittelt
wird.
43. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Wälzkörper ein
Periodenformfilter (216) gemäß Anspruch 21 zugeordnet ist.
44. Verfahren nach Anspruch 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den
Maschinenelementen um mit unterschiedlicher Drehzahl rotierende bzw. umlaufende
Elemente (70, 72, 74) eines Getriebes handelt.
45. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß jedem solchen
Getriebeelement (70, 72, 74) ein Periodenformfilter (76, 78, 80) gemäß Anspruch 21
zugeordnet ist, dessen Ringspeicher mit der Dreh- bzw. Umlauffrequenz des
zugeordneten Getriebeelements rotiert.
46. Verfahren nach Anspruch 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den
Maschinenelementen um rotierende Walzen (90, 92, 94, 96, 98, 100) zur
kontinuierlichen Herstellung eines Produkts (102) handelt, welche die Oberfläche des
Produkts prägen.
47. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal aus dem Profil des
Produkts (102) in Vorschubrichtung gewonnen wird, wobei jeder Walze (90, 92, 94, 96,
98, 100) ein Periodenformfilter (108, 110, 112, 114, 116, 118) zugeordnet ist.
48. Verfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit
des Produkts (102) erfaßt und zur Synchronisierung der Periodenformfilter (108, 110,
112, 114, 116, 118) verwendet wird.
49. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Güte des
Periodenformfilters (60) Ihr die Wälzkörper (54) so eingestellt wird, daß es innerhalb
eines Käfigumlaufs einschwingt.
50. Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des
Periodenformfilters (60) für die Wälzkörper (54) als
Käfigumlaufdauer . Lastwinkel/360°
gewählt wird.
Käfigumlaufdauer . Lastwinkel/360°
gewählt wird.
51. Verfahren nach Anspruch 49 oder 50, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Umlauf
des Käfigs ein Abbild des Inhalts des Ringspeichers erzeugt wird, wenn der Ausgang
maximal ist.
52. Verfahren nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspeicher nach jedem
Umlauf rückgesetzt wird und aus dem Vergleich verschiedener Abbilder die
Phasenverschiebung zwischen den verschiedenen Abbildern und somit der Schlupfwinkel
der Wälzkörper (54) ermittelt wird.
53. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung aus
dem Maximum der Ringkorrelation zwischen den einzelnen Abbildern ermittelt wird.
54. Verfahren nach Anspruch 51 oder 52, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen
Abbilder hinsichtlich ihrer Phasenverschiebung korrigiert werden und dann addiert
werden, um den Ausgang des Periodenformfilters (60) zu bilden.
55. Verfahren nach Anspruch 49 oder 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der
Rotation des Ringspeichers des Periodenformfilters (60) ihr die Wälzkörper (54)
entsprechend des ermittelten Schlupfwinkels der Wälzkörper gesteuert wird, um den
Wälzkörperschlupf zu kompensieren.
56. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des bzw.
jeden Periodenformfilters (56, 58, 60) nach seiner Amplitude sortiert wird.
57. Verfahren nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem amplitudensortierten
Signal die Schadenslänge für die den Außenring (50), den Innenring (52) bzw.
Wälzkörper (54) ermittelt wird.
58. Verfahren zur Separation von Signalanteilen mit einer bestimmten Periode aus einem
Signal, wobei das Signal in Abschnitte mit jeweils einer bestimmten Dauer, die in etwa
der gesuchten Periodendauer entspricht, unterteilt wird, die Signalabschnitte gespeichert
werden, die Phasenverschiebung oder zumindest die Richtung der Phasenverschiebung
der Signalabschnitte zueinander ermittelt wird, die Signalabschnitte bezüglich der
Phasenverschiebung korrigiert werden und die so phasenkorrigierten Signalabschnitte
addiert werden, um die gesuchten Signalanteile mit der gesuchten Periodendauer zu
erhalten.
59. Verfahren nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalabschnitte nahtlos
aufeinanderfolgen.
