WO2008102003A2 - Vorrichtung mit einem elektrischen kontaktelement sowie ein solches - Google Patents

Vorrichtung mit einem elektrischen kontaktelement sowie ein solches Download PDF

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WO2008102003A2
WO2008102003A2 PCT/EP2008/052159 EP2008052159W WO2008102003A2 WO 2008102003 A2 WO2008102003 A2 WO 2008102003A2 EP 2008052159 W EP2008052159 W EP 2008052159W WO 2008102003 A2 WO2008102003 A2 WO 2008102003A2
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Klaus-Georg Tontsch
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Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a device, such as motor or current collector, with an existing carbon or electrical contact element such as carbon brush. Further, the invention relates to an electrical contact element, such as carbon brush or abrasive element, as a functional element for a device, such as motor. Also, the invention relates to the use of an RFID transponder.
  • Carbon brushes which must comply with specifications specified by the manufacturer of the device. This alone ensures operational safety.
  • electrical contact elements when mounting such devices, it may occur that electrical contact elements are incorporated which are not typical of the device. This need not necessarily be determined during a check, so that in normal operation there is a risk that a device will fail.
  • operational safety is not ensured even if e.g. when worn by electrical contact elements they are replaced by dimensionally identical components, without these must necessarily comply with the specification of the original manufacturer. Relevant spare parts lead to a danger to the operational safety, which must be excluded.
  • the present invention has the object, a device of the type mentioned in such a way that it is ensured that it is equipped with predetermined specifications compliant electrical contact elements.
  • the coding itself is designed, in particular, as a transponder integrated in the electrical contact element, which is electromagnetically coupled to a transmitting / receiving unit, such as a coil, which is part of the identification and triggering electronics.
  • the identification and triggering electronics may comprise a microcontroller having an input to which the transceiver unit is connected for reading out the coding of the electrical contact element in order to be connected to at least one output for generating at least one switching signal. Via this switching signal, a control can be activated to switch the device e.g. to put into operation.
  • an electrical contact element is installed in the device which does not have a predetermined coding, a corresponding switching signal is not generated, as a result of which the device can not be put into operation. This ensures that only approved electrical contact elements can be used. This is e.g. in electrical machines or pantographs, in which carbon brushes or abrasive strips are installed, which must meet predetermined specifications in order to ensure proper operation.
  • transponders for monitoring conditions of objects such as tools, drives, shafts or car tires.
  • a transponder for vehicle tire identification which may include a pressure sensor or a temperature sensor.
  • Parameters of a tool can be written in a transponder according to DE-A-10 2005 035 069, in order to enable situation-appropriate use.
  • EP-B-1 522 425 describes RFID transponders in order to be able to monitor the wear of car tires.
  • a chisel holder according to DE-C-44 15 824 is equipped with sensors over which a possible damage of a bit picked up by the holder is monitored wirelessly.
  • DE-A-10 2004 010 348 relates to wear detection by transponder disturbance.
  • the transponder is e.g. integrated into a screw of a compactor.
  • a sliding contact is monitored by means of a sensor, via which signals are transmitted to an evaluation unit without contact.
  • the sensor consists of two elements, namely two stationary relays and one with the sliding contact mitbewegten magnet.
  • a coding of the signals can be done in a separate electronic module.
  • the wear of a carbon brush is determined by means of a pulsating air flow in order to ensure that the measurement satisfies the relevant safety requirements with respect to insulation.
  • the coupling between the transponder and the transceiver unit is preferably based on RFID (Radio Frequency Identification) technology
  • RFID Radio Frequency Identification
  • other techniques are likewise possible which enable an electronic readout of a coding in a simple manner.
  • codings are to be mentioned that can be read out by inductive coupling, microwaves or close coupling.
  • the transponder is arranged in the electrical contact element such that the outer surface of the transponder is aligned with an outer side surface of the electrical contact element.
  • This is particularly advantageous in carbon brushes, so that they are axially displaceable in carbon brush guides in the usual way, without the need for changes to the carbon brushes themselves.
  • the transponder on a surface of the electrical contact element as to stick.
  • the transponder is arranged in a bore of the electrical contact element.
  • the teaching according to the invention is also suitable for monitoring impermissible wear of the electrical contact element.
