VERFAHREN UND COMPUTERPROGRAMM ZUR STILLSTANDSDETEKTION EINES WÄLZLAGERS SOWIE HIERMIT AUSWERTBARES WÄLZLAGER
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt (auch kurz Computerprogramm oder Software genannt) gemäß Anspruch 1 bzw. 19 zur Stillstandsdetektion eines Wälzlagers sowie ein mit Hilfe des vorgenannten Verfahrens auswertbares Wälzlager gemäß Anspruch 20.
Wälzlager sind in jeder Maschine im industriellen Bereich in Gebrauch. Aufgrund der sich ständig erhöhenden Anforderungen an die Standzeiten und die Betriebssicherheit derartiger Maschinen besteht zunehmend Bedarf, feststellen zu können, ob sich das Wälzlager dreht oder tatsächlich stillsteht. Diese Information ist insbesondere dann schwer zu gewinnen, wenn sich das Wälzlager möglicherweise sehr langsam dreht, weil dann bei Signalen, die zur Stillstandsdetektion aufgenommen und ausgewertet werden, aufgrund des Rauschens in der Auswerteelektronik oder in den Sensoranordnungen sowie aufgrund der in diesem Grenzbereich oft nur geringen Signalsteigungen nur schwer zwischen Stillstand und langsamer Drehung zu unterscheiden ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein sicher detektierendes, aber möglichst effizientes Verfahren zur Stillstandsdetektion eines Wälzlagers zu schaffen, das auch als Computerprogramm realisierbar sein soll. Des Weiteren soll ein Wälzlager geschaffen werden, das mit einer Auswertevorrichtung verbindbar oder verbunden ist, in der die Stillstandsdetektion sicher und möglichst effizient ausgeführt wird.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. mit einem Computerprogramm gemäß Anspruch 19 sowie einem Wälzlager gemäß Anspruch 20 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 sieht vor, das bei Drehung des Wälzlagers von dessen Drehstellung abhängige wellenförmige Signal in mehreren Intervallen abzutasten, in jedem Intervall den Mittelwert der Abtastwerte zu berechnen und den Mittelwert des ersten Intervalls mit den Mittelwerten der folgenden Intervalle zu vergleichen. Das Wälzlager wird solange als stillstehend angesehen, so lange sich die Mittelwerte der folgenden Intervalle nicht signifikant vom Mittelwert des ersten Intervalls unterscheiden. Alternativ kann das Wälzlager so lange als stillstehend angesehen werden, solange sich der Gradient zwischen dem ersten Mittelwert und dem jeweiligen Mittelwert der weiteren Intervalle nicht signifikant vom 0 unterscheidet. Als weitere Alternativen kann ein Stillstand des Wälzlagers angenommen werden, solange entweder eine der beiden vorgenannten Bedingungen erfüllt ist oder aber kumulativ beide der vorgenannten Bedingungen erfüllt sind.
