WO2016079205A1 - Werkzeug mit einer vorrichtung zum erfassen von indikatoren für eine vorbeugende instandhaltung - Google Patents

Werkzeug mit einer vorrichtung zum erfassen von indikatoren für eine vorbeugende instandhaltung Download PDF

Info

Publication number
WO2016079205A1
WO2016079205A1 PCT/EP2015/077016 EP2015077016W WO2016079205A1 WO 2016079205 A1 WO2016079205 A1 WO 2016079205A1 EP 2015077016 W EP2015077016 W EP 2015077016W WO 2016079205 A1 WO2016079205 A1 WO 2016079205A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unit
tool
shaft
sensor unit
indicator value
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/077016
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl-Heinz Schoppe
Original Assignee
Mimatic Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102014116861.5 external-priority patent/DE102014116861B4/de
Application filed by Mimatic Gmbh filed Critical Mimatic Gmbh
Publication of WO2016079205A1 publication Critical patent/WO2016079205A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C3/00—Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles
    • G07C3/005—Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles during manufacturing process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B23Q17/0952—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B23Q17/0995—Tool life management
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/10—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting speed or number of revolutions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/12—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring vibration

Definitions

  • Tool with a device for detecting indicators for preventive maintenance
  • the present invention relates to a tool which has a carrier unit and a shaft rotatably mounted in the carrier unit.
  • Tools of the type mentioned are well known in the art. Any type of rotary tool in which a rotating component, herein called a shaft, is rotatably mounted in another component, called a carrier unit, is a tool in the sense of the present invention. Examples of tools include
  • Milling tools cutting tools, grinding tools and
  • devices for detecting indicators for preventive maintenance are also known in the prior art. These devices are devices that wear indicators or
  • Detecting indicators for preventive maintenance in the sense of the present invention may also be referred to as state detectors which capture a state of the object and
  • the indicator is the operating hours and the associated indicator value is the number of hours worked.
  • the preventive maintenance is performed when a predetermined number of operating hours is reached. At the preventive
  • Maintenance is, for example, an oil change.
  • An energy supply of the operating hours counter is via the
  • On-board electrics of the motor vehicle The number of operating hours is displayed in the dashboard of the vehicle and can be read there. Other operating hours counters work for a long time
  • vibration meters are known from the prior art, which are used in helicopters. As the operating time increases, highly stressed drive parts of the helicopter, for example its rotor and drive shaft, cause a vibration pattern of these components to change.
  • the vibration meter records the vibration pattern, comparing it with a stored one
  • Oscillation pattern and provides a value indicating whether a preventive maintenance must be performed. This value can be read out by means of a read-out device.
  • Vibration meter via the on-board electrics of the helicopter Vibration meter via the on-board electrics of the helicopter.
  • the prior art also includes tools, in particular
  • the transponder is used to recognize the tool.
  • the machine tool recognizes the tool when it is attached to a spindle of the machine tool.
  • the RFID Radio Frequency Identification
  • Readout device can be detected, standby hours for the
  • the transponder is usually passive, so it does not need an active power supply unit. However, this has the consequence that the transponder is only active when it is activated by the reader. Continuous recording of operating hours is therefore not possible.
  • the Device will operate in a self-sufficient manner for a period longer than a maintenance interval.
  • the maintenance interval is between one and ten years.
  • To bridge such Long maintenance intervals would require a battery of considerable size.
  • the battery should have a diameter of less than 25 mm and a height of less than 12 mm.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a tool of the type mentioned, whose
  • the invention proposes a tool of the type mentioned, wherein the tool comprises a device for detecting indicators for preventive maintenance of the tool, comprising: a sensor unit for measuring a physical quantity, which is provided with an indicator for a preventive Maintenance is associated; a signal processing unit for
  • Communication unit for sending the indicator value to a
  • the power supply unit for supplying the device with electrical energy, the power supply unit having a first power supply device that is different from a battery, and / or the device
  • Power management unit wherein the power management unit is designed to activate and deactivate the device or one or more units of the device.
  • Energy supply device that is not a battery, provides great advantage in the long term sufficient electrical energy ready to the
  • the power management unit controls or regulates energy flows from the
  • Power supply unit to the units of the device to a power consumption of the device in response to a
  • the device according to the invention is already arranged at the factory or in the tool, which is to be monitored, arranged or retrofitted. With great advantage, the device monitors the actual state of wear of the tool and generates corresponding indicator values on the basis of which timely maintenance and servicing can be scheduled and carried out. Damage as well as superfluous maintenance are avoided, so that a continuous and thus economical operation is ensured.
  • Energy supply unit ensures a long-term reliable Function of the device and thus a reliable detection of the state of wear of the tool.
  • the invention provides that the first
  • the induction module is well suited since it always provides electrical energy when the shaft rotates relative to the carrier unit, in other words when the tool is in operation and must be logically monitored.
  • the induction module extracts the electrical energy from the rotational movement of the shaft, wherein the rotational movement of the shaft is introduced and maintained from the outside, so that an energy reservoir for obtaining electrical energy is fed from the outside and thus basically unlimited.
  • the induction module comprises a conductor arrangement in which electrical currents are induced. A trained as an antenna first
  • Power supply device is particularly suitable for those constellations in which an electromagnetic field is available, via which the electrical energy can be obtained to supply the device.
