KR20140013018A - 마모 감지 시스템 및 방법 - Google Patents

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슈운크 반- 운트 인더스트리테크닉 게엠베하
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Abstract

본 발명은 브러시, 마찰 라이닝, 브레이크 라이닝, 윤활 피스 등과 같은 특히 마찰요소에 대한 마모 감지 시스템(10) 및 마모 감지 방법에 관한 것으로, 적어도 하나의 소모성 마찰 요소와 응답기 유닛(11)을 포함하며, 상기 응답기 유닛은 송수신기 유닛(12)과 무선으로 통신할 수 있고, 상기 마모 감지 시스템은 차폐 장치를 포함하되, 상기 응답기 유닛과 상기 송수신기 유닛 간의 통신이 영향을 받을 수 있도록, 상기 차폐 장치는 상기 차폐 장치에 의해 상기 응답기 유닛이 상기 마찰 요소의 마모 조건의 함수로서 적어도 부분적으로 차폐될 수 있는 방식으로 구성된다.

Description

마모 감지 시스템 및 방법{Wear detection system and method}
본 발명은 브러시, 마찰 라이닝, 브레이크 라이닝, 윤활 피스 등과 같은 특히 마찰요소에 대한 마모 감지 시스템 및 마모 감지 방법에 관한 것으로, 적어도 하나의 소모성 마찰 요소와 응답기 유닛을 포함하며, 응답기 유닛은 송수신기 유닛과 무선으로 통신할 수 있다.
전기 모터를 위한 탄소 브러시(brushes), 힘 전달을 위한 마찰 라이닝(lining), 브레이크 라이닝 및 고체의 윤활 피스(pieces), 그리고 철도 차량을 위한 접촉 스트립(strips)과 같은 마찰 요소들은 항상 마찰요소의 물질의 마멸에 의해 마모되기 쉽다. 종종 기능을 해하는 마모 한계에 도달하기 전에, 마찰 요소들을 교체하는 것이 바람직하다. 따라서, 마모 감지 시스템들은 보통 마찰 요소들의 마모 상태를 모니터링 하기 위하여 사용된다. 이와 관련해서, 스위치뿐만 아니라 마찰 요소에 대한 전기적인 접촉 또한 알려져 있는데, 이것은 마모 한계에 도달이라는 신호가 될 수 있다. 그러나, 이런 부류의 마모 감지 시스템은 컨트롤 유닛으로의 스위치들과 접촉의 배선(wiring)을 요구한다. 그러한 배선은 단지 상대적으로 값비싼 방식으로 생산될 수 있으며, 다수의 마찰 요소가 동시에 모니터링될 수 있는 경우에 특히 그러하다. 따라서, 예를 들면, 발전기의 브러시 배선은, 배선하는데 드는 노력을 줄이기 위하여, 일련의 접속의 방식으로 또한 구성될 수 있다. 그러나, 마모 감지 시스템은 어떤 브러시가 각 신호를 발생시키는지 더 이상 인지할 수 없다.
게다가, 마찰 요소에 무선으로 송수신기 유닛과 통신할 수 있는 응답기 유닛을 제공하는 것, 그리하여 마찰 요소들의 정교한 배선을 생략하는 것이 이미 알려져 있다. DE 10 2007 009 423 A1은 탄소 브러시에 응답기 유닛이 제공되는 마모 감지 시스템을 개시한다. 탄소 브러시가 마모 한계에 도달하면, 응답기 유닛은 탄소 브러시가 맞닿아 있는 마찰표면에 대한 접촉에 의하여 파괴된다. 탄소 브러시는 송수신기 유닛에 의하여 더 이상 감지되지 않으며, 이것은 후자로 하여금 탄소 브러시를 마모된 것으로 인식하게 한다. 응답기 유닛이 탄소 브러시의 온도를 결정하는 측정 센서를 포함하고, 그들의 데이터가 응답기 유닛에서 송수신기 유닛으로 전송되는 것이 또한 제공될 수 있다.
알려진 마모 감지 시스템은 마모 한계 도달시에 응답기 유닛의 파괴가 절대적으로 필요하다는 불리한 점을 갖는다. 그래서, 마모 한계 또는 마찰 표면에 도달하는 때에 확실하게 파괴되는 방식으로 응답기 유닛은 탄소 브러시에 부착되거나 형성되어야 한다. 따라서, 태그들이 마찰 표면의 직접적인 부근의 열 영향으로 태그들이 떼어지거나 그들이 탄소 브러시에 불충분한 고착에 의해 기계적으로 파괴되지 않을 것이기 때문에, 태그들의 형식으로 이용가능한 저렴한 응답기 유닛들은 여기서 사용될 수 없다.