Gemäß den bevorzugten Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 8 werden die jeweiligen Mittelwerte
besonders effizient und mit sehr geringem Speicherplatzbedarf ermittelt, wobei der Vergleich der folgenden Mittelwerte mit dem ersten Mittelwert bzw der Vergleich der Gradienten mit der Zahl 0 als Vergleich mit einem vorzugsweise einstellbaren Schwellenwert ausgeführt wird
s Die Geschwindigkeit der Erfassung eines Stillstands des Walzlagers kann erhöht werden, wenn gemäß Anspruch 11 die Intervalle aneinander angrenzen oder gemäß Anspruch 10 ineinander verschachtelt sind, wobei das Verfahren einfach ausgestaltet werden kann, wenn gemäß Anspruch 9 jedem Intervall gleich viele Abtastzeitpunkte zugeordnet sind
ιo Das erfindungsgemaße Verfahren arbeitet dann besonders effektiv, wenn jedes der Zeitintervalle maximal einen Drehwinkel des Walzlagers überdeckt, der weniger als einem Viertel des vollständigen Überrollens eines Sensors durch einen Walzkörper - also einem Drehwinkel von 907z bei z Walzkorpern - entspricht
i5 Falls bei einem Walzlager mindestens zwei Sensoranordnungen vorgesehen sind, deren Abstand voneinander ungleich einem ganzzahligen Vielfachen des Abstands zweier benachbarter Wälzkörper ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 18 auch dafür eingesetzt werden, eine möglicherweise auftretende Hin- und Herbewegung des Walzlagers - gewöhnlich "Ruckein" genannt - um einen Drehwinkel von weniger als 3607z zu erfassen, wenn die Signale aller Sensoranordnungen
20 ausgewertet werden Sofern mehr als z Sensoranordnungen vorgesehen sind, kann dadurch der Abstand der Sensoranordnungen voneinander - in Umfangsπchtung des Walzlagers - kleiner als der Abstand zweier benachbarter Walzkörper voneinander - ebenfalls in Umfangsnchtung des Walzlagers - gemacht werden, wodurch bei paralleler Auswertung der Signale aller Sensoranordnungen gegebenenfalls auftretendes Ruckein besonders zuverlässig erfasst werden kann
25
Das erfindungsgemäße Walzlager gemäß Anspruch 20 umfasst eine Auswertevorrichtung, mit der die Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 18 oder alternativ das auf einem Speichermedium (z B RAM, ROM, CD, DVD, Diskette, Festplatte, Flash-Speicher, etc ) speicherbare und/oder über ein Netzwerk abrufbare Computerprogramm gemäß Anspruch 19 ausgeführt werden können Dabei ist
30 berücksichtigt, dass die vorzugsweise in einem Chip als ASIC ausgebildete Auswertevorrichtung in ihrer Große aufgrund der Platzierung in der Nut des Außenrings nur begrenzte Rechenkapazitaten besitzt Dabei wird die Breite des Chips a priori von der Breite des Außenrings des Lagers bestimmt Darüber hinaus ist der Chip in Umfangsnchtung des Außenrings nicht zu lang, da sonst aufgrund der Krümmung des Außenrings der in der Nut befindliche Chip unverhältnismäßig stark gebogen werden
35 und damit ein Defekt drohen wurde
Weitere Vorteile, Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten, jedoch nicht beschränkenden Ausfuhrungsformen der Erfindung anhand der schematischen und nicht maßstabsgetreuen Zeichnungen Es zeigen
Fig 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wälzlagers,
Fig 2 schematisch verschiedene Möglichkeiten der Anordnung von Dehnungsmessstreifen in einer Wheatstone-Bruckenschaltung in der Außennut eines erfindungsgemäßen
Walzlagers,
Fig 3a bis Fig 3c jeweils einen störungsfreien Ausschnitt eines auszuwertenden Signals mit verschiedenen Möglichkeiten der Anordnung der Abtastintervalle, wobei Fig 3a aneinander angrenzende Abtastintervalle, Fig 3b voneinander beabstandete Abtastintervalle und Fig
3c ineinander verschachtelte Abtastintervalle zeigt,
Fig 4 ein Flussdiagramm einer ersten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig 5 ein Flussdiagramm einer zweiten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens,
Fig 6 ein Flussdiagramm einer dritten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig 7 ein Flussdiagramm einer vierten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens, und