  • the transponder is arranged on and / or in the electrical contact element that inadmissible wear of the electrical contact element of the transponder functionally, that is destroyed or damaged to an extent that signals can no longer be generated by the identification evaluation electronics are read out. In this case the device switches off automatically.
  • the invention is also characterized by an electrical contact element, such as carbon brush or grinding element as a functional element for a device such as motor, characterized in that in the electrical contact element a separate from the contact element by means of an identification and evaluation evaluable encoding is integrated.
  • an electrical contact element such as carbon brush or grinding element as a functional element for a device such as motor
  • the invention is characterized by the use of a non-contact readable with an identification and evaluation RFID transponder as an integral part of a carbon contact element for checking its proper specification with respect to a to be equipped with the contact element device.
  • the contact element may be a carbon brush, a slip ring or a sealing ring.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a transceiver unit and a
  • Fig. 2 is a carbon brush with transponder
  • Fig. 3 is a seal with transponder.
  • the functional elements are provided with a coding which can be identified by means of an identification code. Evaluation is readable. Corresponding coding ensures that incorrect functional elements are not installed during assembly, or that at a later date eg worn or damaged functional elements are replaced by those that are not approved by the manufacturer. In particular, it is ensured by the relevant measure that impermissibly copied functional elements open up the possibility that the device is put into operation, which would be a hazard.
  • a corresponding coding also allows the device to be put out of operation when damage or inadmissible wear has occurred.
  • the coding is destroyed or damaged so that the identification and evaluation electronics signals are no longer readable with the result that the identification and evaluation interrupts the signal required to operate the device or generates a signal with the result that the device itself is disabled.
  • FIGS. 2 and 3 Preferred application examples for corresponding functional elements provided with a coding are shown in FIGS. 2 and 3.
  • a carbon brush 10 is shown in section, which is axially displaceable in a holder 12 feasible.
  • the carbon brush 10 is exemplified by a layer carbon brush. If the layer carbon brush 10 has e.g. Dimensions of conventional block carbon brushes, so there is a risk that in the carbon holder 12 is not a layer carbon brush, but a normal carbon brush is used, whereby the functioning of the engine equipped with the carbon brush would be affected.
  • 21 February 2008-48096 B associated with an identification and evaluation electronics. Is detected by the transmitting-receiving unit 18 and the downstream identification and evaluation a coding corresponding to a carbon brush, which is identified as intended for the carrier 12 with the carrier 12 having machine, then the identification and evaluation electronics Signal generates that the machine releases to put them into operation.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the transmitter / receiver unit 18 with antenna 20 and the transponder 16 with antenna 22.
  • the transponder 16 further includes a microchip 24.
  • the inductively coupled transponder 16 is operated passively. This means that the energy required to operate the microchip 24 is made available by the transmitter and receiver unit 18 to be designated as the reader.
  • a strong high-frequency electromagnetic field is usually generated by the antenna 20 of the reader 18, which penetrates the cross section of the coil surface of the antenna 20 and the space around the antenna 20.
  • the electromagnetic field is treated as a simple alternating magnetic field 26, which penetrates the antenna coil 22 of the transponder 16, so that a voltage is generated by induction on the antenna coil 22 of the transponder 16. This voltage is enough to power the data carrier (microchip 24).
  • a resonant transponder If a resonant transponder is brought into the alternating magnetic field of the antenna 20 of the reader 18, it removes energy from the magnetic field.
  • the resulting effect of the transponder on the antenna 20 of the reader 18 can be represented as a transformed impedance in the antenna coil 20 of the reader 18.
  • the switching on and off of a load resistance of the antenna 22 of the transponder 16 causes a change in the impedance and thus voltage change to the antenna 20 of the reader 18th
  • 21 February 2008-48096 B This corresponds in effect of an amplitude modulation of the voltage of the antenna coil 20 of the reader 18 by the remote transponder 16. If one controls the switching on and off of the load resistor by data, these data can be transmitted from the transponder 16 to the reader 18. If there is a corresponding resonance and thus a proper coding, a signal is generated by the identification and evaluation electronics, in which the reading device 18 is integrated, via which, as mentioned, the machine containing the proper carbon brush 10 can be switched to operational readiness. Corresponding monitoring devices can be provided in all carbon brushes or other functional elements present in the machine.