  • the first power supply device may also be a battery or a rechargeable battery, in particular if the device comprises a power management unit. It proves to be very advantageous according to the invention that the
  • Power supply device comprises. The first
  • Power supply device and the second Power supply device may be identical, but are usually designed differently.
  • the presence of a second power supply device and optionally further power supply devices makes it possible that the device is operated with an energy mix, which optionally in the course of a
  • Energy management is controlled or regulated as needed.
  • Carrier unit rotates, and the induction module provides electrical energy for the sensor unit just when the shaft rotates relative to the carrier unit.
  • Carrier unit acting induction module for providing electrical energy from a rotational movement of the shaft relative to the carrier unit, an antenna for receiving electrical energy from the read-out device, a capacitor, an accumulator or a battery.
  • induction module and antenna Induction module and capacitor; Induction module and accumulator; Induction module and battery; Induction module, antenna and capacitor; Induction module, antenna and accumulator; and induction module, antenna and battery.
  • the energy management unit receiving activity signals from the units of the device, the activity signals deposited with
  • Energy consumption is in particular a minimum energy consumption.
  • Deactivating may include stages selected from the group consisting of: Full-On; Stand-by; Suspend; Sleep; and full-off.
  • Signal processing unit comprises an analog-to-digital converter for converting the signal into a digital signal, a clock and a computing module for calculating the indicator value from the digital signal. Due to the in the signal processing unit and thus in the
  • Device integrated processing of measurement signals or raw data into a ready-processed indicator value represents the
  • the signal processing unit does not include an analog-to-digital converter.
  • the calculation module is for
  • the signal of the sensor unit may be an analog signal or a digital signal.
  • the memory unit has a first memory for storing tool-related data and a second memory for storing the indicator value. This division or, where appropriate, multiple division of
  • Storage unit allows a clear allocation, but also clear separation of the data.
  • the tool-related data such as the tool, the identification number, the
  • the first memory and the second memory are independently selected from the group consisting of: Read Only Memory (ROM); Programmable Read Only Memory (PROM); Erasable Programmable Read Only Memory (EPROM); and Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM).
  • ROM Read Only Memory
  • PROM Programmable Read Only Memory
  • EPROM Erasable Programmable Read Only Memory
  • EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
  • Communication unit has an antenna for sending the indicator value to the reader by means of Near Field Communication (NFC) -, Radio Frequency Identification (RFID) - or Bluetooth technology.
  • NFC Near Field Communication
  • RFID Radio Frequency Identification
  • Bluetooth Such a wireless transmission of the indicator value
  • the communication unit has an antenna for transmitting the indicator value and optionally further data to the readout device by means of NFC technology.
  • the communication unit has a plug with electrically conductive contacts in order to send the indicator value and optionally further data to the read-out device. This wired alternative is useful, for example, when the tool is surrounded by strong electromagnetic fields.
  • the device comprises one or more sensor units, which are independently selected from the group consisting of: sensor unit for qualitatively detecting a rotational movement of the shaft relative to the
  • a device comprising a sensor unit for quantitatively detecting a rotational movement of the shaft relative to the carrier unit and a sensor unit for detecting a temperature is particularly suitable for capturing highly relevant preventive maintenance indicators, namely operating hours and temperature. Exemplary indicators are the life of the tool, the operating time of the tool, the speed of the shaft, the
  • the sensor unit For detecting the indicator or the indicators, the sensor unit has a measuring arrangement which is selected from the group consisting of: magnet in operative connection with an induction loop;
  • Permanent magnet in operative connection with an induction loop; Hall element; Thermocouple; Piezo element; Chain of electrical resistances; potentiometer; Sliding contacts; bimetallic strip; Induction coil; pH electrode; and light emitting diode operatively connected to a
  • the induction loop may be formed as an induction coil.
  • the magnet or permanent magnet in operative connection with the induction loop or by means of the Hall element is the
  • thermocouple By means of the thermocouple or by means of the bimetallic strip, the temperature of the shaft or the tool can be measured.
  • piezoelectric element By means of the piezoelectric element, the vibration behavior of the wave can be measured.
  • chain of electrical resistances By means of the potentiometer or by means of the induction coil, electrical or magnetic properties of the shaft or of the lubricant of the shaft can be measured.
  • Lubricant of the shaft measurable.
  • the light-emitting diode in operative connection with the photodiode is a physical expansion of the shaft or the carrier unit, a surface finish of the shaft or the carrier unit or a turbidity of the lubricant by Impurities or abrasion measurable.
  • the mentioned uses of the measuring arrangements are merely exemplary and in no way
  • Measurements to measure physical quantities directly or indirectly which can be used to detect indicators for preventive maintenance of objects.
  • the device with the exception of sensor units and acting between the shaft and the carrier unit induction modules has a volume of less than 3 cm 3 .
  • the device has a volume of less than 2 cm 3 , in particular a volume of 1, 75 cm 3 .
  • Such miniaturized devices can be used without problems even in compactly designed tools, without these having to be redesigned with separate provision of space for the device.
  • the tool is selected from the group consisting of: tool for a
  • Machine tool milling tool; Grinding tool and drilling tool.
  • the tool for a machine tool is optionally powered by the machine tool with energy.
  • the tool has any device for detecting indicators for preventive maintenance.
  • the reliability of the detection of the indicators can not be guaranteed to the extent as for a device according to the As described above, however, any device is more effective than any device. Without a tool to record predictive tool maintenance indicators, it would be necessary to resort to the conventional, often inaccurate, scheduling methods of maintenance or to await a claim.