Fig 8 ein Flussdiagramm einer fünften Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens
Zunächst wird ein erfindungsgemäßes Walzlager anhand einer bevorzugten Ausfuhrungsform beschrieben, und anschließend werden vorteilhafte Ausfuhrungsformen des erfindungsgemaßen Verfahrens zur Stillstandsdetektion ausführlich unter Verwendung von Flussdiagrammen beschrieben
Fig 1 und 2 stellen die Hauptbestandteile des erfindungsgemäßen Walzlagers 20, eines so genannten intelligenten Lagers, dar Die Darstellung ist symbolisch und dient der Veranschauhchung, ist jedoch nicht als beschränkend anzusehen
Das intelligente Lager soll dem Anwender Informationen liefern, ob sich das Wälzlager (nachstehend auch mit "Lager" abgekürzt) 20 dreht oder nicht Ein derartiges Lager 20 umfasst einen Innenring 21 und einen Außenring 22, an dessen Außenseite eine umlaufende Langsnut 23 vorgesehen ist Zwischen dem Innenring 21 und im Außenring 22 sind Walzkorper 24 angeordnet, so dass der Innenring 21 drehbar gegenüber dem Außenring 22 ist Für die Aufnahme der Daten dienen Sensoranordnungen 26 - auch kurz "Sensoren" 26 genannt -, die im bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel jeweils vier zu einer Wheatstone-Bruckenschaltung zusammengefasste Dehnungsmessstreifen 31 bis 34 sind, die in einer außen liegenden Langsnut 23 im Außenring 22 untergebracht sind und deren Widerstand sich durch die Uberrollung durch die Walzkorper 24 ändert Des Weiteren ist schematisch
- A -
eine in der Nut 23 angeordnete Leiterplatine 28 dargestellt, welche die Leiterverbindungen zwischen den einzelnen Dehnungsmessstreifen 31 bis 34 jedes Sensors 26 und die Leiterverbindungen zwischen den Sensoren 26 und den später beschriebenen Auswertevorrichtungen 50 herstellen Die Bewegungsrichtung der Walzkörper 24 ist in Fig 2 mit einem Pfeil A bezeichnet
Die Nut 23 und damit die Leiterplatine 28 befindet sich im gesamten Umfang des Außenrings 22 mit in aquidistanten Abständen angeordneten Sensoren 26 (Dehnungsmessstreifen 31 bis 34) und einer entsprechenden, beispielsweise zwei Auswerteeinheiten 50 und 51 umfassenden, Auswertevorrichtung 50 für jeden Sensor, wie später noch ausführlicher erläutert wird Das dadurch entstehende lo Sensorsignal 40 soll in geeigneter Weise durch die Auswertevorrichtung 50, vorzugsweise elektrische Schaltungen in Form von anwenderspezifischen Schaltkreisen, so genannten ASICs (Application Specific Integrated Circuits), ausgewertet werden Dabei muss das in den ASICs ablaufende erfindungsgemaße Verfahren zur Stillstandsdetektion so dimensioniert werden, dass trotz des eingeschränkten Bauraums und damit der beschrankten Chipgröße eine konsistente Onhne- i5 Auswertung der Daten möglich ist Die komplette Einheit von Sensor und intelligenter Auswertehardware stellt somit einen sogenannten "smart sensor" dar, der es ermöglicht, dem potentiellen Kunden einen möglichen Stillstand des Lagers 20 in Echtzeit zu liefern
Für die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die geometrische Anordnung der
2o Sensoren 26 im Außenring 22 zu berücksichtigen, da dadurch der Verlauf des vom Sensor 26 gelieferten Signals 40 bestimmt und damit auch die Vorgehensweise für die signaltheoretische
Behandlung des Sensorsignals 40 vorgegeben wird Die zu einer Wheatstone-Brucke verschalteten vier Dehnungsmessstreifen (nachfolgend auch mit DMS abgekürzt) 31 bis 34 eines Sensors 26 sind dabei in Längsrichtung der Nut 23 so angeordnet, dass ihr Abstand untereinander dem halben
25 Walzkorperabstand entspricht (vgl Fig 2) Dadurch ist sichergestellt, dass immer zwei
Dehnungsmessstreifen 31 und 33 bzw 32 und 34 einer Brücke gleichzeitig von Walzkörpern 24 überrollt werden Der erste Dehnungsmessstreifen 31 der darauffolgenden Wheatstone-Brucke in der
Nut 23 befindet sich ebenfalls wieder im halben Walzkorperabstand zum letzten
Dehnungsmessstreifen 34 der vorhergehenden Brücke Durch diese Anordnung ergeben sich für z