또한, 응답기 유닛에 부수적으로 측정 센서가 장착된다면, 마모 한계에 도달하기 전에, 마찰 요소의 마모 조건에 대한 상세한 정보를 얻을 수 있을 것이다. 예를 들면, 장착하기에 적합한 어떠한 위치에 응답기 유닛은 마찰 요소에 부착될 수 있고, 응답기 유닛은 가령 케이블을 통해 측정 센서에 접속되거나 마찰 요소의 마모 한계의 영역에 설치된 단순 컨택에 접속된다. 게다가 파괴를 요구하는 응답기 유닛은 복잡한 방식으로만 부착될 수 있으며, 측정 센서가 장착된 그것들과 접속 케이블들은 비교적 고가이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 저렴하고 간단한 방식으로 마찰 요소의 마모를 모니터링 하는 것을 가능하게 하는 마모 감지 시스템과 마모를 감지하는 방법을 제안하는 것이다.
이 목적은 청구항 1의 특징들을 포함하는 마모 감지 시스템과 청구항 14의 특징들을 포함하는 마모를 감지하는 방법에 의하여 달성된다.
본 발명에 따른, 브러시, 마찰 라이닝, 브레이크 라이닝, 윤활 피스 등과 같은 특히 마찰요소에 대한 마모 감지 시스템은, 적어도 하나의 소모성 마찰 요소와 응답기 유닛을 포함하며, 응답기 유닛은 송수신기 유닛과 무선으로 통신할 수 있고, 마모 감지 시스템은 차폐 장치를 포함하되, 응답기 유닛과 송수신기 유닛 간의 통신이 영향을 받을 수 있도록, 차폐 장치는 차폐 장치에 의해 응답기 유닛이 마찰 요소의 마모 조건의 함수로서 적어도 부분적으로 차폐될 수 있는 방식으로 구성된다.
독립적으로 형성된 차폐 장치에 의하여 응답기 유닛에 영향을 미치는 것에 의하여, 응답기 유닛과 송수신기 유닛 간의 통신 링크를 막거나 변화시키는 것이 가능하거나 또는 우선 상기 링크를 가능하게 할 수 있다. 송수신기 유닛에 의하여 수신되는 응답기 유닛의 신호는 실질적으로 차폐 장치에 의하여만 영향을 받기 때문에, 어느 종류의 응답기 유닛이라도 거의 사용될 수 있으며, 특히 효율적인 비용의 응답기 유닛이 특히 그러하다. 게다가, 전송된 데이터의 내용은 일반적으로 중요하지 않기 때문에, 응답기 유닛과 송수신기 유닛 사이의 통신은 실질적으로 단순화된다. 송수신기 유닛에 의하여 응답기 유닛이 실질적으로 감지되고 인식되는 것만이 중요하다. 또한, 차폐 장치를 구현하는데 있어서, 새로운 구조 유닛 또는 구성요소의 통합이 반드시 요구되는 것은 아니다. 대신에, 부수적인 비용의 발생을 막기 위해 차폐 장치를 형성하는데 어쨋든 마찰 요소 주변의 구성요소가 사용될 수 있다. 응답기 유닛의 파괴를 보장하는 방식으로 마찰요소에 응답기 유닛을 부착하는 것 또는 응답기 유닛을 직접 마찰요소에 부착하는 것이 모두 더 이상 필요하지 않다. 응답기 유닛의 응답 신호의 변화 또는, 이전에 수신된 후에 응답기 신호의 부재, 또는 전의 부재 후에 응답기 신호 수신 때문에, 마찰 요소의 마모 한계에 도달은 송수신기 유닛에 의하여 감지될 수 있다.
일 실시예에서 응답기 유닛은 송수신기 유닛에 의해 수신될 수 있는 코딩을 가질수 있다. 예를 들면 기계를 작동할 수 있게 하기 위해서, 코딩은 스위칭 신호로서 사용될 수 있다. 만약 소정 코딩을 갖지 않는 마찰요소가 기계에 설치된다면, 일치하는 신호는 발생될 수 없으며, 결과적으로 기계는 작동될 수 없다. 따라서, 상기 기계를 위해 인가된 마찰요소만이 사용될 수 있다는 것이 보장된다. 복수의 마찰요소가 이용되는 경우에 있어서, 개개의 마찰요소가 응답기 유닛에 의해서 개별적인 코딩을 갖게 된다면, 어떤 마찰요소가 고장나거나 마모되는 것을 결정하는 것이 또한 더욱 가능하다. 그러한 제어 목적 때문에, 마모 감지 시스템은 제어 유닛 또는 기계 제어에 접속될 수 있다.