  • the tool is part of a system, in addition to the tool a
  • the reader includes an antenna for receiving the reader
  • NFC Network Communication
  • RFID Radio Frequency Identification
  • Bluetooth Bluetooth
  • the indicator value can be stored and the indicator value can be transmitted to the read-out device.
  • the device is particularly preferably independent of a battery or preferably only secondarily dependent on a battery or primarily dependent on a battery. Especially in the case of primary
  • the power management unit reduces the power consumption of the device to a level at which the
  • Device with a relatively small battery is energy self-sufficient for a long time.
  • Such a device represents with great advantage a compact, energy self-sufficient and decentralized device for detecting indicators for preventive maintenance and thus forms an essential element for a compact and long-term energy self-sufficient system.
  • the communication unit of the device is connected to the antenna of the
  • An antenna of the communication unit and the antenna of the read-out device are preferably designed such that the indicator value and optionally Further data via NFC, RFID or Bluetooth technology are transmitted.
  • the antennas are designed to transmit the indicator value and optionally further data by means of NFC technology. Due to the wireless connection of
  • Reader is an NFC-enabled mobile phone. Many types of
  • Smartphones are NFC-enabled mobile phones and are in widespread use today so that a device compatible with the device is basically already present.
  • Data exchange between the device and the readout device requires only a corresponding application (app), which is installed on the NFC-enabled mobile phone.
  • the read-out indicator value and, if applicable, further data of the tool are stored on the NFC-capable mobile phone and either centrally combined with indicator values and, if necessary, further data from other tools on the NFC-capable mobile phone or forwarded to a central computer. In the latter case, the NFC-capable
  • Mobile phone as a relay station for the secure transmission of data over long distances.
  • the readout device may include an antenna for receiving the indicator value and, optionally, further data from the
  • Communication unit a tablet computer, a shelf for storing the objects, a lock for passing the tools or a machine tool.
  • an application is stored in a memory of the readout device, wherein the app is a graphical representation of at least one indicator and an associated indicator value.
  • the app presents two or more indicators and associated indicator values simultaneously, such as operating hours, temperature and
  • the representation of the indicator by means of a word or symbol and the representation of the associated done
  • Indicator value by means of a traffic light-like display. If the traffic light indicator shows green, this means that the indicator value lies within a permissible working range for the corresponding indicator. If the traffic light-type indicator shows yellow, this means that the indicator value is within a range of the permissible working range for the
  • the app allows a user intuitive overview of the relevant indicators and thus a wear or load condition of the tool.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a tool according to a first embodiment of the present invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of the tool according to a second embodiment of the present invention
  • Fig. 3 is a schematic representation of the tool according to a third embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 is a schematic representation of the tool according to a fourth embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a tool 2 according to a first embodiment of the present invention.
  • the tool 2 has a carrier unit 3 and a shaft 4 rotatably mounted in the carrier unit 3. It is essential to the invention that the
  • Tool 2 has a device 1 for detecting indicators for preventive maintenance of the tool 2,
  • Device 1 is for detecting indicators for preventive maintenance of the tool 2.
  • the device 1 is arranged inside the tool 2 and comprises a sensor unit 5 for measuring a physical quantity associated with a predictive maintenance indicator, a signal processing unit 6 for
  • Communication unit 8 for sending the indicator value to a
  • the Reader 9 and a power supply unit 10 for supplying the device 1 with electrical energy.
  • Power supply unit 10 has a first
  • Power supply device 1 which is formed differently from a battery.
  • the first power supply device 1 1 has an induction module acting between the shaft 4 and the carrier unit 3 for providing electrical energy from a rotational movement of the shaft 4 relative to the carrier unit 3.
  • the power supply unit 10 has a second one in addition to the first power supply device 11
  • the device 1 comprises a
  • Power management unit 14 wherein the power management unit 14 for activating and deactivating the device 1 and a plurality of units of the device 1 is formed independently of each other.
  • the power management unit 14 receives activity signals from the units of the device 1, compares the activity signals with
  • the sensor unit 5 has completed a measurement, sends the memory unit 7 after the storage of the
  • Indicator value for this measurement a corresponding activity signal to the power management unit 14.
  • the power management unit 14 compares this activity signal with stored activity data, by which, for example, it is determined that a next measurement is to take place in 20 seconds.
  • the power management unit 14 then generates, for example, switching signals which the sensor unit 5 and the memory unit 7
  • Signal processing unit 6 comprises an analog-to-digital converter for converting the signal into a digital signal, a clock generator and a calculation module for calculating the indicator value from the digital signal.
  • the signal processing unit 6 does not include an analog-to-digital converter, the computing module for calculating the indicator value being formed directly from the signal of the sensor unit 5.
  • An analog-to-digital converter is obsolete, in particular, when the signal of the sensor unit 5 is already a digital signal.
  • the Memory unit 7 has a first memory for storing object-related data and a second memory for
  • the communication unit 8 has an antenna for transmitting the indicator value to the readout device 9 by means of NFC technology. Accordingly, the reader 9 is designed as an NFC-enabled device, in particular NFC-enabled mobile phone.
  • Reader 9 simultaneously forms the antenna for receiving electrical energy from the reader 9. Die
  • Signal processing unit 6 the memory unit 7 and the
  • Communication unit 8 are arranged on a rectangular board with a length of about 25 mm and a width of about 10 mm.