  • the transponder 16 is integrated in the carbon brush 10 such that destruction occurs when the carbon brush 10 is inappropriately worn. In this case, there is no longer any possibility that information is read from the transponder 16 by the reader 18, with the result that a signal for switching off the machine is generated by the identification and evaluation electronics.
  • the outside of the transponder 16 is aligned with an outer surface of the carbon brushes 10, so that consequently the carbon brush 10 can be performed in the usual manner in the carbon holder 12.
  • the transponder 16 is introduced into a bore of the carbon brush 10, the z. B. is closed with carbon material.
  • a transponder 34 is integrated in the seal 28, to which a reader 36 is assigned in accordance with the explanations in connection with FIGS. 1 and 2 Part of an identification and evaluation is to be able to determine whether it is the seal 28 is a proper seal. If this is not the case, ie the reader 36 does not read the coding required to release the seal, then a signal is generated which indicates to the user that the seal 28 does not conform to the specified specifications or is possibly damaged, so that a check can be made and replacement is required.
  • the teaching according to the invention also offers the possibility of carrying out temperature monitoring of a functional element or of the device containing the functional element if a transponder is used whose signals or type of signals are temperature-dependent. In this case, when a predetermined temperature such as an operating temperature is exceeded by means of the evaluation electronics, the device containing the functional element can be switched off.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein eine Vorrichtung, wie Motor oder Stromabnehmer, mit einem aus Kohlenstoff bestehenden oder diesen enthaltenden elektrischen Kontaktelement (10, 28), wie Kohlebürste oder Schleifleiste. Um sicherzustellen, dass die Vorrichtung mit einem vorgegebene Spezifikationen einhaltenden elektrischen Kontaktelement bestückt ist, wird vorgeschlagen, dass das elektrische Kontaktelement (10, 28) eine mittels einer Identifikations- und Auswerteelektronik auslesbare Kodierung aufweist.

Description

Beschreibung
Vorrichtung mit einem elektrischen Kontaktelement sowie ein solches
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, wie Motor oder Stromabnehmer, mit einem aus Kohlenstoff bestehenden oder diesen enthaltenden elektrischen Kontaktelement wie Kohlebürste. Ferner nimmt die Erfindung Bezug auf ein elektrisches Kontaktelement, wie Kohlebürste oder Schleifelement, als Funktionselement für eine Vorrichtung, wie Motor. Auch bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung eines RFID- Transponders.
Zu Elementen, die die Funktion von Vorrichtungen wie z.B. eines Motors, einer Pumpe oder eines Stromabnehmers gewährleisten, gehören u.a. Kohlebürsten, die vom Hersteller der Vorrichtung vorgegebene Spezifikationen einhalten müssen. Hierdurch allein ist die Betriebssicherheit gewährt. Bei der Montage entsprechender Vorrichtungen kann es jedoch auftreten, dass elektrische Kontaktelemente eingebaut werden, die nicht gerätetypisch sind. Dies muss nicht zwingend bei einer Kontrolle festgestellt werden, so dass im Normalbetrieb die Gefahr besteht, dass eine Vorrichtung ausfällt. Eine Betriebssicherheit ist jedoch auch dann nicht gewährleistet, wenn z.B. beim Verschleiß von elektrischen Kontaktelementen diese durch dimensionsmäßig gleiche Bauteile ausgetauscht werden, ohne dass diese zwingend der Spezifikation des Ursprungsherstellers entsprechen müssen. Diesbezügliche Ersatzteile führen zu einer Gefährdung der Betriebssicherheit, die ausgeschlossen werden muss.