3o Wälzkorper z/2 Sensoren 26 im Lager Alternativ können auch weniger oder sogar mehr als z Sensoren vorhanden sein, beispielsweise z/2-1 , z/2+1, z, z+1 , oder 2 z Sensoren
Ein Beispiel mit z Sensoren, von denen nur zwei Sensoren 29 bzw 30 dargestellt sind, ist ebenfalls in Fig 1 gezeigt Dabei bilden jeweils vier (mit unterschiedlichen Symbolen bezeichnete) DMS einen 35 Sensor, hier also 36, 37, 38 und 39 den Sensor 29 und 46, 47, 48 und 49 den Sensor 30 Die Abstände der einzelnen DMS innerhalb eines Sensors sind erheblich verkleinert, und auch der Abstand von einem Sensor zum nächsten kann deshalb sinnvollerweise stark verkleinert werden Damit kann ein "Ruckein" des Lagers 20, also eine Hin- und Herbewegung um relativ kleine Drehwinkel, detektiert werden, was sonst möglicherweise mit größeren Sensorabstanden nicht
realisierbar wäre An die dargestellten Sensoren 29 und 30 schließen sich dann weitere, nicht dargestellte Sensoren an
Eine weitere mögliche Anordnung der Sensoren ergibt sich dadurch, dass die acht hintereinander hegenden DMS zweier Sensoren (hier seien zur Veranschauhchung die Sensoren 29 und 30 betrachtet) abweichend von der Darstellung in Fig 1 in der Form verschaltet sind, d h die Sensoren kammartig ineinander verschachtelt sind, dass in Längsrichtung der Nut 23 die DMS folgendermaßen den Sensoren zugeordnet sind Em erster Sensor umfasst die DMS 39, 37, 49 und 47, und ein zweiter Sensor umfasst die DMS 38, 36, 48 und 46 Weitere derartige Sensoren können vorgesehen sein, sind jedoch nicht dargestellt Dadurch werden auf kleinstem Raum durch Uberrollung zwei phasenverschobene Flanken (Signale 40) erzeugt, die sich besonders gut für die Auswertung von Hm- und Herbewegungen eignen
Es ist außerdem möglich, nur zwei DMS (beispielsweise den ersten und den zweiten DMS) statt mit einem dritten bzw vierten DMS mit je einem nicht dehnungsempfindhchen Widerstand zu je einer Wheatstone-Halbbrucke zusammenzuschalten Statt der erwähnten DMS können auch andere Sensoren wie beispielsweise piezoelektrische oder magnetische Sensoren eingesetzt werden In diesem Fall kann sich ein anderes Verhältnis von Sensoren zur Walzkorpern ergeben
Fig 2 zeigt schematisch und beispielhaft für einen Sensor die geometrische Verteilung von Dehnungsmessstreifen und Walzkorpern 24 in der Nut 23 des Außenrings 22 Bei der Uberrollung von DMS1 31 und DMS3 33 steigt bei konstanter Versorgungsspannung UB mit zunehmender durch die Walzlagerpressung hervorgerufener Verformung der Dehnungsmessstreifen die Bruckenausgangsspannung UA(t) an Die in der Bruckenschaltung über Kreuz geschalteten Dehnungsmessstreifen werden synchron überrollt bzw verformt, wodurch sich der Anstieg der Ausgangsspannung noch verstärkt Im weiteren Fortgang werden die Dehnungsmessstreifen DMS1 31 und DMS3 33 zunehmend entlastet, bis sie ihren ursprünglichen Widerstandswert wieder erreicht haben und die Brücke nahezu abgeglichen ist Beim anschließenden Überrollen der Dehnungsmessstreifen DMS2 32 und DMS4 34 tritt der gleiche Verlauf der Ausgangsspannung auf, nur aufgrund der Polarität der Bruckenschaltung mit umgekehrtem Vorzeichen, so dass letztendlich ein wellenförmiger, in etwa sinusförmiger Verlauf entsteht
In den Fig 3a bis 3c ist zur Darstellung der unterschiedlichen Möglichkeiten jeweils ein kleiner Ausschnitt eines typisches Verlaufs des Signals 40 nach dem Nulldurchgang dargestellt, weshalb das Signal 40 linear erscheint, obwohl es eigentlich wellenförmig ist Für die Darstellung wird angenommen, dass das erste Abtastintervall J1 jeweils genau am Nulldurchgang beginnt, obwohl dies in der Regel nicht der Fall ist, da die Lage dieses ersten Abtastintervalls J1 vom Startzeitpunkt des Verfahrens abhängt
Gemäß der in Fig. 3a dargestellten ersten Möglichkeit grenzen die Intervalle Jk aneinander an. Das heißt, an das Intervall J1 mit N Abtastzeitpunkten ^ bis tN schließt sich das Intervall J2 mit N Abtastzeitpunkten Vi+1 bis t2N an, und an dieses wiederum das Intervall J3 mit N Abtastzeitpunkten t2N+i bis t3N etc. Somit werden alle Abtastzeitpunkte für die Stillstandsdetektion verwendet.