유리하게도, 응답기 유닛은 RFID 응답기 유닛이 될 수 있다. 또한 예를 들면, 광학 전송 기술에 기초한 응답기 유닛의 이용도 생각할 수 있으며, RFID 응답기 유닛들은 부수적으로 스티커 라벨의 형태로 이용가능하며 비용적인 면에서도 비교적 효율적이다. 바람직하게는, 수동 RFID 응답기 유닛은 외부의 전력 공급을 요구하지 않기 때문에, 이용될 수 있다. 게다가 RFID 응답기 유닛과 송수신기 유닛간의 무선 신호는 차폐 장치에 의하여 간단한 방식으로 영향받을 수 있다. 무선 신호가 강하게 감쇠되거나 완벽히 차폐되도록, 예를 들면, RFID 응답기 유닛의 안테나의 공진 주파수는 안테나를 덮음으로써 또는 안테나의 주변의 전기적인 컨덕터에 의해 쉽게 영향을 받을 수 있다.
예를 들면, 마찰 요소는 전기 모터 또는 발전기를 위한 탄소 브러시와 같은전기 에너지를 보내는 접촉 피스가 될 수 있다. 전기 모터에 마모나 손상 때문에 주기적으로 교체되어야 하는 복수의 탄소 브러시가 제공되는 경우에, 마모 감지 시스템은 특히 효과적으로 사용된다. 특히, 탄소 브러시의 유지가 어려운 곳, 일례로 풍력발전소와 같은 곳에서, 이러한 종류의 마모 감지 시스템은 유리하게 이용될 수 있다. 그러나, 순전히 기초적인 관점에서, 마찰 라이닝, 브레이크 라이닝 또는 건조한 윤활 부분의 모든 종류와 같은 마찰요소의 다른 유형을 위하여 마모 감지 시스템은 또한 사용될 수 있다.
응답기 장치의 제어된 차폐는 차폐 장치가 응답기 유닛과 직접적으로 인접하게 배열되는 것으로 가능해 질 수 있다. 응답기 유닛이 안테나를 포함한다면, 후자는 금속 물질과 같은 전자기적 방사와 상호 작용하는 물질에 의하여 또는 마찰 요소 자체의 물질에 의해서 직접적으로 차폐될 수 있다. 물질 또는 그것으로 형성된 차폐 장치는 항상 완벽히 응답기 유닛을 덮을 수 있으며, 차폐 장치에 대한 응답기 유닛의 적어도 일 위치에서 또는 차폐 장치를 전체적으로 또는 부분적으로 제거하는 경우에, 송수신기 유닛과의 통신이 가능하도록, 이어서 차폐 장치의 유전율은 응답기 유닛에 대해 불규칙적으로 형성된다. 결론적으로, 응답기 유닛 근처에 차폐 장치를 직접 배열함으로써, 차폐 장치 및/또는 응답기 유닛에 대한 마찰 요소의 위치 변화는, 응답기 유닛과 송수신기 유닛의 통신으로 인하여, 감지될 수 있다.
마모 감지 시스템의 좀 더 발전된 형태에 의하면, 후자는 마찰 표면에 대해마찰 요소를 이동 가능하게 위치하고 마찰 요소를 마찰 표면에 접촉시키는 역할을 하는 지지 구조를 포함할 수 있다. 따라서, 마찰 요소는 지지 구조에 의하여 수용되거나 지지될 수 있으며, 마찰 표면에 대해 밀착될 수도 있는데, 가령, 스프링 장치 또는 압력을 가하는 액츄에이터에 의하여 그러하다. 예를 들면, 마찰 요소는 정육면체 형상의 모놀리식(monolithic)으로 형성될 수 있으며, 또한 봉의 형태로도 가능하고, 실질적으로 마찰 표면에 대하여 직교 방식으로 지지 구조에서 움직일 수 있는 방식의 지지 구조에 의하여 수용될 수 있다. 지지 구조에 대한 마찰 요소의 길이방향의 움직임과 마찰 요소의 마모에 의한 길이의 감소는 차폐 장치에 의해 응답기 유닛과 송수신기 유닛 사이의 통신에 영향을 미칠 수 있다.