21 Februar 2008-48096 B Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sichergestellt ist, dass diese mit vorgegebene Spezifikationen einhaltenden elektrischen Kontaktelementen bestückt ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird im Wesentlichen vorgeschlagen, dass in dem elektrischen Kontaktelement eine von dem Kontaktelement gesonderte mittels einer Identifikationsund Auswerteelektronik auswertbare Kodierung integriert ist. Die Kodierung selbst ist insbesondere als ein in dem elektrischen Kontaktelement integrierter Transponder ausgebildet, welcher mit einer Sende-Emfpangseinheit wie Spule elektromagnetisch gekoppelt ist, die Bestandteil der Identifikations- und Auslöselektronik ist. Die Identifika- tions- und Auslöseelektronik kann einen Mikrocontroller mit einem Eingang umfassen, an dem die Sende-Empfangseinheit zum Auslesen der Kodierung des elektrischen Kontaktelementes angeschlossen ist, um mit zumindest einem Ausgang zur Erzeugung zumindest eines Schaltsignals verbunden zu sein. Über dieses Schaltsignal kann eine Steuerung aktiviert werden, um die Vorrichtung z.B. in Betrieb setzen zu können. Wird ein elektrisches Kontaktelement in die Vorrichtung eingebaut, das eine vorgegebene Kodierung nicht aufweist, wird ein entsprechendes Schaltsignal nicht erzeugt, so dass infolgedessen die Vorrichtung nicht in Betrieb genommen werden kann. Somit ist sichergestellt, dass nur zugelassene elektrische Kontaktelemente eingesetzt werden können. Dies ist z.B. bei elektrischen Maschinen oder Stromabnehmern von Bedeutung, in die Kohlebürsten bzw. Schleifleisten eingebaut werden, die vorgegebene Spezifikationen erfüllen müssen, um einen ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten.
Zwar ist es bekannt, Transponder zur Überwachung von Zuständen von Gegenständen wie Werkzeugen, Antrieben, Wellen oder Autoreifen einzusetzen. So ist Gegenstand der DE-A- 102 06 726 ein Transponder zur Fahrzeugreifenidentifizierung, der einen Drucksensor oder einen Temperatursensor umfassen kann.
Parameter eines Werkzeugs können in einen Transponder nach der DE-A-10 2005 035 069 geschrieben werden, um einen situationsgerechten Einsatz zu ermöglichen.
21 Februar 2008-48096 B Um zu überprüfen, ob ein Antrieb ortsgerecht eingebaut ist, wird nach der WO-A- 2006/136253 ein Transponder verwendet.
Zur Kennzeichnung von Gegenständen, wie Verpackung, Verpackungsmaterial oder Maschinen und Maschinenelementen gelangen nach der DE-A-IOl 45 413 Transponder zum Einsatz.
Die EP-B-I 522 425 beschreibt RFID-Transponder, um den Verschleiß von Autoreifen überwachen zu können.
Bei der WO-A-2006/005598 wird eine Änderung der Identifizierungsfunktion eines RFID-Transponders zur Ermittlung des Verschleißes eines Greiferträgers einer Greiferwebmaschine genutzt.
Eine Meißelhalterung nach der DE-C-44 15 824 ist mit Sensoren bestückt, über die drahtlos eine mögliche Beschädigung eines von der Halterung aufgenommenen Meißels überwacht wird.
In einem Fördergut werden nach der DE-C- 195 24 856 Transponder eingelegt, um den Verschleiß zu ermitteln.
Die DE-A-10 2004 010 348 bezieht sich auf eine Verschleißerfassung durch Transpon- derzer Störung. Der Transponder wird dabei z.B. in eine Schnecke eines Kompaktors integriert.
Entsprechende Techniken wurden bisher nicht für Gegenstände aus Kohlenstoffmaterial verwendet. So wird zwar zum Beispiel nach der EP 1 271 716 ein Schleifkontakt mittels eines Sensors überwacht, über den berührungslos Signale an eine Auswerteeinheit übertragen werden. Der Sensor besteht jedoch aus zwei Elementen, und zwar zwei stationären Relais sowie einem mit dem Schleifkontakt mitbewegten Magneten. Eine Kodierung der Signale kann in einem gesonderten Elektronikmodul erfolgen.
21 Februar 2008-48096 B Nach der DE-A- 103 50 969 wird der Verschleiß einer Schleifkohle mittels eines pulsierenden Luftstroms ermittelt, um sicherzustellen, dass die Messung einschlägigen Sicherheitsanforderungen bzgl. der Isolation genügt.
Insbesondere ist aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre sichergestellt, dass nicht zugelassene Ersatzteile nicht in entsprechende Vorrichtungen eingebaut werden, da in diesem Fall die erforderliche Kodierung nicht vorliegt.
Wird vorzugsweise die Kopplung zwischen Transponder und der Sende- Empfangseinheit auf RFID (Radio Frequency Identification) -Technik aufgebaut, so sind andere Techniken gleichfalls möglich, die auf einfache Weise eine elektronische Auslesung einer Kodierung ermöglichen. Beispielhaft sind Kodierungen zu nennen, die durch induktive Kopplung, Mikrowellen oder Close Coupling auslesbar sind.