  • An alternative shaped board is circular and has a diameter of about 18 mm.
  • the sensor unit 5 is designed as a sensor unit for quantitatively detecting a rotational movement of the shaft 4 relative to the carrier unit 3 and has a measuring arrangement as a
  • Permanent magnet in operative connection with an induction loop on.
  • a measuring arrangement in which both the
  • the shaft 4 does not have a
  • the induction loop may be shaped as an induction coil.
  • the sensor unit 5 is cylindrical
  • the sensor unit 5 is about 0.1 mm from the shaft
  • the measuring arrangement simultaneously forms the induction module of the first power supply device 11.
  • the measuring arrangement of the sensor unit 5 and the induction module of the first power supply device 1 1 are separate from each other
  • the device 1 Due to the sensor unit 5 for quantitative detection a rotation of the shaft 4 relative to the carrier unit 3, the device 1 is a tachometer and operating hours counter.
  • the tool 2 is preferably a power tool for a
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the tool 2 according to a second embodiment of the present invention.
  • the second embodiment of the invention is very similar to the first
  • Embodiment of the invention constructed. In the second
  • the device 1 comprises in addition to the sensor unit 5 for quantitatively detecting a rotational movement of the shaft 4 relative to the support unit 3, a further sensor unit 13.
  • the sensor unit 13 is a sensor unit for detecting a
  • the sensor unit 5 is arranged next to the board, the
  • Sensor unit 13 on the board.
  • the sensor unit 13 could also be arranged next to the circuit board in the vicinity of the shaft 4, for example, directly next to the sensor unit 5.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the tool 2 according to a third embodiment of the present invention.
  • the third embodiment of the invention is very similar to the first one
  • the second power supply device 12 has a battery whose diameter is approximately equal to 6 mm and whose height is approximately equal to 3 mm.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the tool 2 according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the fourth embodiment of the invention is very similar to the first Embodiment of the invention constructed.
  • the device 1 is arranged substantially outside the tool 2 and in particular fastened to the outside of the tool 2.
  • Only the sensor unit 5 is arranged within the tool 2 near the shaft 4.
  • the communication unit 8 for sending the indicator value and optionally further data to the
  • Reader 9 has electrically conductive contacts.
  • the reader 9 is designed as a Personal Digital Assistant (PDA).
  • PDA Personal Digital Assistant
  • the communication unit 8 has an antenna for transmitting the
  • the readout device 9 is designed as an RFI D-capable device.
  • the tool 2 is preferably a driven tool for a machine tool.
  • Power supply units and readout devices are intended to be disclosed individually in the application documents and to be encompassed by the present invention.
  • Device 1 for detecting indicators for preventive maintenance of objects comprising a carrier unit 3 and a in the carrier unit 3 rotatably mounted shaft 4, comprising a sensor unit 5 for measuring a physical quantity associated with a predictive maintenance indicator, a signal processing unit 6 for calculating an indicator value from a signal of the sensor unit 5, a memory unit 7 for storing of the indicator value, a
  • Communication unit 8 for sending the indicator value to a readout device 9 and a power supply unit 10 for
  • the power supply unit 10 has a first power supply device 1 1, which is formed differently from a battery, and / or that the device 1 comprises a power management unit 14, wherein the
  • Power management unit 14 is designed to activate and deactivate the device 1 or one or more units of the device 1.
  • Device 1 characterized in that the first power supply device 1 1 acting between the shaft 4 and the carrier unit 3 induction module for providing electrical energy from a rotational movement of the shaft 4 relative to the carrier unit 3 or an antenna for receiving electrical energy has from the reader 9.
  • Power supply device 1 1 a second
  • Power supply device 12 has.
  • the signal processing unit 6 is an analogue to digital converter for converting the signal into a digital signal, a clock generator and a calculation module for calculating the
  • Indicator value from the digital signal has.
  • the memory unit 7 has a first memory for storing object-related data and a second memory for storing the indicator value.
  • Device 1 according to one of the preceding figures, characterized in that the communication unit 8 has an antenna for transmitting the indicator value to the readout device 9 by means of Near Field Communication (NFC), Radio Frequency Identification (RFID) - or Bluetooth technology.
  • NFC Near Field Communication
  • RFID Radio Frequency Identification
  • Device 1 according to one of the preceding figures, characterized in that the device 1 one or more
  • Sensor units 5 which are independently selected from the group consisting of: sensor unit for qualitatively detecting a rotational movement of the shaft relative to the carrier unit;
  • the sensor unit 5 has a measuring arrangement which is selected from the group consisting of: magnet in operative connection with an induction loop; Permanent magnet in
  • Thermocouple Piezo element; Chain of electrical resistances;
  • Sensor units 5 and acting between the shaft 4 and the carrier unit 3 induction modules has a volume of less than 3 cm 3 .
  • Device 1 according to one of the preceding figures, characterized in that the object is selected from the group consisting of: tool 2; Tool for one Machine tool; milling tool; Cutting tool;
  • Grinding tool drilling; Transmission; Transmission of a land, air or water vehicle; Crankshaft arrangement of a land, air or water vehicle; Fan of a land, air or
  • Watercraft Suspension of a land vehicle; Turbine of a power plant; Generator of a power plant; and a computer fan.