60. Verfahren nach Anspruch 58 oder 59, dadurch gekennzeichnet, daß die
Phasenverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Signalabschnitt ermittelt wird
und dann der erste und der zweite Signalabschnitt phasenkorrigiert addiert werden und
das so erhaltene Summensignal gespeichert wird, wobei diese Prozedur für die übrigen
Signalabschnitte iterativ wiederholt wird mit der Maßgabe, daß das Summensignal die
Rolle des ersten Signalabschnitts übernimmt und der jeweils aktuell bearbeitete
Signalabschnitt die Rolle des zweiten Signalabschnitts übernimmt.
61. Verfahren nach Anspruch 58 bis 69, dadurch gekennzeichnet, daß die
Phasenverschiebung jeweils durch Ermittlung des Maximums der Korrelation zwischen
den betreffenden Signalen bzw. Abschnitten ermittelt wird.
62. Verfahren nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Korrelation
um die Ringkorrelation handelt.
63. Verfahren nach Anspruch 61 oder 62, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gewichtung
eines Signalabschnitts bei der Addition nach dem jeweils ermittelten Maximum der
Korrelation bemißt.
64. Verfahren nach Anspruch 58 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß die gesuchte
Periodendauer überprüft und die Signalabschnittsdauern ggfs. an Änderungen der
gesuchten Periodendauer angepaßt werden.
65. Verfahren nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal als Eingangssignal
einem rotierenden Ringspeicher zugeführt wird, der von zyklisch angeordneten
Speicherelementen (16) gebildet wird, die nacheinander mit dem jeweils aktuell an dem
Eingang (10) des Ringspeichers anliegenden Eingangssignal beaufschlagt werden, und
dessen Rotationsperiode der Signalabschnittsdauer entspricht, wobei nach einer
bestimmten Anzahl von Umdrehungen des Ringspeichers der Speicherinhalt ausgelesen
und als Abbild abgespeichert wird und der Ringspeicher rückgesetzt wird, wobei die
Abbilder jeweils phasenkorrigiert addiert werden.
66. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Signal um ein
amplitudenmoduliertes Rauschsignal und bei der Periode um die Modulationsperiode des
Rauschsignals handelt.
67. Verfahren nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem
Maschinenelement um ein Wälzlager handelt, wobei die Rauschssignalanteile, die mit der
Außenringüberrollfrequenz und/oder der Käfigumlaufperiode amplitudenmoduliert sind,
separiert werden, um daraus Informationen bzgl. des Lagerspiels zu abzuleiten.
68. Verfahren nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationstiefe zur
Bewertung des Lagerspiels herangezogen wird.
Priority Applications (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19938721A DE19938721A1 (de) | 1999-08-16 | 1999-08-16 | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von Schäden an sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen |
EP00117089A EP1077372B1 (de) | 1999-08-16 | 2000-08-09 | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von Schäden an sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen |
AT00117089T ATE347096T1 (de) | 1999-08-16 | 2000-08-09 | Verfahren und vorrichtung zum ermitteln von schäden an sich zyklisch bewegenden maschinenelementen |
DE50013802T DE50013802D1 (de) | 1999-08-16 | 2000-08-09 | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von Schäden an sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen |
AT06018642T ATE390624T1 (de) | 1999-08-16 | 2000-08-09 | Verfahren zum ermitteln von schäden an sich zyklisch bewegenden maschinenelementen |
DE50015068T DE50015068D1 (de) | 1999-08-16 | 2000-08-09 | Verfahren zum Ermitteln von Schäden an sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen |
ES06018548T ES2380109T3 (es) | 1999-08-16 | 2000-08-09 | Procedimiento y dispositivo para hallar daños en elementos de máquina que se mueven cíclicamente |
AT06018548T ATE541198T1 (de) | 1999-08-16 | 2000-08-09 | Verfahren und vorrichtung zum ermitteln von schäden an sich zyklisch bewegenden maschinenelementen |