In bevorzugter Weise ist der Transponder derart in dem elektrischen Kontaktelement angeordnet, dass die Außenfläche des Transponders mit einer Außenseitenfläche des elektrischen Kontaktelementes fluchtet. Dies ist insbesondere bei Kohlebürsten von Vorteil, so dass diese in gewohnter Weise in Kohlebürstenführungen axial verschiebbar sind, ohne dass es Änderungen an den Kohlebürstenführungen selbst bedarf.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Transponder auf einer Fläche des elektrischen Kontaktelementes aufzubringen wie zu kleben. Als weitere Lösungsmöglichkeit ist vorgesehen, dass der Transponder in einer Bohrung des elektrischen Kontaktelementes angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Lehre ist jedoch auch geeignet, einen unzulässigen Verschleiß des elektrischen Kontaktelementes zu überwachen. So ist vorgesehen, dass der Transponder derart an und/oder in dem elektrischen Kontaktelement angeordnet ist, dass bei unzulässigem Verschleiß des elektrischen Kontaktelementes der Transponder funktionslos, also zerstört bzw. in einem Umfang beschädigt wird, dass Signale nicht mehr erzeugt werden können, die von der Identifikations-Auswertelektronik ausgelesen werden. In diesem Fall schaltet die Vorrichtung automatisch ab.
21 Februar 2008-48096 B Ferner besteht die Möglichkeit, dass bei Einsatz eines Transponders, dessen Signale temperaturabhängig sind, die Temperatur des elektrischen Kontaktelementes bzw. der Vorrichtung zu überwachen. Somit kann z. B. beim Überschreiten einer maximal zulässigen Betriebstemperatur ein Signal ausgelöst und/oder durch die Auswerteelektronik die Vorrichtung ausgeschaltet werden.
Die Erfindung zeichnet sich jedoch auch durch ein elektrisches Kontaktelement, wie Kohlebürste oder Schleifelement als Funktionselement für eine Vorrichtung, wie Motor, dadurch aus, dass in dem elektrischen Kontaktelement eine von dem Kontaktelement gesonderte mittels einer Identifikations- und Auswerteelektronik auswertbare Kodierung integriert ist.
Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung durch die Verwendung eines berührungslos mit einer Identifikations- und Auswerteelektronik auslesbaren RFID-Transponders als integralen Bestandteil eines aus Kohlenstoff bestehenden Kontaktelements zur Überprüfung dessen ordnungsgemäßer Spezifikation in Bezug auf eine mit dem Kontaktelement zu bestückende Vorrichtung aus. Dabei kann das Kontaktelement eine Kohlebürste, ein Schleifring oder ein Dichtungsring sein.
Weiter Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmen Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sonder auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Sende-Empfangseinheit und eines
Transponders,
Fig. 2 eine Kohlebürste mit Transponder und
Fig. 3 eine Dichtung mit Transponder.
21 Februar 2008-48096 B Um zu überprüfen, ob in Vorrichtungen wie Motoren, Pumpen, Stromabnehmern oder sonstigen Anordnungen und Geräten bestimmungsgemäße Funktionselemente, die aus Kohlenstoff bestehen oder diese enthalten, eingebaut sind, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Funktionselemente mit einer Kodierung versehen sind, die mittels einer Identifikations-Auswerteelektronik auslesbar ist. Durch die entsprechende Kodierung ist sichergestellt, dass weder bei der Montage falsche Funktionselemente eingebaut werden, noch dass zu einem späteren Zeitpunkt z.B. verschlissene oder beschädigte Funktionselemente durch solche ausgetauscht werden, die vom Hersteller nicht zugelassen werden. Insbesondere ist durch die diesbezügliche Maßnahme sichergestellt, dass unzulässigerweise kopierte Funktionselemente die Möglichkeit eröffnen, dass die Vorrichtung in Betrieb genommen wird, wodurch eine Gefährdung gegeben wäre.
Eine entsprechende Kodierung ermöglicht jedoch auch, dass die Vorrichtung dann außer Betrieb gesetzt wird, wenn eine Beschädigung oder ein unzulässiger Verschleiß erfolgt ist. In diesem Fall wird die Kodierung zerstört oder so beschädigt, dass von der Identifikations- und Auswertelektronik Signale nicht mehr auslesbar sind mit der Folge, dass die Identifikations- und Auswerteelektronik das zum Betrieb der Vorrichtung erforderliche Signal unterbricht oder ein Signal generiert mit der Folge, dass die Vorrichtung selbst außer Funktion gesetzt wird.