Gemäß der in Fig. 3b dargestellten zweiten Möglichkeit weisen die Abtastintervalle dagegen einen Abstand voneinander auf. In dem ersten, L Abtastzeitpunkte umfassenden, Zeitintervall wird zu den N Abtastzeitpunkten des ersten Abtastintervalls J1 von U bis zu tN abgetastet, und danach wird bis zum Abtastzeitpunkt tL abgewartet, bis die restlichen L-N Abtastzeitpunkte bis zum Erreichen des zweiten Intervalls J2 verstrichen sind. Erst dann wird in diesem zweiten Intervall J2 ab dem Abtastzeitpunkt tL+i wieder an N aufeinanderfolgenden Abtastzeitpunkten bis zu tL+N abgetastet, und danach wird bis zum Abtastzeitpunkt t2ι_ abgewartet. Diese Prozedur setzt sich in den folgenden Intervallen fort. Aus Fig. 3b ist ersichtlich, dass in diesem Beispiel L größer als N ist. Eine derartige Anordnung der Intervalle kann beispielsweise bei extrem langsamer Drehung des Wälzlagers 20 vorteilhaft sein.
Gemäß der in Fig. 3c dargestellten dritten Möglichkeit sind die Abtastintervalle ineinander verschachtelt. Bei dem in Fig. 3c dargestellten Beispiel ist dies für den Fall von L=1 dargestellt. Das heißt nichts anderes, als dass das zweite Intervall J2 mit seinem ersten Abtastzeitpunkt tL+1 bereits am zweiten Abtastzeitpunkt t2 des ersten Intervalls J1 beginnt, das heißt, dieser Abtastzeitpunkt tL+1 ist mit dem Abtastzeitpunkt t2 identisch. Das zweite Intervall J2 endet mit dem Abtastzeitpunkt tL+N, der dem ersten Abtastzeitpunkt, V1+1, nach dem ersten Intervall J1 entspricht. Durch diese extreme Überschneidung der Intervalle kann gegebenenfalls eine sehr schnelle Stillstandsdetektion erzielt werden.
Die genannten Werte von N und L sind beliebig wählbar, d. h. an die jeweiligen Besonderheiten des zu detektierenden Lagers 20 anpassbar und werden in der Regel empirisch ermittelt, wobei die Intervallbreite von System zu System variieren kann.
Anhand von Flussdiagrammen werden im Folgenden vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.