EP06018642A EP1734353B1 (de) | 1999-08-16 | 2000-08-09 | Verfahren zum Ermitteln von Schäden an sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen |
EP06018548A EP1746404B1 (de) | 1999-08-16 | 2000-08-09 | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von Schäden an sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen |
US09/637,583 US6526829B1 (en) | 1999-08-16 | 2000-08-14 | Process and apparatus for determining damage to cyclically moving machine components |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19938721A DE19938721A1 (de) | 1999-08-16 | 1999-08-16 | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von Schäden an sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19938721A1 true DE19938721A1 (de) | 2001-02-22 |
Family
ID=7918502
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19938721A Withdrawn DE19938721A1 (de) | 1999-08-16 | 1999-08-16 | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von Schäden an sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen |
DE50013802T Expired - Lifetime DE50013802D1 (de) | 1999-08-16 | 2000-08-09 | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von Schäden an sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen |
DE50015068T Expired - Lifetime DE50015068D1 (de) | 1999-08-16 | 2000-08-09 | Verfahren zum Ermitteln von Schäden an sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen |
Family Applications After (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE50013802T Expired - Lifetime DE50013802D1 (de) | 1999-08-16 | 2000-08-09 | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von Schäden an sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen |
DE50015068T Expired - Lifetime DE50015068D1 (de) | 1999-08-16 | 2000-08-09 | Verfahren zum Ermitteln von Schäden an sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6526829B1 (de) |
EP (3) | EP1077372B1 (de) |
AT (3) | ATE347096T1 (de) |
DE (3) | DE19938721A1 (de) |
ES (1) | ES2380109T3 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10228389A1 (de) * | 2002-04-13 | 2003-10-30 | I For T Gmbh | Schwingungssensor und Verfahren zur Zustandsüberwachung von rotierenden Bauteilen und Lagern |
DE102004050897A1 (de) * | 2004-10-19 | 2006-05-11 | Siemens Ag | Verfahren und Einrichtung zur Erkennung eines schadhaften Lagers einer rotierend umlaufenden Welle |
DE102005012916B3 (de) * | 2005-03-21 | 2006-08-10 | Koenig & Bauer Ag | Verfahren zur Bestimmung einer Resonanzfrequenz |
WO2018193049A1 (de) * | 2017-04-21 | 2018-10-25 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von beschädigung, verschleiss und/oder unwucht in einem getriebe, insbesondere einem umlaufrädergetriebe |
DE102018205491A1 (de) * | 2018-04-11 | 2019-10-17 | Zf Friedrichshafen Ag | Zustandsüberwachung für Gleitlager mittels Körperschall |
Families Citing this family (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3912543B2 (ja) * | 2001-10-09 | 2007-05-09 | 日本精工株式会社 | 軸受装置の剛性評価装置及び方法、製造装置及び製造方法、並びに軸受装置 |
US6789025B2 (en) | 2001-12-04 | 2004-09-07 | Skf Condition Monitoring, Inc. | Cyclic time averaging for machine monitoring |
US7231303B2 (en) * | 2002-04-13 | 2007-06-12 | I-For-T Gmbh | Vibration sensor and method for monitoring the condition of rotating components and bearings |
GB0308467D0 (en) * | 2003-04-11 | 2003-05-21 | Rolls Royce Plc | Method and system for analysing tachometer and vibration data from an apparatus having one or more rotary components |
US7574338B1 (en) * | 2005-01-19 | 2009-08-11 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Finite-difference simulation and visualization of elastodynamics in time-evolving generalized curvilinear coordinates |
GB0708918D0 (en) * | 2007-05-09 | 2007-06-20 | Db Res Ltd | Signal processing method |