Bevorzugte Anwendungsbeispiele für entsprechende mit einer Kodierung versehene Funktionselemente sind den Fig. 2 und 3 zu entnehmen. So ist in Fig. 2 eine Kohlebürste 10 im Schnitt dargestellt, die axial verschiebbar in einer Halterung 12 führbar ist. Bei der Kohlebürste 10 handelt es sich beispielhaft um eine Schichtkohlebürste. Weist die Schichtkohlebürste 10 z.B. Abmessungen von üblichen Blockkohlebürsten auf, so besteht das Risiko, dass in dem Kohlehalter 12 keine Schichtkohlebürste, sondern eine normale Kohlebürste eingesetzt wird, wodurch die Funktionstüchtigkeit der mit der Kohlebürste bestückten Maschine beeinflusst werden würde.
Um diesbezügliche Fehler auszuschließen, weist die Kohlebürste 10 in einer ihrer Querseiten, und zwar im Ausführungsbeispiel der Seite 14, einen mit einer Kodierung beschriebenen Transponder 16 auf, dem in dem Träger 12 eine Sende-Empfangseinheit 18
21 Februar 2008-48096 B einer Identifikations- und Auswerteelektronik zugeordnet ist. Wird von der Sende- Empfangseinheit 18 und der nach geschalteten Identifikations- und Auswerteelektronik eine Kodierung festgestellt, die einer Kohlebürste entspricht, die als bestimmungsgemäß für den Träger 12 mit der den Träger 12 aufweisenden Maschine identifiziert wird, so wird von der Identifizierungs- und Auswerteelektronik ein Signal erzeugt, dass die Maschine freigibt, um diese in Betrieb setzen zu können.
In der Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Sender- Empfangseinheit 18 mit Antenne 20 sowie dem Transponder 16 mit Antenne 22 wiedergegeben. Der Transponder 16 umfasst des Weiteren einen Mikrochip 24. Der induktiv gekoppelte Transponder 16 wird passiv betrieben. Dies bedeutet, dass die zum Betrieb des Mikrochips 24 benötigte Energie durch die als Lesegerät zu bezeichnenden Sender- und Empfangseinheit 18 zur Verfügung gestellt wird. Von der Antenne 20 des Lesegeräts 18 wird hierzu üblicherweise ein starkes hochfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugt, welches den Querschnitt der Spulenfläche der Antenne 20 und den Raum um die Antenne 20 durchdringt. Da die Wellenlänge der verwendeten Frequenzbereiche um ein Vielfaches größer ist, als die Entfernung zwischen der Antenne 20 des Lesegeräts 18 und der Antenne 22 des Transponders 16, wird das elektromagnetische Feld als einfaches magnetisches Wechselfeld 26 behandelt, das die Antennenspule 22 des Transponders 16 durchdringt, so dass durch Induktion an der Antennenspule 22 des Transponders 16 eine Spannung erzeugt wird. Diese Spannung reicht zur Energieversorgung des Datenträgers (Mikrochip 24).
Wird ein resonanter Transponder in das magnetische Wechselfeld der Antenne 20 des Lesegeräts 18 gebracht, so entzieht dieser dem magnetischen Feld Energie. Die dadurch hervorgerufene Rückwirkung des Transponders auf der Antenne 20 des Lesegeräts 18 kann als transformierte Impedanz in der Antennenspule 20 des Lesegeräts 18 dargestellt werden. Das Ein- und Ausschalten eines Lastwiderstands der Antenne 22 des Transponders 16 bewirkt eine Veränderung der Impedanz und damit Spannungsänderung an der Antenne 20 des Lesegeräts 18.