In Fig. 4 ist als erste Ausführungsform ein einfaches Verfahren dargestellt, bei dem die Abtastintervalle aneinander angrenzen. In Schritt S101 werden die Parameter N als Zahl der Abtastzeitpunkte pro Intervall und ein Schwellenwert ε eingegeben. Danach werden in Schritt S106 die Startwerte für die Laufvariablen n und k jeweils auf 1 gesetzt. Danach ist das Verfahren ab Schritt S108 in der Lage, die Abtastwerte xπ, xn+i, usw. zu verarbeiten. In Schritt S110 wird der Startwert S1 für die erste Summe, aus der später der erste Mittelwert MW1 der Abtastwerte im ersten Abtastintervall J1 berechnet wird, auf 0 gesetzt. Zu diesem Startwert S1 wird in Schritt S112 der aktuelle Abtastwert Xn hinzuaddiert. Anschließend wird in Schritt S114 die Laufvariable n um 1 erhöht und in Schritt S116 geprüft, ob das
Ende des ersten Abtastintervalls noch nicht erreicht wurde, das heißt in anderen Worten, ob n ≤ N ist Falls das Ende des ersten Abtastintervalls bereits erreicht bzw überschritten wurde (Zweig "NEIN"), wird in Schritt S120 der erste Mittelwert MW1 durch Division der Summe S1 der Abtastwerte durch die Anzahl N der Abtastwerte berechnet Anderenfalls (Zweig "JA") geht das Verfahren zu Schritt S112 zurück und wird so lange fortgesetzt, bis das Ende des ersten Abtastintervalls J1 erreicht wird und der erste Mittelwert MW1 berechnet werden kann Danach wird in Schritt S122 die Laufvaπable k um 1 erhöht, und in Schritt S124 wird die k-te Summe Sk auf 0 gesetzt
Danach wird in Schritt S126 - ähnlich wie in Schritt S112 - der aktuelle Abtastwert zur aktuellen Summe Sk hinzuaddiert Danach wird in Schritt S128 die Laufvanable n um 1 erhöht und in Schritt S130 - analog zu Schritt S116 - geprüft, ob das Ende des k-ten Abtastintervalls noch nicht erreicht wurde, das heißt in anderen Worten, ob n ≤ kN ist Falls das Ende des k-ten Abtastintervalls bereits erreicht wurde (Zweig "NEIN"), wird in Schritt S132 der k-te Mittelwert MWk durch Division der Summe Sk der Abtastwerte des k-ten Intervalls Jk durch die Anzahl N der Abtastwerte dieses Intervalls Jk berechnet Anderenfalls (Zweig "JA") geht das Verfahren zu Schritt S126 zurück und wird so lange fortgesetzt, bis das Ende des k-ten Abtastintervalls erreicht wird und der k-te Mittelwert MWk berechnet werden kann
Schließlich wird in Schritt S134 der erste Mittelwert MW1 vom k-ten Mittelwert MWk subtrahiert und geprüft, ob der Betrag dieser Differenz größer als der anfangs eingegebene Schwellenwert ε ist Falls dies der Fall ist, was dem Zweig "JA" entspricht, wird in Schritt S150 ein Ausgabeflag gesetzt, dass sich das Wälzlager 20 dreht Diese Information kann dann gegebenenfalls ausgegeben und/oder auf einer Anzeige 60 angezeigt werden Falls der Schwellenwert ε nicht überschritten wurde, geht das Verfahren zu Schritt S122 zurück und wird mindestens so lange fortgesetzt, bis das Ende des nächsten Abtastintervalls Jk+1 erreicht wird und der (k+1 )-te Mittelwert MWk+1 berechnet werden kann Um eine kontinuierliche Überwachung des Walzlagers 20 auf einen möglichen Stillstand zu gewährleisten, kann vorgesehen werden, dass das Verfahren nach dem Schritt S150 zurück zu Schritt S122 geht und fortgesetzt wird