DE102007022926B4 (de) * | 2007-05-14 | 2009-04-09 | Converteam Gmbh | Elektrische Schaltung zum Testen eines Getriebes insbesondere einer Windkraftanlage |
DE102007026569B4 (de) | 2007-06-08 | 2013-07-11 | Koenig & Bauer Aktiengesellschaft | Verfahren zur Ermittlung von Lagerschäden an einem Zylinder einer Rotationsdruckmaschine |
US20090201282A1 (en) * | 2008-02-11 | 2009-08-13 | Qualcomm Mems Technologies, Inc | Methods of tuning interferometric modulator displays |
US8258800B2 (en) * | 2008-02-11 | 2012-09-04 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Methods for measurement and characterization of interferometric modulators |
WO2009102639A1 (en) * | 2008-02-11 | 2009-08-20 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Method and apparatus for sensing, measurement or characterization of display elements integrated with the display drive scheme, and system and applications using the same |
EP2252899A2 (de) * | 2008-02-11 | 2010-11-24 | QUALCOMM MEMS Technologies, Inc. | Verfahren zur messung und kennzeichnung interferometrischer modulatoren |
US8466858B2 (en) * | 2008-02-11 | 2013-06-18 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Sensing to determine pixel state in a passively addressed display array |
DE102008021360A1 (de) * | 2008-04-29 | 2009-11-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines Lagerschadens |
DE102008022634A1 (de) * | 2008-05-08 | 2009-11-12 | Manroland Ag | Verfahren zum Betreiben einer Druckmaschine |
US7866213B2 (en) * | 2008-06-18 | 2011-01-11 | Siemens Energy, Inc. | Method of analyzing non-synchronous vibrations using a dispersed array multi-probe machine |
US8027800B2 (en) | 2008-06-24 | 2011-09-27 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Apparatus and method for testing a panel of interferometric modulators |
JP2011185921A (ja) * | 2010-02-09 | 2011-09-22 | Fuji Heavy Ind Ltd | 損傷長測定システム及び損傷長測定方法 |
JP2012181185A (ja) * | 2011-02-08 | 2012-09-20 | Ricoh Co Ltd | 検知装置、画像形成装置、プログラムおよび検知システム |
US20130173202A1 (en) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | Aktiebolaget Skf | Systems and Methods for Dynamic Prognostication of Machine Conditions for Rotational Motive Equipment |
WO2013102202A1 (en) | 2011-12-31 | 2013-07-04 | Aktiebolaget Skf | Systems and methods for energy efficient machine condition monitoring of fans, motors, pumps, compressors and other equipment |
GB2531258A (en) | 2014-10-13 | 2016-04-20 | Skf Ab | Method and data processing device for detecting a load distribution in a roller bearing |
EP4008934A3 (de) | 2016-02-23 | 2023-03-29 | John Crane UK Ltd. | System und verfahren zur prädiktiven diagnose für mechanische systeme |
US10788395B2 (en) * | 2017-02-10 | 2020-09-29 | Aktiebolaget Skf | Method and device of processing of vibration sensor signals |
CN107831012B (zh) * | 2017-10-11 | 2019-09-03 | 温州大学 | 一种基于Walsh变换与Teager能量算子的轴承故障诊断方法 |
DE102017223193A1 (de) * | 2017-12-19 | 2019-06-19 | Zf Friedrichshafen Ag | Überwachung eines Wälzlagers |
CA3115274A1 (en) | 2018-10-08 | 2020-04-16 | John Crane Uk Limited | Mechanical seal with sensor |
DE102018221773A1 (de) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | Zf Friedrichshafen Ag | Akustische Zustandsüberwachung eines Lagers unter Berücksichtigung von Schlupf |
AT522036B1 (de) * | 2018-12-27 | 2023-09-15 | Avl List Gmbh | Verfahren zur Überwachung der Lebensdauer eines verbauten Wälzlagers |
JP7155049B2 (ja) * | 2019-03-08 | 2022-10-18 | 株式会社日立製作所 | 転がり軸受の状態監視システムおよび状態監視方法 |
JP7515645B1 (ja) * | 2023-02-27 | 2024-07-12 | Ntn株式会社 | 軸受の状態監視システム |
CN116399589B (zh) * | 2023-03-29 | 2024-01-12 | 哈尔滨理工大学 | 基于rcmwe的滚动轴承微弱信号特征提取方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4101985A1 (de) * | 1991-01-24 | 1992-07-30 | Domarkas Andrew | Verfahren zum ermitteln von unregelmaessigkeiten zweier miteinander arbeitender elemente |
DD209690B5 (de) * | 1982-09-17 | 1996-06-13 | Prueftechnik Ag | Messeinrichtung zur Analyse von Impulsfolgefrequenzen von Maschinen |