21 Februar 2008-48096 B Dies entspricht in der Wirkung einer Amplitudenmodulation der Spannung der Antennenspule 20 des Lesegeräts 18 durch den entfernten Transponder 16. Steuert man das An- und Ausschalten des Lastwiderstands durch Daten, so können diese Daten vom Transponder 16 auf das Lesegerät 18 übertragen werden. Liegt eine entsprechende Resonanz und somit eine ordnungsgemäße Kodierung vor, so wird von der Identifikationsund Auswerteelektronik, in der das Lesegerät 18 integriert ist, ein Signal erzeugt, über das erwähntermaßen die Maschine, die die ordnungsgemäße Kohlebürste 10 enthält, betriebsbereit geschaltet werden kann. Entsprechende Überwachungseinrichtungen können in sämtlichen in der Maschine vorhandenen Kohlebürsten oder sonstigen Funktionselementen vorgesehen sein.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Transponder 16 derart in der Kohlebürste 10 integriert ist, dass ein Zerstören dann erfolgt, wenn die Kohlebürste 10 unzulässig verschlissen wird. In diesem Fall besteht keine Möglichkeit mehr, dass von dem Lesegerät 18 Informationen aus dem Transponder 16 ausgelesen werden mit der Folge, dass von der Identifikations- und Auswerteelektronik ein Signal zum Abschalten der Maschine generiert wird.
Wie sich aus der Fig. 2 ergibt, fluchtet die Außenseite des Transponders 16 mit einer Außenfläche der Kohlebürsten 10, so dass infolge dessen die Kohlebürste 10 in üblicher Art in dem Kohlehalter 12 geführt werden kann.
Alternativ besteht die Möglichkeit, dass der Transponder 16 in einer Bohrung der Kohlebürste 10 eingebracht wird, die z. B. mit Kohlenstoffmaterial verschlossen wird.
Ist ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Lehre bei stromübertragenden Funktionselementen zu sehen, die aus Kohlenstoff bestehen oder diesen enthalten, und insbesondere elektronische Kontaktelemente sind, so ist die erfindungs gemäße Lehre jedoch hierauf nicht beschränkt. Ein Einsatz z.B. bei Dichtungsringen 28 wie Gleitringdichtungen ist gleichfalls möglich, wie anhand der Fig. 3 verdeutlicht wird. Insoweit ist das anspruchsmäßig berücksichtigte Merkmal „elektronisches Kontaktelement" entsprechend zu werten.
21 Februar 2008-48096 B Um sicherzustellen, dass eine Welle 30 über eine herstellerseitig vorgegebene Dichtung 28 gegenüber einem Lager 32 abgedichtet ist, ist in der Dichtung 28 ein Transponder 34 integriert, dem entsprechend den Erläuterungen im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 ein Lesegerät 36 zugeordnet ist, das Bestandteil einer Identifikations- und Auswerteelektronik ist, um überprüfend feststellen zu können, ob es sich bei der Dichtung 28 um eine bestimmungsgemäße Dichtung handelt. Sollte dies nicht zutreffen, also von dem Lesegerät 36 nicht die zum Freigeben der Dichtung erforderliche Kodierung gelesen werden, so wird ein Signal generiert, das dem Nutzer anzeigt, dass die Dichtung 28 nicht den vorgegebenen Spezifizierungen entspricht oder gegebenenfalls beschädigt ist, so dass eine Überprüfung und Austausch erforderlich wird.
Des Weiteren bietet die erfindungsgemäße Lehre auch die Möglichkeit, eine Temperaturüberwachung eines Funktionselementes bzw. der das Funktionselement enthaltende Vorrichtung vorzunehmen, sofern ein Transponder eingesetzt wird, dessen Signale bzw. Art der Signale temperaturabhängig sind. In diesem Fall kann bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur wie einer Betriebstemperatur mittels der Auswerteelektronik die das Funktionselement enthaltende Vorrichtung ausgeschaltet werden.
Die anhand der Figuren erläuterten Beispiele einer Kohlebürste und einer Dichtung sind nicht schutzeinschränkend auszulegen. Vielmehr ist die erfindungsgemäße Lehre z. B. auch für Pumpenschieber oder Schleifleisten von Stromabnehmer anwendbar.
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Claims

PatentansprücheVorrichtung mit einem elektrischen Kontaktelement sowie ein solches
1. Vorrichtung, wie Motor oder Stromabnehmer, mit einem aus Kohlenstoff bestehenden oder diesen enthaltenden elektrischen Kontaktelement (10, 28), wie Kohlebürste oder Schleifleiste, dadurch gekennzeichnet, dass in dem elektrischen Kontaktelement (10, 28) eine von dem Kontaktelement gesonderte mittels einer Identifikations- und Auswerteelektronik auswertbare Kodierung integriert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierung als ein in oder an dem elektrischen Kontaktelement (10, 28) integrierter Transponder (16) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikations- und Auswerteelektronik einen Mikrocontroller umfasst mit einem Eingang, an dem eine Sende-Empfangseinheit (18) zum Auslesen der Kodierung des elektrischen Kontaktelementes (10, 28) angeschlossen ist, und mit zumindest einem Ausgang zur Erzeugung eines Signals.