Eine weitere vorteilhafte, zweite Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens ist in Fig 5 dargestellt Hier ist in Schritt S102 zusätzlich zur Eingabe des Schritts S101 die Eingabe des Parameters L erforderlich, der die Lage der Intervalle relativ zueinander festlegt Das weitere Verfahren läuft bis einschließlich Schritt S124 zunächst ab wie gemäß Fig 4 In Schritt S225 wird dann n auf den Wert von (k-1)L+1 gesetzt, um die L-N Abtastwerte seit dem Durchlaufen des Schritts S116 zu überspringen Danach wird in Schritt S126 wieder die bekannte Summenbildung vorgenommen und in Schritt S128 die Laufvanable n um 1 erhöht, wonach in Schritt S230 geprüft wird, ob das Ende des k-ten Abtastintervalls noch nicht erreicht wurde, das heißt in anderen Worten, ob hier n < (k-1 )L+N ist Falls das Ende des k-ten Abtastintervalls bereits erreicht wurde, wird in Schritt S132 wieder der k-te Mittelwert MWk durch Division der Summe Sk der Abtastwerte des k-ten Intervalls Jk durch die Anzahl
N der Abtastwerte dieses Intervalls Jk berechnet Anderenfalls geht das Verfahren zu Schritt S126 zurück und wird mindestens so lange fortgesetzt, bis das Ende des k-ten Abtastintervalls erreicht wird und der k-te Mittelwert MWk berechnet werden kann Der weitere Verlauf des Verfahrens ab Schritt S134 erfolgt wie bei der ersten Ausfuhrungsform
Eine weitere, dritte Ausfuhrungsform des erfmdungsgemaßen Verfahrens wird nun anhand von Fig 6 beschrieben Statt des vorgenannten Schwellenwerts ε wird nun in Schritt S103 neben den Parametern L und N ein Schwellenwert δ eingegeben Danach lauft das Verfahren bis zur Berechnung des k-ten Mittelwerts MWk in Schritt S132 ab wie in Fig 5 Nach Schritt S132 wird in Schritt S333 der Gradient gradk zwischen den Mittelwerten MWk und MW1 berechnet, indem der erste Mittelwert MW1 vom k-ten Mittelwert MWk subtrahiert und die Differenz durch den Abstand (k-1)L der beiden Mittelwerte dividiert wird Anschließend wird in Schritt S335 geprüft, ob der Betrag des Gradienten gradk größer als der anfangs eingegebene Schwellenwert δ ist Falls dies so ist, wird angenommen, dass sich das Walzlager 20 dreht, und in Schritt S150 wird ein entsprechendes Ausgabeflag gesetzt Anderenfalls geht das Verfahren zu Schritt S126 zurück, um den Gradienten gradk+1 im (k+1)-ten Intervall zu ermitteln und in Schritt S335 dessen Betrag mit dem Schwellenwert δ zu vergleichen Um auch hier eine kontinuierliche Überwachung des Walzlagers 20 auf einen möglichen Stillstand zu gewährleisten, kann auch hier vorgesehen werden, dass das Verfahren nach dem Schritt S150 zurück zu Schritt S122 geht und fortgesetzt wird
Fig 7 zeigt eine vierte Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens In Schritt S104 werden außer den Parametern L und N ein Schwellenwert ε und ein Schwellenwert δ eingegeben Danach lauft das Verfahren bis zur Berechnung des k-ten Mittelwerts MWk in Schritt S132 ab wie in Fig 5 und 6 Nach Schritt S132 werden zwei Zweige parallel ausgeführt Zum einen wird in Schritt S134 wie in Fig 4 und 5 der Betrag der Differenz der Mittelwerte MW1 und MWk mit dem Schwellenwert ε verglichen und aus dem Ergebnis gegebenenfalls eine Drehung des Wälzlagers 20 gefolgert, und zum anderen wird in Schritt S335 der Betrag des in Schritt S333 ermittelten Gradienten gradk mit dem Schwellenwert δ verglichen und aus dem Ergebnis gegebenenfalls eine Drehung des Walzlagers 20 gefolgert Das heißt in anderen Worten, dass in Schritt S150 ein Ausgabeflag für die Drehung des Wälzlagers 20 gesetzt wird, wenn eine der beiden Bedingungen der Schritte S134 und S335 erfüllt ist, was deren ODER-Verknupfung entspricht Somit kann das Verfahren zwei verschiedene Kriterien für die Erfassung einer Drehung des Walzlagers 20 berücksichtigen Falls keine der beiden Bedingungen der Schritte S134 und S135 erfüllt ist, wird das Verfahren in jedem Fall ab Schritt S122 fortgesetzt Auch hier kann gewunschtenfalls das Verfahren auch dann fortgesetzt werden, wenn in Schritt S150 eine Drehung des Walzlagers 20 festgestellt wird