WO1996030825A1 (de) * | 1995-03-30 | 1996-10-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Speicheranordnung mit einem als ringspeicher betreibbaren speicher |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3554012A (en) | 1968-02-29 | 1971-01-12 | Iko Konsultbyron Ab | Method and arrangement for determining the mechanical state of machines |
JPS599842B2 (ja) * | 1974-07-12 | 1984-03-05 | 日本精工株式会社 | 回転体の損傷検出装置 |
JPS5767310A (en) * | 1980-10-14 | 1982-04-23 | Takayoshi Hirata | Noise eliminating device following frequency |
JPS6039365A (ja) * | 1983-08-11 | 1985-03-01 | Nippon Atom Ind Group Co Ltd | 周期的パルス状ノイズ除去装置 |
US4931949A (en) * | 1988-03-21 | 1990-06-05 | Monitoring Technology Corporation | Method and apparatus for detecting gear defects |
EP0413845B1 (de) * | 1989-08-24 | 1993-04-28 | Carl Schenck Ag | Verfahren zur Schadensfrüherkennung an Maschinenteilen |
US5109700A (en) * | 1990-07-13 | 1992-05-05 | Life Systems, Inc. | Method and apparatus for analyzing rotating machines |
US5895857A (en) * | 1995-11-08 | 1999-04-20 | Csi Technology, Inc. | Machine fault detection using vibration signal peak detector |
DE19702234A1 (de) * | 1997-01-23 | 1998-08-06 | Acida Gmbh Aachener Ct Fuer In | Verfahren zur Überwachung und Qualitätsbeurteilung von sich bewegenden und/oder rotierenden Maschinenteilen insbesondere von Maschinenlagern |
JP2998794B2 (ja) * | 1997-01-28 | 2000-01-11 | 日本電気株式会社 | 周期性雑音除去装置および周期性雑音除去方法 |
JP4243426B2 (ja) * | 1997-11-17 | 2009-03-25 | メトソ ペーパ、 インコーポレイテッド | 紙用カレンダにおけるニップ通過面の汚染および/または損傷の検出方法 |
DE19800217A1 (de) * | 1998-01-06 | 1999-07-15 | Flender Engineering & Service | Verfahren zur automatisierten Diagnose von Diagnoseobjekten |
-
1999
- 1999-08-16 DE DE19938721A patent/DE19938721A1/de not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-08-09 AT AT00117089T patent/ATE347096T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-08-09 EP EP00117089A patent/EP1077372B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-08-09 DE DE50013802T patent/DE50013802D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-08-09 ES ES06018548T patent/ES2380109T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-08-09 EP EP06018642A patent/EP1734353B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-08-09 EP EP06018548A patent/EP1746404B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-08-09 AT AT06018548T patent/ATE541198T1/de active
- 2000-08-09 DE DE50015068T patent/DE50015068D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-08-09 AT AT06018642T patent/ATE390624T1/de active
- 2000-08-14 US US09/637,583 patent/US6526829B1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD209690B5 (de) * | 1982-09-17 | 1996-06-13 | Prueftechnik Ag | Messeinrichtung zur Analyse von Impulsfolgefrequenzen von Maschinen |
DE4101985A1 (de) * | 1991-01-24 | 1992-07-30 | Domarkas Andrew | Verfahren zum ermitteln von unregelmaessigkeiten zweier miteinander arbeitender elemente |
WO1996030825A1 (de) * | 1995-03-30 | 1996-10-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Speicheranordnung mit einem als ringspeicher betreibbaren speicher |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
MITCHELL,John S.: Machinery Analysis And Monitoring, Pennwell Books, Tulsa, Oklahoma, 1993, S.75 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10228389A1 (de) * | 2002-04-13 | 2003-10-30 | I For T Gmbh | Schwingungssensor und Verfahren zur Zustandsüberwachung von rotierenden Bauteilen und Lagern |
DE10228389B4 (de) * | 2002-04-13 | 2006-11-09 | I-For-T Gmbh | Schwingungssensor und Verfahren zur Zustandsüberwachung von rotierenden Bauteilen und Lagern |
DE102004050897A1 (de) * | 2004-10-19 | 2006-05-11 | Siemens Ag | Verfahren und Einrichtung zur Erkennung eines schadhaften Lagers einer rotierend umlaufenden Welle |