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4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung zwischen Transponder (16, 34) und der Sende- Empfangseinheit (18, 36) auf RFID-Technik basiert.
5. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (16, 34) als Mikrochip ausgebildet ist bzw. einen solchen enthält.
6. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (16, 34) auf der Oberfläche des elektrischen Kontaktelementes (10, 28) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (16) in einer Aussparung des elektrischen Kontaktelementes (10) angeordnet ist und außenoberflächenseitig fluchtend zu einer Oberflächenseite (14) des elektrischen Kontaktelementes (10) verläuft.
8. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (16, 28) in einer Bohrung des elektrischen Kontaktelementes (10, 28) angeordnet ist.
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9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (16) derart an und/oder in dem elektrischen Kontaktelement (10, 28) angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass bei unzulässigem Verschleiß und/oder unzulässiger Beschädigung des elektrischen Kontaktelementes und/oder unzulässiger Temperatur des elektrischen Kontaktelementes bzw. der dieses entnehmenden Vorrichtung der Transponder funktionslos ist und/oder die Auswerteelektronik die Vorrichtung funktionslos setzt.
10. Elektrisches Kontaktelement (10, 28), wie Kohlebürste oder Schleifelement als Funktionselement für eine Vorrichtung, wie Motor, dadurch gekennzeichnet, dass in dem elektrischen Kontaktelement (10, 28) eine von dem Kontaktelement gesonderte mittels einer Identifikations- und Auswerteelektronik auswertbare Kodierung integriert ist.
11. Elektrisches Kontaktelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierung als ein in oder an dem elektrischen Kontaktelement (10, 28) integrierter Transponder (16) ausgebildet ist.
12. Elektrisches Kontaktelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikations- und Auswerteelektronik einen Mikrocontroller umfasst mit einem Eingang, an dem eine Sende-Empfangseinheit (18) zum Auslesen der Kodierung des elektrischen Kontaktelementes (10, 28) angeschlossen ist, und mit zumindest einem Ausgang der Erzeugung eines Signals.
13. Elektrisches Kontaktelement nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung zwischen Transponder (16, 34) und der Sende- Empfangseinheit (18, 36) auf RFID-Technik basiert.
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14. Elektrisches Kontaktelement nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (16, 34) als Mikrochip ausgebildet ist bzw. einen solchen enthält.
15. Elektrisches Kontaktelement nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (16, 34) auf der Oberfläche des elektrischen Kontaktelementes (10, 28) angeordnet ist.
16. Elektrisches Kontaktelement nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (16) in einer Aussparung des elektrischen Kontaktelementes (10) angeordnet ist und außenoberflächenseitig fluchtend zu einer Oberflächenseite (14) des elektrischen Kontaktelementes (10) verläuft.
17. Elektrisches Kontaktelement nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (16, 28) in einer Bohrung des elektrischen Kontaktelementes (10, 28) angeordnet ist.
18. Elektrisches Kontaktelement nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (16) derart an und/oder in dem elektrischen Kontaktelement (10, 28) angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass bei unzulässigem Verschleiß und/oder unzulässiger Beschädigung des elektrischen Kontaktelementes und/oder unzulässiger Temperatur des elektrischen Kontaktelementes bzw. der dieses entnehmenden Vorrichtung der Transponder funktionslos ist und/oder die Auswerteelektronik die Vorrichtung funktionslos setzt.
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19. Verwendung eines berührungslos mit einer Identifikations- und Auswerteelektronik auslesbaren RFID-Transponders als integraler Bestandteil eines aus Kohlenstoff bestehenden Kontaktelements zur Überprüfung dessen ordnungsgemäßer Spezifikation in Bezug auf eine mit dem Kontaktelement zu bestückende Vorrichtung.
20. Verwendung nach zumindest Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement eine Kohlebürste, eine Schleifkohle oder ein Dichtungsring ist.
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