  • Tool having a support unit 3 and a rotatably mounted in the support unit 3 shaft 4, characterized in that the tool comprises a device 1 for detecting indicators for preventive maintenance according to one of the numbers 1 to 1 1.
  • System comprising a device 1 for detecting indicators for preventive maintenance and a read-out device 9, characterized in that the device 1 is formed according to one of the numbers 1 to 12 and the read-out device 9 is an antenna for receiving the indicator value from the communication unit using Near Field Communication (NFC), Radio Frequency
  • NFC Near Field Communication
  • Reader 9 is an NFC-enabled mobile phone.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug (2) mit einer Trägereinheit (3) und einer drehbaren Welle (4). Um ein solches Werkzeug (2) anzugeben, das hinsichtlich einer tatsächlichen Fälligkeit einer vorbeugenden Instandhaltung überwachbar ist, wird vorgeschlagen, dass das Werkzeug (2) eine Vorrichtung (1) zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung aufweist, umfassend: eine Sensoreinheit (5) zum Messen einer physikalischen Größe, die mit einem Indikator assoziiert ist; eine Signalverarbeitungseinheit (6) zum Berechnen eines Indikatorwertes aus einem Signal der Sensoreinheit (5); eine Speichereinheit (7) zum Speichern des Indikatorwertes; eine Kommunikationseinheit (8) zum Senden des Indikatorwertes an ein Auslesegerät (9); und eine Energieversorgungseinheit (10) zum energetischen Versorgen der Vorrichtung (1), wobei die Energieversorgungseinheit (10) eine erste Energieversorgungsvorrichtung (11) aufweist, die von einer Batterie verschieden ausgebildet ist, und/oder die Vorrichtung (1) eine Energieverwaltungseinheit (14) umfasst, wobei die Energieverwaltungseinheit (14) zum Aktivieren und Deaktivieren der Vorrichtung (1) oder einer oder mehrerer Einheiten der Vorrichtung (1) ausgebildet ist.

Description

BESCHREIBUNG
Werkzeug mit einer Vorrichtung zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug, das eine Trägereinheit und eine in der Trägereinheit drehbar gelagerte Welle aufweist.
Werkzeuge der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Jede Art von drehenden Werkzeugen, bei denen ein drehendes Bauteil, hierin Welle genannt, in einem weiteren Bauteil, hierin Trägereinheit genannt, drehbar gelagert ist, ist ein Werkzeug im Sinne der vorliegenden Erfindung. Beispiele für Werkzeuge umfassen
Fräswerkzeuge, Schneidwerkzeuge, Schleifwerkzeuge und
Bohrwerkzeuge. Für solche und andere Werkzeuge ist es sehr
erstrebenswert, den tatsächlichen Ermüdungszustand oder
Verschleißzustand des Werkzeuges zu erfassen, um einerseits rechtzeitig vor einem Schadensfall eine vorbeugende Instandhaltung durchführen zu können und andererseits eine verfrühte und damit im Prinzip überflüssige Instandhaltung zu vermeiden.
Des Weiteren sind auch Vorrichtungen zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung im Stand der Technik bekannt. Diese Vorrichtungen sind Vorrichtungen, die Verschleißindikatoren oder
Verbrauchsindikatoren erfassen, die anzeigen, dass eine vorbeugende Instandhaltung oder Wartung eines Gegenstandes erforderlich ist.
Selbstverständlich sind diese Vorrichtungen ebenfalls geeignet, um in einem Schadensfall eine Instandhaltung oder Wartung anzuzeigen, die nicht vorbeugend beziehungsweise präventiv ist. Vorrichtungen zum
Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung im Sinne der vorliegenden Erfindung können auch als Zustandserfasser bezeichnet werden, die einen Zustand des Gegenstandes erfassen und
gegebenenfalls über einen Zeitraum hinweg überwachen.
Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise Betriebsstundenzähler bekannt. Solche Betriebsstundenzähler werden oftmals bei
landwirtschaftlichen Kraftfahrzeugen eingesetzt. Im Fall eines
Betriebsstundenzählers sind der Indikator die Betriebsstunden und der zugehörige Indikatorwert die Anzahl an geleisteten Betriebsstunden. Die vorbeugende Instandhaltung wird durchgeführt, wenn eine vorbestimmte Anzahl an Betriebsstunden erreicht ist. Bei der vorbeugenden
Instandhaltung handelt es sich beispielsweise um einen Ölwechsel. Eine Energieversorgung des Betriebsstundenzählers erfolgt über die
Bordelektrik des Kraftfahrzeuges. Die Anzahl an Betriebsstunden wird im Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges angezeigt und kann dort abgelesen werden. Andere Betriebsstundenzähler arbeiten für lange Zeit
energieautark und weisen deshalb eine relativ große Batterie auf, sodass solche Betriebsstundenzähler ein Raumerfordernis von mindestens 35 cm3 haben. Bei kompakt konstruierten Maschinen, Werkzeugen oder Fahrzeugen führt das dazu, dass der Betriebsstundenzähler nicht eingesetzt werden kann oder dass die Maschinen, Werkzeuge oder Fahrzeuge unter gesonderter Bereitstellung von Raum für den
Betriebsstundenzähler umkonstruiert werden müssen.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Vibrationsmesser bekannt, die bei Hubschraubern eingesetzt werden. Mit zunehmender Betriebsdauer ermüden hoch belastete Antriebsteile des Hubschraubers, beispielsweise dessen Rotor und Antriebswelle, wodurch sich ein Schwingungsmuster dieser Bauteile verändert. Der Indikator für eine vorbeugende
Instandhaltung ist das Schwingungsmuster. Der Vibrationsmesser erfasst das Schwingungsmuster, vergleicht es mit einem hinterlegten
Schwingungsmuster und stellt einen Wert bereit, der anzeigt, ob eine vorbeugende Instandhaltung durchgeführt werden muss. Dieser Wert kann mittels eines Auslesegerätes ausgelesen werden. Die
Kommunikation zwischen dem Vibrationsmesser und dem Auslesegerät erfolgt mittels eines BUS-Systems. Eine Energieversorgung des
Vibrationsmessers erfolgt über die Bordelektrik des Hubschraubers.