Eine kumulative Berücksichtigung der beiden Bedingungen der Schritte S134 und S335 - entsprechend einer UND-Verknupfung - als Voraussetzung dafür, dass das Wälzlager 20 als sich drehend angesehen wird, ist in Fig 8 dargestellt, die eine fünfte Ausfuhrungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt Von Schritt S104 bis Schritt S132 läuft das Verfahren ab wie bei der vierten Ausfuhrungsform Nach Schritt S132 wird in Schritt S333 wie bei der vierten Ausfuhrungsform der Gradient gradk berechnet, wonach in Schritt S134 der Vergleich des Betrags der Differenz der Mittelwerte mit dem Schwellenwert ε ausgeführt wird, worauf in Schritt S335 der Vergleich des Betrags des Gradienten gradk mit dem Schwellenwert δ durchgeführt wird Erst wenn beide Vergleiche der Schritte S134 und S335 zum Resultat "JA" gefuhrt haben, kann in Schritt S150 das Ausgabeflag für die Drehung des Walzlagers 20 gesetzt werden Selbstverständlich kann als Alternative der Schritt S333 auch erst nach Schritt S134 ausgeführt werden, oder die Reihenfolge der Schritte S335 und S134 kann untereinander vertauscht sein
Die vorgenannten Schwellenwerte ε und δ sind gewöhnlich kraftabhangig, das heißt, sie hangen von der Kraft ab, mit der die Walzkörper 24 auf die Sensoranordnungen 26 bzw 29 einwirken Diese Schwellenwerte ε und δ können entweder nach theoretischen Vorgaben gewählt oder empirisch ermittelt werden
Ein Signal mit einer typischen Frequenz von 1 Hz wird in einer beispielhaften Anwendung mit einer Frequenz von 80 kHz abgetastet Die Zeitpunkte tm der Abtastung hegen dementsprechend 12,5 μs auseinander Eine bevorzugte Breite der Zeitintervalle Jk mit den Abtastwerten xm (X1, , x2Ooo) ergibt sich für den Fall exakt aneinander angrenzender Intervalle zu N = 2000 Werten
Obwohl dies bei den vorgenannten fünf Ausfuhrungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht ausdrucklich erwähnt wurde, können Summen bzw Zwischensummen Sk, die nach Berechnung des zugehörigen Mittelwerts MWk nicht (mehr) benötigt werden, sowie Mittelwerte MWk (außer dem ersten Mittelwert MW1) und/oder Gradienten gradk, die nach Vergleich mit den entsprechenden Schwellenwerten ε bzw δ nicht (mehr) benotigt werden, gegebenenfalls ohne Speicherung verworfen werden
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass jedem Abtastintervall gleich viele Abtastwerte N zugeordnet sind In Einzelfällen mag es jedoch angebracht sein, die Zahl der Abtastpunkte pro Abtastintervall im Verfahrensablauf durch Eingriff von außen zu variieren oder durch das Verfahren selbst ändern bzw anpassen zu lassen Des Weiteren ist die Berechnung der jeweiligen Mittelwerte und Gradienten nicht auf die eine beschriebene vorteilhafte Methode beschränkt, sondern kann auch in anderer zweckmäßiger Weise erfolgen
Es ist festzuhalten, dass die unter Bezug auf einzelne Ausfuhrungsformen beschriebenen Merkmale der Erfindung, wie beispielsweise einzelne Schritte aus den Flussdiagrammen oder konstruktive Besonderheiten, auch bei anderen Ausfuhrungsformen vorhanden sein können, außer wenn es anders angegeben ist oder sich aus technischen Gründen von selbst verbietet