US7743658B2 (en) | 2004-10-19 | 2010-06-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for identifying a damaged bearing of a rotating shaft |
DE102005012916B3 (de) * | 2005-03-21 | 2006-08-10 | Koenig & Bauer Ag | Verfahren zur Bestimmung einer Resonanzfrequenz |
WO2018193049A1 (de) * | 2017-04-21 | 2018-10-25 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von beschädigung, verschleiss und/oder unwucht in einem getriebe, insbesondere einem umlaufrädergetriebe |
DE102018205491A1 (de) * | 2018-04-11 | 2019-10-17 | Zf Friedrichshafen Ag | Zustandsüberwachung für Gleitlager mittels Körperschall |
US11994445B2 (en) | 2018-04-11 | 2024-05-28 | Zf Friedrichshafen Ag | Condition monitoring for plain bearings by means of structure-borne noise |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ATE347096T1 (de) | 2006-12-15 |
DE50015068D1 (de) | 2008-05-08 |
EP1077372A3 (de) | 2002-11-06 |
EP1734353B1 (de) | 2008-03-26 |
ES2380109T3 (es) | 2012-05-08 |
DE50013802D1 (de) | 2007-01-11 |
ATE541198T1 (de) | 2012-01-15 |
EP1734353A3 (de) | 2007-01-03 |
EP1077372A2 (de) | 2001-02-21 |
ATE390624T1 (de) | 2008-04-15 |
EP1734353A2 (de) | 2006-12-20 |
EP1746404A1 (de) | 2007-01-24 |
EP1077372B1 (de) | 2006-11-29 |
US6526829B1 (en) | 2003-03-04 |
EP1746404B1 (de) | 2012-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1077372B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von Schäden an sich zyklisch bewegenden Maschinenelementen | |
EP1111363B1 (de) | Verfahren zur Analyse von Wälzlagern in Machinen | |
DE69617142T2 (de) | Bestimmen eines Werkzeugmaschinensystems | |
EP0933237B1 (de) | Vorrichtung zur Überwachung des Luftdrucks eines Fahrzeugreifens | |
DE102016220481A1 (de) | Verfahren und Datenverarbeitungsvorrichtung für eine Bewertung des Schweregrads von Lagerschäden unter Verwendung von Schnwingungsenergie | |
DE102017003831B4 (de) | Controller und anomaliediagnosevorrichtung | |
DE19940869A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Bewertung der Steifheit von Lagern | |
DE102017121239A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Kinematik eines epizyklischen Planetengetriebes | |
DE69818380T2 (de) | Verfahren zur Überwachung eines mit Beschleunigungssensoren versehenen Planetengetriebes in einem Fortbewegungsmittel, insbesondere in einem Helikopter | |
DE69811434T2 (de) | Verfahren zur Überwachung eines Fahrzeuggetriebes mit Beschleunigungsaufnehmern, insbesondere für Hubschrauber | |
DE19535094B4 (de) | Verfahren zur Verbrennungsaussetzererkennung an einem oder mehreren dauernd aussetzenden Zylindern | |
DE102011055523A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Schwingungsanalyse von Anlagen oder Maschinenelementen | |
DE69811432T2 (de) | Verfahren zur Überwachung eines Fahrzeuggetriebes mit Beschleunigungsaufnehmern, insbesondere für Hubschrauber | |
EP0696355B1 (de) | Adaptionsvorrichtung für ein geberrad an einem verbrennungsmotor | |
DE10303877A1 (de) | Verfahren zur Feststellung von Körperschallereignissen in einem Wälzlager | |
EP1771740A1 (de) | Verfahren und computerprogtamm zur stillstandsdetektion eines w[lzlagers sowie hiermit auswertbares w[lzlager | |
DE102005015465B4 (de) | Verfahren und Gerät zum Kategorisieren von Wälzlagerschäden | |
DE69823937T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Schwingungen des Rotors einer drehenden Maschine | |
EP3521796B1 (de) | Verfahren zur interferometrischen prüfung eines reifens | |
DE3113440A1 (de) | "verfahren zur ueberpruefung von gleichartigen objekten auf fehler" | |
DE102008038960A1 (de) | Verfahren zur Ermittlung der Drehwinkellage einer Nockenwelle | |
DE4201567A1 (de) | Einrichtung zur erkennung des klopfens einer brennkraftmaschine | |
DE19632903B4 (de) | Verbrennungsaussetzererkennungsverfahren | |
DE102019203767A1 (de) | Zustandsüberwachung | |
EP2428775A1 (de) | Verfahren zur Überwachung von Drehgebern und Drehgeber |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |