EP1558906A1 - Schwingungswächter für maschinenelemente - Google Patents

Schwingungswächter für maschinenelemente

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EP1558906A1
EP1558906A1 EP03778247A EP03778247A EP1558906A1 EP 1558906 A1 EP1558906 A1 EP 1558906A1 EP 03778247 A EP03778247 A EP 03778247A EP 03778247 A EP03778247 A EP 03778247A EP 1558906 A1 EP1558906 A1 EP 1558906A1
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EP
European Patent Office
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housing
machine
vibration sensor
mounting pin
measuring system
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Withdrawn
Application number
EP03778247A
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French (fr)
Inventor
Götz LANGER
Bernd Geropp
Hans Willi Kessler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
FAG Kugelfischer AG and Co OHG
Schaeffler KG
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Publication date
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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F16C35/042—Housings for rolling element bearings for rotary movement
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S73/00—Measuring and testing
    • Y10S73/01—Vibration

Definitions

  • the invention relates to a measuring system that is installed stationary on machine housings in order to permanently detect the machine vibrations (structure-borne noise) and / or the temperature in order to indicate changes or faults in the machine system at an early stage.
  • measuring systems In order to constantly monitor the machine status, in particular the status of the rolling bearings in machines, measuring systems (vibration monitors) are arranged stationary on machines. For this purpose, these vibration monitors are screwed into the lubrication hole in roller bearing housings in order to detect the machine vibrations in the immediate vicinity of the roller bearing. To enable relubrication of the rolling bearings without disassembling the vibration monitor, the vibration monitor has a hollow mounting pin.
  • the essence of the invention is that the vibration sensor is connected directly to the machine housing via a metal sleeve, which is arranged outside the mounting pin.
  • the circuit boards are mounted in a housing that is arranged around the mounting pin via damping elements.
  • the housing is connected to the metal sleeve.
  • the vibration sensor housing freely around the assembly pin.
  • the housing can be aligned when screwing in, so that cable connections or optical display devices may point in a certain direction. The machine operator or maintenance personnel can read these display elements directly.
  • the assembly pin is tightened (in the end position)
  • the metal sleeve is pressed against the vibration sensor housing and thus contacts the vibration sensor with the metal sleeve. This is a direct connection for structure-borne noise between the machine housing, Metal sleeve and vibration sensor created.
  • the housing of the measuring system is non-positively and non-rotatably fixed in the end position.
  • the vibration monitor or the measuring system 1 is shown in FIG.
  • the mounting pin 2 is screwed with its thread 4 into the lubrication hole opening 16 of the receiving machine housing 15.
  • the mounting pin 2 is screwed in with a wrench size 4a.
  • the assembly pin is screwed in, the housing 5, 5a and the vibration sensor housing 7 can be rotated about the latter.
  • the metal sleeve 6 is then pressed against the vibration sensor housing 7 until it comes into contact with the projection 8 of the mounting pin 2.
  • the metal sleeve 6 is also directly connected to the lower housing part 5 of the measuring system 1 in a rotationally fixed manner.
  • the lower part of the housing 5 is non-positively and non-rotatably fixed on the machine housing.
  • the upper housing part 5a is screwed to the lower housing part 5 and thus also fixed.
  • the damping elements in the housing are designated by the reference number 13 and lie on the one hand between the two housing parts 5, 5a and on the other hand between the upper housing part 5a and the mounting pin 2.
  • Another possibility is the arrangement of a damping element 13a (O-ring) between Printed circuit board 9 and housing 5.
  • the printed circuit board with the electronic components 9 is arranged within the lower housing part 5 and, in this example, is rotationally symmetrical to the mounting pin 2.
  • the circuit board is held by the lower housing part 5 and has no direct connection to the mounting pin 2.
  • a battery 11 is provided on the circuit board 9, which enables this measuring unit to be operated without a cable connection.
  • an opening 12 is provided in the lower housing part 5, through which a power supply via cable would also be possible.
  • a temperature sensor 10 is provided, which is pressed outside the circuit board against the mounting pin.
  • the battery 11 on the printed circuit board 9 can be replaced by unscrewing the upper housing part 5a.
  • the operating state of the machine system is indicated to the operator or the maintenance personnel via light-emitting diodes 14 which are arranged on the printed circuit board 9.
  • the upper housing part 5a is made of a transparent plastic.
  • the housing 5, 5a can be rotated relative to the mounting pin during tightening, it can be oriented in such a way that the cables 12 or the light-emitting diodes 14 lie in such a way that they can be easily recognized.
  • the lubricating grease can get into the rolling bearing housing from the outside without having to dismantle the measuring system.
  • the housing 5, 5a of the measuring system 1, the vibration sensor housing 7, the printed circuit board 9 and the metal sleeve 6 are designed to be rotationally symmetrical about the assembly pin.