Zum Stand der Technik zählen auch Werkzeuge, insbesondere
angetriebene Werkzeuge für Werkzeugmaschinen, die mit einem Radio Frequency Identification (RFID)-Transponder ausgestattet sind. Der Transponder dient zum Erkennen des Werkzeuges. Beispielsweise erkennt die Werkzeugmaschine das Werkzeug, wenn es an einer Spindel der Werkzeugmaschine befestigt wird. Hierzu weist die
Werkzeugmaschine ein Auslesegerät auf. Auf der Grundlage der Zeiten, in denen das Werkzeug an der Spindel befestigt ist und von dem
Auslesegerät erkannt wird, können Bereitschaftsstunden für das
Werkzeug berechnet werden. Allerdings stimmen die Bereitschaftsstunden regelmäßig nicht mit den tatsächlich geleisteten Betriebsstunden überein, da die Spindel oftmals kein eigenes Auslesegerät aufweist. Der
Transponder ist zumeist passiv ausgebildet, sodass er keine aktive Energieversorgungseinheit benötigt. Dies hat jedoch zur Folge, dass der Transponder lediglich dann aktiv ist, wenn er von dem Auslesegerät aktiviert wird. Eine kontinuierliche Erfassung der Betriebsstunden ist damit nicht möglich.
Um eine Vorrichtung zum Erfassen eines Indikators für eine vorbeugende Instandhaltung, beispielsweise der Betriebsstunden, bei einem Werkzeug ohne eigene Energieversorgungseinheit bereitzustellen, muss die
Vorrichtung energieautark funktionieren, und zwar über einen Zeitraum, der länger ist als ein Instandhaltungsintervall. Je nach Einsatzhäufigkeit und -dauer des Werkzeuges beträgt das Instandhaltungsintervall beispielsweise zwischen ein und zehn Jahren. Zur Überbrückung solch lange Instandhaltungsintervalle wäre eine Batterie von erheblicher Größe erforderlich. Da jedoch der zur Anordnung einer Batterie zur Verfügung stehende Raum innerhalb eines an sich äußerst kompakt konstruierten Werkzeuges sehr begrenzt ist, scheiden Batterien mit einem nicht vernachlässigbaren Raumerfordernis aus. Die Batterie sollte einen Durchmesser von kleiner 25 mm und eine Höhe von kleiner 12 mm aufweisen.
Im Zuge der industriellen Weiterentwicklung ist eine Bereitstellung von fertig verarbeiteten Informationen über fertigungstechnische Teile, Gruppen und Anlagen durch die Teile, Gruppen und Anlagen selbst anvisiert („Industrie 4.0"). Die Informationen werden dezentral generiert und bereitgestellt, um anschließend zentral zusammengefasst und weiterverarbeitet zu werden. Das Ziel ist eine intelligente Fabrik. Eine intelligente Fabrik arbeitet insbesondere ökonomisch. Hierzu zählt, dass Wartungen und Instandhaltungen nur dann durchgeführt werden, wenn sie tatsächlich erforderlich sind, um Kosten und Betriebsstillstände gering zu halten. Andererseits ist es wichtig, dass Wartungen und Instandhaltungen stattfinden, bevor ein Schadensfall auftritt, um nicht vorhersehbare Betriebsstillstände in Form von nicht geplanten Wartungen und
Instandhaltungen zu vermeiden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Werkzeug der eingangs genannten Art anzugeben, dessen
Verschleißzustand zuverlässig und langfristig erfasst wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Werkzeug der eingangs genannten Art vor, wobei das Werkzeug eine Vorrichtung zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung des Werkzeuges aufweist, umfassend: eine Sensoreinheit zum Messen einer physikalischen Größe, die mit einem Indikator für eine vorbeugende Instandhaltung assoziiert ist; eine Signalverarbeitungseinheit zum
Berechnen eines Indikatorwertes aus einem Signal der Sensoreinheit; eine Speichereinheit zum Speichern des Indikatorwertes; eine
Kommunikationseinheit zum Senden des Indikatorwertes an ein
Auslesegerät; und eine Energieversorgungseinheit zum Versorgen der Vorrichtung mit elektrischer Energie, wobei die Energieversorgungseinheit eine erste Energieversorgungsvorrichtung aufweist, die von einer Batterie verschieden ausgebildet ist, und/oder die Vorrichtung eine
Energieverwaltungseinheit umfasst, wobei die Energieverwaltungseinheit zum Aktivieren und Deaktivieren der Vorrichtung oder einer oder mehrerer Einheiten der Vorrichtung ausgebildet ist. Die erste
Energieversorgungseinrichtung, die keine Batterie ist, stellt mit großem Vorteil langfristig ausreichend elektrische Energie bereit, um die
Vorrichtung kontinuierlich zu betreiben, jedoch ohne den Raum einer großen Batterie zu erfordern. Alternativ oder zusätzlich steuert oder regelt die Energieverwaltungseinheit Energieströme von der
Energieversorgungseinheit zu den Einheiten der Vorrichtung, um einen Energieverbrauch der Vorrichtung in Abhängigkeit von einem
Betriebszustand der Vorrichtung zu minimieren, sodass eine voluminöse Batterie überflüssig ist. Insofern ist eine kompakte Bauweise der
Vorrichtung möglich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bereits werkseitig an oder in dem Werkzeug, das es zu überwachen gilt, angeordnet oder nachrüstbar ausgebildet. Mit großem Vorteil überwacht die Vorrichtung den tatsächlichen Verschleißzustand des Werkzeuges und generiert entsprechende Indikatorwerte, auf deren Basis rechtzeitige Wartungen und Instandhaltungen terminiert und durchgeführt werden können. Schadensfälle als auch überflüssige Wartungen werden vermieden, sodass ein kontinuierlicher und damit ökonomischer Betrieb gesichert ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der
Energieversorgungseinheit gewährleistet eine langfristig zuverlässige Funktion der Vorrichtung und damit eine zuverlässige Erfassung des Verschleißzustandes des Werkzeuges.
Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste
Energieversorgungsvorrichtung ein zwischen der Welle und der
Trägereinheit wirkendes Induktionsmodul zum Bereitstellen von
elektrischer Energie aus einer Drehbewegung der Welle relativ zu der Trägereinheit oder eine Antenne zum Empfangen von elektrischer Energie von dem Auslesegerät aufweist. Um einen langfristigen Betrieb der Vorrichtung sicherzustellen, eignet sich das Induktionsmodul bestens, da es immer dann elektrische Energie bereitstellt, wenn sich die Welle relativ zu der Trägereinheit dreht, mit anderen Worten wenn das Werkzeug in Betrieb ist und folgerichtig zu überwachen ist. Das Induktionsmodul gewinnt die elektrische Energie aus der Drehbewegung der Welle, wobei die Drehbewegung der Welle von außen eingeleitet und aufrechterhalten wird, sodass ein Energiereservoir zum Gewinnen von elektrischer Energie von außen gespeist wird und damit dem Grunde nach unbegrenzt ist. Das Induktionsmodul umfasst eine Leiteranordnung, in der elektrische Ströme induziert werden. Eine als Antenne ausgebildete erste
Energieversorgungsvorrichtung ist für solche Konstellationen besonders geeignet, bei denen ein elektromagnetisches Feld zur Verfügung steht, über das die elektrische Energie zum Versorgen der Vorrichtung bezogen werden kann. Die erste Energieversorgungsvorrichtung kann auch eine Batterie oder ein Akkumulator sein, insbesondere wenn die Vorrichtung eine Energieverwaltungseinheit umfasst. Es erweist sich erfindungsgemäß als sehr vorteilhaft, dass die
Energieversorgungseinheit zusätzlich zu der ersten
Energieversorgungsvorrichtung eine zweite
Energieversorgungsvorrichtung aufweist. Die erste
Energieversorgungsvorrichtung und die zweite Energieversorgungsvorrichtung können identisch ausgebildet sein, sind in der Regel aber unterschiedlich ausgebildet. Das Vorhandensein einer zweiten Energieversorgungsvorrichtung und gegebenenfalls weiterer Energieversorgungsvorrichtungen ermöglicht es, dass die Vorrichtung mit einem Energiemix betrieben wird, der optional im Zuge eines
Energiemanagements bedarfsgerecht gesteuert oder geregelt wird.
Insbesondere sind verschiedene Einheiten der Vorrichtung
unterschiedlichen Energieversorgungsvorrichtungen zugeordnet.
Beispielsweise ist die Sensoreinheit einer ersten
Energieversorgungsvorrichtung zugeordnet, die ein Induktionsmodul umfasst, da die Sensoreinheit elektrische Energie zum Messen der physikalischen Größe benötigt, wenn sich die Welle relativ zu der
Trägereinheit dreht, und das Induktionsmodul gerade dann elektrische Energie für die Sensoreinheit bereitstellt, wenn sich die Welle relativ zu der Trägereinheit dreht.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die zweite
Energieversorgungsvorrichtung ein zwischen der Welle und der
Trägereinheit wirkendes Induktionsmodul zum Bereitstellen von elektrischer Energie aus einer Drehbewegung der Welle relativ zu der Trägereinheit, eine Antenne zum Empfangen von elektrischer Energie von dem Auslesegerät, einen Kondensator, einen Akkumulator oder eine Batterie aufweist. Um eine ausreichend lange energetische
Unabhängigkeit der Vorrichtung bei gleichzeitig kompakter Bauweise der Vorrichtung zu gewährleisten, sind die folgenden Kombinationen von Energieversorgungsvorrichtungen besonders geeignet: Induktionsmodul und Antenne; Induktionsmodul und Kondensator; Induktionsmodul und Akkumulator; Induktionsmodul und Batterie; Induktionsmodul, Antenne und Kondensator; Induktionsmodul, Antenne und Akkumulator; und Induktionsmodul, Antenne und Batterie. In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Energieverwaltungseinheit Aktivitätssignale von den Einheiten der Vorrichtung empfangend, die Aktivitätssignale mit hinterlegten
Aktivitätsdaten vergleichend und in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleiches Schaltsignale zum Aktivieren und Deaktivieren der
Vorrichtung oder einer oder mehrerer Einheiten der Vorrichtung
erzeugend ausgebildet ist. Auf diese Weise wird der Energieverbrauch der Einheiten der Vorrichtung überwacht, dem aktuellen Betriebszustand der Vorrichtung angepasst und somit optimiert. Ein optimaler
Energieverbrauch ist insbesondere ein minimaler Energieverbrauch.