유리한 실시예에서, 응답기 유닛은 마찰 요소에 고정적으로 접속될 수 있으며, 지지 구조 또는 지지 구조의 적어도 하나의 개구부에 의하여 차폐 장치는 형성되며, 개구부가 응답기 유닛과 적어도 부분적으로 겹쳐지는 경우에, 응답기 유닛과 송수신기 유닛 간의 통신이 변화되거나, 차단되거나, 가능해 지도록, 개구부가 형성된다. 이러한 문맥에서, 응답기 유닛이 반드시 파괴되어야 하는 것은 아니며, 마찰 표면에 대해 마찰 요소의 움직임을 감지하기 위하여만 사용될 수 있기 때문에, 응답기 유닛이 마찰요소와 특히 강하게 접속되는 것이 반드시 요구되지는 않는다. 지지 구조가 차폐 장치를 형성한다면, 응답기 유닛 또는 응답기 유닛의 가능하게 존재하는 안테나는 마찰 표면에 대한 마찰 요소의 특정 위치의 지지 구조에 의하여 덮여지며, 그리하여 차폐될 수 있다. 그러므로 지지 구조의 개구부는 응답기 유닛의 노출 및 응답기 유닛과 송수신기 유닛의 통신을 가능하게 하는 목적으로서 기능한다. 개구부는 지지 구조의 측벽에서 간단한 통로 구멍으로 형성될 수 있는데, 통로 구멍은 특히 만들기 쉽고, 가령, 시추공(bore hole)은 일례가 될 수 있다. 게다가, 개구부는 또한 마찰 요소가 삽입된 지지 구조의 전면에 이미 지지 구조에 존재하는 있는 개구부가 될 수 있다. 지지 구조로부터 빠져나가거나 지지 구조로 들어갈 때, 응답기 유닛은 송수신기 유닛과의 커뮤니케이션을 가능하게 하거나 방해할 수 있다. 또는, 지지 구조의 개구부가 테이퍼된 슬롯(tapering slot)의 방식으로 형성되는 것도 역시 가능하다. 그러면, 마찰요소의 실제로 존재하는 마모 조건을 결정하고 측정하기 위하여, 송수신기 유닛에 의해서, 응답기 유닛의 신호의 증가, 약해짐 또는 변화를 감지하는 것도 가능하게 된다.
또한, 지지 구조는 차폐 장치를 형성하는 복수의 개구부를 가질 수 있다. 따라서, 비교적 정확하게 마모 과정을 결정하기 위하여, 지지 구조에 대한 마찰 요소의 위치를 감지하는 것이 가능하게 된다. 예를 들면, 개구부는 지지 요소의 측벽의 길이 방향으로 일렬의 시추공으로 형성될 수 있다. 응답기 유닛의 강한 들어오는 신호를 다르게 감지하기 위해, 통로 구멍의 크기에 변화를 주는 것 역시 생각할 수 있으며, 이로부터 차례로, 마찰 요소의 상대적 위치에 관하여 결론이 도출될 수 있다. 송수신기 유닛의 신호에 대한 응답기 유닛의 반응에서의 시간 지연에 의하여 강한 신호가 다르게 결정될 수 있다. 수동적인 RFID 응답기 유닛의 반응은 첫째로 응답기 유닛의 캐패시터를 로딩하는 것을 요구하고 로딩 시간은 수신된 신호 세기에 의존하기 때문에, 반응은 예를 들어 약한 신호에 의하여 더욱 지연될 수 있다.
응답기 유닛이 마찰요소의 표면에 배열된다면, 마모 감지 시스템은 특히 간단하고 효율적인 비용의 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 응답기 유닛은 스티커 라벨의 방식으로 형성될 수 있는데, 이는 단지 마찰요소 또는 그것의 표면에 부착되기만을 요구한다. 응답기 유닛을 마찰요소에 부착하기 위한 특별한 조치는 더 이상 요구되지 않는다.
또는, 응답기 유닛은 또한 마찰 요소의 안쪽에 배열될 수 있다. 이는 가령, 생산 동안 응답기 유닛을 마찰요소의 물질에 끼워넣어, 응답기 유닛이 마찰요소의 내부에서 전체로서 수용되거나, 마찰 요소에 있는 시추공에 또한 삽입될 수 있음을 의미한다. 이는 손상을 주는 외부 영향으로부터 응답기 유닛이 보호된다면 특히 유리하다. 게다가 마찰 요소 내부의 여러 개의 응답기 유닛이 배열되는 것 역시 가능하다. 최대 마모되는 마찰 요소의 구역이 역시 모니터링 되거나 감지될 수 있기 때문에 마찰요소가 일정하게 마모되지 않는다면, 이는 특히 유리하다.
마모 감지 시스템의 또 다른 실시예에서, 응답기 유닛은 지지 구조에 고정적으로 접속되며, 차폐 장치는 차폐 요소로서 형성되되, 이것은 지지 구조에 배열되어, 지지 구조에 대한 마찰 요소의 움직임이 발생할 때, 응답기 유닛을 차폐 방식으로 덮을 수 있거나 개방시킬 수 있다. 따라서, 예를 들면, 응답기 유닛은 마찰요소와의 접촉 없이 지지 구조의 표면과 직접적으로 부착될 수 있다. 차폐 장치는 예를 들면, 마찰요소의 길이의 변화의 함수로서 차폐 요소에 의해서 형성될 수 있으며, 응답기 유닛을 차폐하는 방식으로 덮거나, 송수신기 유닛과의 통신을 위해서, 그것을 개방시킨다. 차폐 요소는 예를 들면 단순한 금속 시트로 형성될 수 있는데, 이는 마찰요소의 끝을 통과한 후 응답기 유닛에 대해 움직인다. 이런 부류의 차폐 장치는 효율적인 비용으로 역시 실현이 가능하며, 마찰 요소로부터 분리된 응답기 유닛은 높은 온도 또는 압력에 노출되지 않기 때문에, 응답기 유닛과 송수신기 유닛 사이에서 특히 안전한 전송과 통신을 가능하게 한다. 특히 지지 구조가 플라스틱 재질로 형성되는 경우에, 가령, RFID 응답기 유닛의 공진 주파수 역시 차폐 장치를 제외한 주변 물질에 의해 거의 영향을 받지 않는다.
마찰요소는 전기 에너지를 접촉 와이어에서 이동수단으로 이동시키는 접촉 스트립이 될 수 있다. 이런 부류의 접촉 스트립은 보통 레일 이동수단에 사용되며, 집전장치(pantograph)에 의해 접촉 와이어와 접촉된다. 이런 문맥에서, 집전장치는 지지 구조와 대응되는데, 접촉 스트립의 마모 조건은 접촉 와이어에 대한 집전장치의 거리의 변화로부터 응답기 유닛 혼자에 의해서는 감지될 수 없다.
접촉 스트립의 마멸의 경우에 응답기 유닛이 개방되어, 예를 들어 접촉 와이어 부근에 위치한 송수신기 유닛에 의하여, 접촉 스트립의 마모가 감지되는 방식으로, 응답기 유닛이 접촉 스트립에 배열되는 것이 오히려 예상될 수 있다.
본 발명에 따르는 지지 장치는 제 6항에서 제 11항까지의 청구항 중 어느 하나에 따르는 마모 감지 시스템으로 구성된다. 게다가 유리한 실시예들은 개개의 종속항의 특징적인 기재에서 발생한다.
브러시, 마찰 라이닝, 브레이크 라이닝, 윤활 피스 등과 같은 특히 마찰요소에 대한 본 발명에 의한 마모를 감지하는 방법에 있어서, 적어도 하나의 소모성 마찰 요소와 응답기 유닛을 포함하며, 응답기 유닛은 송수신기 유닛과 무선으로 통신할 수 있고, 응답기 유닛과 송수신기 유닛 간의 통신이 영향을 받을 수 있도록, 차폐 장치에 의해, 응답기 유닛이 마찰 요소의 마모 조건의 함수로서 적어도 부분적으로 차폐된다. 마모와 관계있는 마찰 요소의 길이의 변화는 이와 같이 차폐 장치에 대한 응답기 유닛의 위치의 변화를 또한 일으킬 수 있다. 마모를 감지하는 방법의 장점에 관하여, 본 발명에 따르는 마모 감지 시스템의 상세한 설명을 참고하면 된다.
만약 차폐 장치가 응답기 유닛의 공간 전달 범위의 유전율을 변화시킨다면, 본 방법은 특히 단순한 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 차폐 장치는 응답기 유닛과 송수신기 유닛 사이에 개제된 공간에 배열될 수 있으며, 이것은 들어오거나 나가는 신호를 전송하기 위하여 사용될 수 있고, 개별의 공간의 유전율의 변화에 의하여 들어오고 나가는 신호에 영향을 미친다. 전자기적인 전달 방법에 의하면, 예를 들면, 전기적 전도체의 물질을 그 공간으로 넣거나, 그것들을 대응하여 제거하는 것에 의하여 이것이 발생될 수 있다. 마찰 요소의 마모조건의 함수로서 이것이 발생할 때, 유전율의 변화로부터 마모 조건에 관하여 결론을 도출하는 것이 가능하다.
이것은 또한 예를 들면, 마찰 요소의 마모 관련 치수의 변화에 의하여 달성될 수 있으며, 이것에 의해 응답기 유닛의 차폐 또는 차폐의 제거가 발생할 수 있다. 마멸에 의한 마찰요소의 마모는 마찰 요소의 치수 변화를 수반하는데, 길이의 변화 또는 표면의 마멸과 같은 치수의 변화는, 응답기 유닛이 차폐되거나 선택적으로 응답기의 차폐가 제거되는 결과를 초래할 수 있다. 따라서 마찰 요소의 마모는 응답기 유닛의 들어가는 신호의 변화를 수반하는데, 그것은 송수신기 유닛에 의하여 감지될 수 있으며, 이로부터 마찰 요소의 마모 조건 관련하여 결론이 도출될 수 있다.
따라서, 마찰 요소에 의해 접촉된 마찰 표면에 대한 응답기 유닛의 위치의 함수로서, 응답기 유닛의 차폐 또는 차폐의 제거가 영향을 받을 수 있다. 제거는 예를 들어 컨택 스트립과 같은 마찰 요소의 표면의 마멸에 의해 발생한다.
본 방법의 추가적인 유리한 실시예는 장치 청구항 1을 참고하여 종속항들의 특징적인 기재로부터 발생한다.
다음으로, 함께 제공되는 도면을 참고하여, 본 발명의 바람직한 실시예가 상세하게 설명된다.
본 발명에 의하면 저렴하고 간단한 방식으로 마찰 요소의 마모를 모니터링 하는 것을 가능하게 하는 마모 감지 시스템과 마모를 감지하는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 개략도로서 마모 감지 시스템의 제1 실시예를 보여준다.
도 2는 도 1 과 비교하여 마모 조건이 변경된 제1 실시예에 따르는 마모 감지 시스템을 보여준다.
도 3은 개략도로서 마모 감지 시스템의 제2 실시예를 보여준다.
도 4는 도 3과 비교하여 마모 조건이 변경된 제2 실시예에 따르는 마모 감지 시스템을 보여준다.
도 5는 마모 감지 시스템의 제3 실시예로서 투시도(perspective view)내의 접촉 스트립을 보여준다.
도 6은 도 5의 접촉 스트립의 분해도(exploded illustration)를 보여준다.
도 7은 마모 상태에서 도 5의 접촉 스트립을 보여준다.
도 1은 응답기 유닛(11), 송수신기 유닛(12)과 탄소 브러시(13)를 포함하는 마모 감지 시스템(10)의 개략도를 보여준다. 탄소 브러시(13)는 탄소 브러시(13)를 수용하는 서포트(support;14)에 길이 방향으로 이동가능한 방법으로 삽입되며, 여기서 도시된 단면에서 슬립 링(17)의 마찰 표면(16)에 기대어 스프링(15)에 의해 압축된다. 탄소 브러시(13)의 후방 끝부분(18)에서, 응답기 유닛(11)은 탄소 브러시(13)의 측면(19)으로 붙여진다. 금속재료로 형성된 서포트(14) 내부에서, 개구부(20,21,22)들이 형성되며, 여기에 응답기 유닛(11)은 탄소 브러시(13)의 길이 L의 함수로 겹쳐지도록 만들어질 수 있다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 탄소 브러시(13)의 길이 L1에서, 송수신기 유닛(12)이 응답기 유닛에 의해 수신되는 신호(23)를 응답기 유닛(11)으로 보낼 수 있도록, 응답기 유닛(11)이 개구부(20)의 영역으로 들어간다. 차례로, 응답기 유닛(11)은 신호(24)를 송수신기 유닛(12)으로 돌려보내는데, 이와 같이, 응답기 유닛(11)이 개구부(20)의 영역에 도달하였다는 정보를 송수신기 유닛(12)에 제공하고, 결론적으로, 탄소 브러시(13)는 길이 L1을 가져야 한다.
탄소 브러시(13)의 전방 끝부분(25)의 마모의 경우에, 길이 L1은 도 2에서 예로서 도시된 것처럼 길이 L2로 줄어든다. L2 길이에서, 응답기 유닛(11)은 서포트(14)에 의하여 형성된 차폐장치(26)와 겹쳐진다. 현재의 사례에서, 차폐 장치(26)는 금속지로 만들어진 서포트(14)의 벽(27)에 의하여 형성된다. 도 2에 도시된 대로, 응답기 유닛(11)이 벽 일부(28)에 의해 직접 덮여진다면, 응답기 유닛(11)은 송수신기 유닛(12)과 송수신기 유닛으로부터 송신되는 신호(23)로부터 차폐되며, 송수신기 유닛(12)에는 사용할 수 없다. 이 정보는 이제 높은 수준의 기계 제어에서 또는 송수신기 유닛(12)에 의해서 처리될 수 있으며, 송수신기 유닛(12)과 응답기 유닛(11)간의 방해된 통신으로부터, 탄소 브러시(13)의 길이 L2와 관련하여 결론이 도출될 수 있다.
도 3 과 도 4는 응답기 유닛(30), 송수신기 유닛(31)과 탄소 브러시(32)를 포함하는 마모 감지 시스템(29)을 보여준다. 도 1과 도 2의 마모 감지 시스템과는 대조적으로, 여기에서 탄소 브러시(32)는 서포트(33)로 삽입되는데, 그것의 외측 표면(34)에는 응답기 유닛(30)이 강하게 부착된다. 차폐 장치(35)는 금속으로 만들어진 덮개 요소(36)로 형성되는데, 덮개 요소(36)는 서포트(33)의 벽(38) 위에 축(37)을 중심으로 하여 회전하도록 지지된다. 덮개 요소(36)는, 응답기 유닛(30)을 차폐하는 외측 끝부분(39)과 탄소 브러시(32)의 측면(41)에 인접한 내측 끝부분(40)을 포함하는 로커(rocker)의 방식으로, 형성된다.
도 3으로부터 알 수 있는 것처럼, 탄소 브러시(32)의 길이 l1에서, 덮개 요소(36)의 외측 끝부분(39)이 전자기적 복사와 송수신기 유닛(31)의 신호로부터 응답기 유닛(30)을 차폐하도록, 덮개 요소(36)의 내측 끝부분(40)은 탄소 브러시(32)의 측면(41)에 인접한다. 탄소 브러시(32)의 길이 l3이 더 이상 도달되지 않는다면, 덮개요소(36)가 가령, 스프링 또는 하중의 영향으로(도시되지 않음) 갑자기 풀어져, 축(37)을 중심으로 회전되어, 외측 끝부분(39)은 더 이상 응답기 유닛(30)을 차폐하지 못하도록, 내측 끝부분(40)은 더 이상 측면(41)에 인접할 수 없다. 신호(42)는 이제 응답기 유닛(30)에 의하여 수신될 수 있는데, 응답기 유닛(30)은 신호(43)를 송수신기 유닛(31)으로 돌려보낸다. 송수신기 유닛(31)은 이제 탄소 브러시(32)의 길이(l3)의 초과를 기록할 수 있고, 가능하다면 높은 수준의 기계 제어에 정보를 전달할 수 있다.
도 5 부터 도 7을 결합하여 보면, 레일 이동수단의 접촉 스트립(44)이 접촉 와이어에 접촉됨을 알 수 있다. 접촉 스트립(44)은 실질적으로 탄소 재질로 구성되어 있으며, 지지 구조(도시되지 않음)의 유지장치(retaining device;45) 또는 집전장치(pantograph)에 접속된다. 접촉 스트립(44)에서부터 U형상 레일(48)로서 형성된 유지 장치(45)까지 전기 에너지의 우수한 전달을 가능하게 하도록, 접촉 스트립(44)의 윗면(46)은 접촉 와이어와 접촉되도록 형성되고, 아래면(47)은 구리층이 제공된다. 게다가, 아래면(47)에서, 홈(49)이 형성되며, 그곳으로 파손 센서(도시되지 않음)가 삽입될 수 있다. 파손 센서에 의해서, 접촉 스트립(44)의 가능한 파손이 감지될 수 있으며, 그리하여 접촉 스트립(44)은 접촉 와이어로부터 자동적으로 낮아질 수 있다.
게다가, 세개의 리세스(recesses)(50)가 아랫면(47) 안에 형성되는데, 그곳으로 응답기 유닛(51)이 삽입된다. 응답기 유닛(51)이 송수신기 유닛과 통신할 수 없도록, 리세스(50)는 접촉 스트립(44)의 재질 또는 그것의 윗면(46)에 의하여 덮여진다. 도 7에서 도시된대로 접촉 스트립(44)이 완전히 마모된 때에만, 리세스(50)가 개방되는 마멸된 면(52)이 나타나도록, 접촉 스트립(44)의 재질이 영역 내에 윗면(46)의 마멸에 의해 충분하게 마멸된다. 리세스(50)내의 응답기 유닛(51)은 이제, 예를 들면 접촉 와이어 브릿지 위에 배열될 수 있는 송수신기 유닛과 통신할 수 있다. 따라서 윗면(46)의 영역내에 있는 접촉 스트립(44)의 재료는 응답기 유닛(51)을 위한 차폐 장치(53)를 형성한다.

Claims (17)

  1. 브러시, 마찰 라이닝, 브레이크 라이닝, 윤활 피스 등과 같은 특히 마찰요소에 대한 마모 감지 시스템(10,29)에 있어서,
    적어도 하나의 소모성 마찰 요소와 응답기 유닛(11,30,51)을 포함하며, 상기 응답기 유닛은 송수신기 유닛(12,31)과 무선으로 통신할 수 있고,
    상기 마모 감지 시스템은 차폐 장치(26,35,53)를 포함하되, 상기 응답기 유닛과 상기 송수신기 유닛 간의 통신이 영향을 받을 수 있도록, 상기 차폐 장치는 상기 차폐 장치에 의해 상기 응답기 유닛이 상기 마찰 요소의 마모 조건의 함수로서 적어도 부분적으로 차폐될 수 있는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마모 감지 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 응답기 유닛(11,30,51)은 상기 송수신기 유닛(12,31)에 의하여 수신될 수 있는 코딩을 가지는 것을 특징으로 하는 마모 감지 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 응답기 유닛(11,30,51)은 RFID 응답기 유닛인 것을 특징으로 하는 마모 감지 시스템.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마찰 요소는 전기 에너지를 전송하는 접촉 피스(13,32,44)인 것을 특징으로 하는 마모 감지 시스템.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차폐 장치(26,35,53)는 상기 응답기 유닛(11,30,51)에 직접 인접하여 배열되는 것을 특징으로 하는 마모 감지 시스템.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마모 감지 시스템(10,29)은 마찰 표면(16)에 대해 상기 마찰 요소를 이동가능하게 배치하는 역할을 하는 지지 구조(14,33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마모 감지 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 응답기 유닛(11)은 상기 마찰 요소에 고정적으로 접속되며, 상기 차폐 장치(26)는 상기 지지 구조(14) 내의 적어도 하나의 개구부(20,21,22)에 의해 형성되며, 상기 개구부가 상기 응답기 유닛과 적어도 부분적으로 겹쳐지는 경우에, 상기 응답기 유닛과 상기 송수신기 유닛(12) 간의 통신이 변화되거나, 차단되거나, 가능해 지도록, 상기 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 마모 감지 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 지지 구조(14)는 상기 차폐장치(26)를 형성하는 복수의 개구부(20,21,22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마모 감지 시스템.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 응답기 유닛(11)은 상기 마찰 요소의 표면(19)에 배열되는 것을 특징으로 하는 마모 감지 시스템.
  10. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 응답기 유닛(51)은 상기 마찰 요소에 배열된 것을 특징으로 하는 마모 감지 시스템.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 응답기 유닛(30)은 상기 지지 구조(33)에 고정적으로 접속되며, 상기 차폐 장치(35)는 차폐 요소(36)로서 형성되되, 이것은 상기 지지 구조에 배열되어, 상기 지지 구조에 대한 상기 마찰 요소의 움직임이 발생할 때, 상기 응답기 유닛을 차폐 방식으로 덮을 수 있거나, 그것을 개방시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 마모 감지 시스템.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 마찰 요소는 전기 에너지를 접촉 와이어에서 이동수단까지 전송하는 접촉 스트립(44)인 것을 특징으로 하는 마모 감지 시스템.
  13. 제 6항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 의한 마모 감지 시스템(10,29)을 위한 지지 구조(14,33).
  14. 브러시, 마찰 라이닝, 브레이크 라이닝, 윤활 피스 등과 같은 특히 마찰요소에 대한 마모를 감지하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 소모성 마찰 요소와 응답기 유닛(11,30,51)을 포함하며, 상기 응답기 유닛은 송수신기 유닛(12,31)과 무선으로 통신할 수 있고,
    상기 응답기 유닛과 상기 송수신기 유닛 간의 통신이 영향을 받을 수 있도록, 차폐 장치(26,35,53)에 의해, 상기 응답기 유닛이 상기 마찰 요소의 마모 조건의 함수로서 적어도 부분적으로 차폐되는 것을 특징으로 하는 마모 감지 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 차폐 장치(26,35,53)는 상기 응답기 유닛(11,30,51)의 공간 전송 범위의 유전율을 변화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14항 또는 제 15항에 있어서,
    상기 마찰 요소의 마모와 관련된 수치의 변화에 의하여, 상기 응답기 유닛(11,30,51)의 차폐 또는 차폐의 제거가 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 14항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마찰 요소에 의하여 접촉된 마찰 표면(16,46)에 대한 상기 응답기 유닛(11,30,51)의 위치의 함수로서, 상기 응답기 유닛의 차폐 또는 차폐의 제거가 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
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