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Abstract

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

Description

Schwingungswächter für Maschinenelemente
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Mess-System, das stationär an Maschinengehäusen installiert ist, um permanent die Maschinenschwingungen (Körperschall) und / oder die Temperatur zu erfassen, um frühzeitig Veränderungen bzw. Störungen im Maschinensystem anzuzeigen.
Hintergrund der Erfindung
Um den Maschinenzustand insbesondere den Zustand der Wälzlager in Maschinen konstant zu überwachen werden Mess-Systeme (Schwingungswächter) stationär an Maschinen angeordnet. Dazu werden diese Schwingungswächter in die Schmierlochbohrung von Wälzlagergehäusen geschraubt, um in unmittelbarer Nähe des Wälzlagers die Maschinenschwingungen zu erfassen. Um ein Nachschmieren der Wälzlager, ohne Demontage des Schwingungswächters, zu ermöglichen, besitzt der Schwingungswächter einen hohlen Montagestift.
In der US 6,236,328 B1 ist zum Beispiel ein solches Mess-System beschrieben. Das Problem des dort gezeigten Schwingungswächters besteht darin, dass die Leiterplatten direkt mit dem Montagestift verbunden sind, und der Schwingungssensor auf einer der Leiterplatten angeordnet ist. Durch die direkte Anordnung der Leiterplatten an dem Montagestift, werden sämtliche Schwingungen des Maschinensystems auf den Lagerstift und damit auf die Leiterplatten übertragen. Durch die direkte Befestigung der Leiterplatten an dem Montagestift werden die elektronischen Bauteile durch die permanenten Schwingungen hoch belastet (möglicher Frühausfall der Bauteile). Die direkte Befestigung der Leiterplatten an dem Montagestift dämpfen einerseits die Maschinenschwingungen und andererseits haben die Leiterplatten ein Eigenschwingungsverhalten, so- dass der Schwingungssensor auf den Leiterplatten nur gedämpfte bzw. verzerrte Schwingungen aufnehmen kann. Durch diese gedämpfte oder verzerrte Aufnahme der Schwingungen, ist die Interpretation des Mess-Signals äußerst schwierig und Veränderungen im Schwingungsverhalten der Maschine können nur grob erfasst werden.
Es besteht also die Aufgabe, ein Mess-System vorzuschlagen, bei dem der Schwingungssensor ungedämpft die Maschinenschwingungen aufnehmen kann, und die Leiterplatten mit den Elektronikbauteilen weitgehend gegenüber den Maschinenschwingungen geschützt sind.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass der Schwingungssensor über eine Metallhülse, die außerhalb des Montagestiftes angeordnet ist, direkt mit dem Maschinengehäuse verbunden wird. Die Leiterplatten sind in einem Gehäuse, dass um den Montagestift herum angeordnet ist über dämpfende Elemente gelagert. Das Gehäuse ist mit der Metallhülse verbunden.
Während des Einschraubens des Montagestiftes in die Schmierlochöffnung des aufnehmenden Maschinengehäuses, lässt sich das Gehäuse sowie das
Schwingungssensorgehause frei um den Montagestift drehen. Das Gehäuse kann so beim Einschrauben ausgerichtet werden, sodass gegebenenfalls Kabelverbindungen oder optische Anzeigegeräte in eine bestimmte Richtung zeigen. Der Maschinenbediener oder das Instandhaltungspersonal können so direkt diese Anzeigeelemente ablesen. Beim Festziehen des Montagestiftes (in der Endlage) wird die Metallhülse gegen das Schwingungssensorgehause gedrückt und kontaktiert so den Schwingungssensor mit der Metallhülse. Somit ist eine direkte Verbindung für den Körperschall zwischen Maschinengehäuse, Metallhülse und Schwingungssensor geschaffen. Gleichzeitig wird das Gehäuse des Mess-Systems in der Endlage kraftschlüssig und verdrehsicher fixiert.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird anhand von einer Figur erläutert.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In der Figur 1 wird der Schwingungswächter bzw. das Mess-Systems 1 gezeigt. Der Montagestift 2 wird mit seinem Gewinde 4 in die Schmierlochöffnung 16 des aufnehmenden Maschinengehäuses 15 geschraubt. Dazu wird der Montagestift 2 mit einer Schlüsselweite 4a eingeschraubt. Während des Einschrau- bens des Montagestiftes ist das Gehäuse 5, 5a und das Schwingungssensorgehause 7 um diesen drehbar. In der Endlage des Einschraubens des Montagestiftes 2 wird dann die Metallhülse 6 gegen das Schwingungssensorgehause 7 gedrückt, bis dieses an den Vorsprung 8 des Montagestiftes 2 zur Anlage kommt. Die Metallhülse 6 ist außerdem direkt mit dem unteren Gehäuseteil 5 des Mess-Systems 1 drehfest verbunden. Nach dem Festziehen des Montagestiftes ist der untere Teil des Gehäuses 5 am Maschinengehäuse kraftschlüssig und verdrehsicher fixiert. Der obere Gehäuseteil 5a ist mit dem unteren Gehäuseteil 5 verschraubt und somit auch fixiert. Die dämpfenden Elemente im Gehäuse sind mit der Bezugsziffer 13 bezeichnet und liegen einer- seits zwischen beiden Gehäuseteilen 5, 5a und andererseits zwischen dem oberen Gehäuseteil 5a und dem Montagestift 2. Eine weitere Möglichkeit ist die Anordnung eines dämpfenden Elementes 13a (O-Ringes) zwischen Leiterplatte 9 und Gehäuse 5. Die Leiterplatte mit den Elektronikbauteilen 9 ist innerhalb des unteren Gehäuseteiles 5 angeordnet, und ist in diesem Beispiel rotations- symmetrisch zum Montagestift 2 ausgeführt. Die Leiterplatte wird durch das untere Gehäuseteil 5 gehalten und hat keine direkte Verbindung zum Montagestift 2. Auf der Leiterplatte 9 ist eine Batterie 11 vorgesehen, die einen Betrieb dieser Messeinheit ohne Kabelanschluss ermöglicht. Zusätzlich ist in dem unteren Gehäuseteil 5 ein Ausbruch 12 vorgesehen, durch den auch eine Stromversorgung über Kabel möglich wäre. Zusätzlich ist in diesem Beispiel noch ein Temperatursensor 10 vorgesehen, der außerhalb der Leiterplatte gegen den Montagestift gedrückt wird. Die Batterie 11 auf der Leiterplatte 9 kann durch ein Abschrauben des oberen Gehäuseteiles 5a gewechselt werden. Der Betriebszustand des Maschinensystems wird über Leuchtdioden 14, die auf der Leiterplatte 9 angeordnet sind, dem Bediener oder dem Wartungspersonal angezeigt. Um diese zwei Leuchtdioden 14 aus allen Seiten erkennen zu können, ist das obere Gehäuseteil 5a aus einem durchsichtigen Kunststoff hergestellt. Da das Gehäuse 5, 5a gegenüber dem Montagestift während des Festziehens drehbar ist, kann es so ausgerichtet werden, dass die Kabel 12 oder die Leuchtdioden 14 so liegen, dass sie gut erkennbar sind. Durch die Durchgangsbohrung 3 des Montagestiftes 2 kann das Schmierfett von außen in das Wälzlagergehäuse gelangen, ohne dass das Mess-System demontiert werden muss.
In diesem Beispiel ist das Gehäuse 5, 5a, des Mess-Systems 1 , das Schwingungssensorgehause 7, die Leiterplatte 9 und die Metallhülse 6 rotationssymmetrisch um den Montagestift ausgeführt.
Bezugszeichenliste
1 Schwingungswächter bzw. Mess-System
2 Montagestift
3 Durchgangsbohrung im Montagestift
4 Gewinde am Montagestift zur Aufnahme im Maschinengehäuse
4a Schlüsselweite zum Festziehen des Montagestiftes
5 untere Hälfte des Gehäuses des Mess-Systems
5a obere Hälfte des Gehäuses des Mess-Systems Metallhülse verbunden mit der unteren Gehäusehälfte 5
Schwingungssensor-Gehäuse
Schwingungssensor
Vorsprung am Montagestift 2
Leiterplatte mit Elektronikelementen
Temperatursensor
Batterie
Ausbruch für Kabeldurchführung im Gehäuse 5
Dämpfungselemente
a Dämpfungselemente
Leuchtdioden
Maschinengehäuse
Schmierloch

Claims

AnsprücheSchwingungswächter für Maschinenelemente
1. Mess-System (1 ) für die Körperschallaufnahme von Maschinenelementen in Maschinengehäusen, wobei das Mess-System (1) am Maschinengehäu- se (15) über die Schmierlochöffnung (16) befestigt ist und aus den
Elementen
einen Montagestift (2) mit Durchgangsbohrung (3)
ein Gehäuse (5, 5a) zur Aufnahme der Leiterplatte
mindestens eine Leiterplatte (9) mit Elektronikbauteilen zur Signalaus- wertung
mindestens einen Schwingungssensor (7a)
besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungssensorgehause (7) mit dem Schwingungssensor (7a) während des Einschraubens des Montagestiftes (6) in die Schmierlochöffnung (16) drehbar gegenüber dem Montagestift (2) angeordnet ist, und dass das Schwingungssensorgehause (7) in der Endlage des Einschraubens des Montagestiftes (2) über die Metallhülse (6) kraftschlüssig verdrehsicher mit dem Maschinengehäuse (15) verbunden ist und der Schwingungssensor (7a) an der Metallhülse (6) anliegt und somit der Körperschall vom Maschinengehäuse (15) über die Metallhülse (6) direkt auf den Schwingungssensor (7a) übertragen wird.
2. Mess-System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Maschinengehäuses über einen Temperatursensor (10) erfasst wird.
3. Mess-System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Metalihülse (6) verdrehsicher mit dem unteren Gehäusehälfte (5) verbunden ist.
4. Mess-System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5, 5a) während des Einschraubens des Montagestiftes (6) in die Schmierlochöffnung (16) drehbar gegenüber dem Montagestift (2) ange- ordnet ist, und dass das Gehäuse (5,5a) in der Endlage des Einschrauben des Montagestiftes (2) über die Metallhülse (6) kraftschlüssig verdrehsicher mit dem Maschinengehäuse (15) verbunden ist.
5. Mess-System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Leiterplatte (9) und dem Montagestift (2) Dämpfungselemente (13, 13a) (z. B. O-Ringe) angeordnet sind.
6. Mess-System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenzustand über mindestens eine Leuchtdiode (14), die auf der Leiterplatte (9) angeordnet ist, angezeigt wird.
EP03778247A 2002-11-05 2003-11-03 Schwingungswächter für maschinenelemente Withdrawn EP1558906A1 (de)

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