Aktivitätsdaten im Sinne der Erfindung sind beispielsweise
einheitenspezifische Abschaltzeiten nach vorbestimmten
Betriebsvorgängen oder Intervallzeiten zum wiederkehrenden Aktivieren und Deaktivieren von bestimmten Einheiten. Das Aktivieren und
Deaktivieren kann Stufen umfassen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus: Full-On; Stand-By; Suspend; Sleep; und Full-Off.
Es erweist sich erfindungsgemäß als vorteilhaft, dass die
Signalverarbeitungseinheit einen Analog-Digital-Wandler zum Umwandeln des Signals in ein digitales Signal, einen Taktgeber und ein Rechenmodul zum Berechnen des Indikatorwertes aus dem digitalen Signal aufweist. Auf Grund der in der Signalverarbeitungseinheit und damit in der
Vorrichtung integriert erfolgenden Verarbeitung von Messsignalen oder Rohdaten in einen fertig verarbeiteten Indikatorwert stellt die
erfindungsgemäße Vorrichtung aussagekräftige destillierte Daten bereit, die eine nur noch geringe Speicher- oder Übertragungskapazität benötigen und damit zu einer Verschlankung von Datenströmen beitragen, die auftreten, wenn dezentrale Daten zentral zusammengezogen und vereinigt werden. Optional umfasst die Signalverarbeitungseinheit keinen Analog-Digital-Wandler. In diesem Fall ist das Rechenmodul zum
Berechnen des Indikatorwertes direkt aus dem Signal der Sensoreinheit ausgebildet. Das Signal der Sensoreinheit kann ein analoges Signal oder ein digitales Signal sein.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Speichereinheit einen ersten Speicher zum Speichern von werkzeugbezogenen Daten und einen zweiten Speicher zum Speichern des Indikatorwertes aufweist. Diese Zweiteilung oder gegebenenfalls Mehrfachteilung der
Speichereinheit erlaubt eine klare Zuordnung, aber auch klare Trennung der Daten. Vorzugsweise sind die werkzeugbezogenen Daten, wie zum Beispiel bei dem Werkzeug die Identifikationsnummer, das
Herstellungsdatum, Konstruktionsdaten, Betriebshinweise,
Anwendungsdaten und dergleichen, in dem ersten Speicher fest programmiert, wohingegen der oftmals zu überschreibende Indikatorwert in einem wiederbeschreibbaren zweiten Speicher abgelegt ist. Bevorzugt sind der erste Speicher und der zweite Speicher unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: Read Only Memory (ROM); Programmable Read Only Memory (PROM); Erasable Programmable Read Only Memory (EPROM); und Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM).
Es erweist sich erfindungsgemäß als sehr vorteilhaft, dass die
Kommunikationseinheit eine Antenne zum Senden des Indikatorwertes an das Auslesegerät mittels Near Field Communication (NFC)-, Radio Frequency Identification (RFID)- oder Bluetooth-Technologie aufweist. Eine solche drahtlose Übermittlung des Indikatorwertes und
gegebenenfalls weiterer Daten an das Auslesegerät macht eine
Kabelverbindung zwischen der Vorrichtung und dem Auslesegerät entbehrlich, sodass die Vorrichtung vollständig in das Werkzeug integrierbar ist. Eine Integration der Vorrichtung in das Werkzeug ist vorteilhaft, da einerseits die von der Sensoreinheit zu erfassende Welle regelmäßig am besten innerhalb des Werkzeuges zugänglich ist und andererseits die oftmals empfindliche Vorrichtung vor negativen
Umwelteinflüssen, wie Schmutz, Feuchtigkeit oder Chemikalien, geschützt ist. Weiterhin ist eine kabellose Verbindung sehr bedienerfreundlich, da zum Auslesen des Indikatorwertes keine Steckverbindungen an oftmals für einen Bediener schwer zugänglichen oder sogar gefährlichen Stellen an dem Werkzeug hergestellt werden müssen. Die genannten
Technologien erlauben eine drahtlose Übermittlung von Daten, jedoch nur über geringe Distanzen oder nach Paarung von Kommunikationseinheit und Auslesegerät, sodass ein ausreichender Datenschutz gewährt ist. Besonders bevorzugt weist die Kommunikationseinheit eine Antenne zum Senden des Indikatorwertes und gegebenenfalls weiterer Daten an das Auslesegerät mittels NFC-Technologie auf. Alternativ dazu ist es erfindungsgemäß denkbar, dass die Kommunikationseinheit einen Stecker mit elektrisch leitenden Kontakten aufweist, um den Indikatorwert und gegebenenfalls weitere Daten an das Auslesegerät zu senden. Diese drahtgebundene Alternative ist beispielsweise dann zweckmäßig, wenn das Werkzeug von starken elektromagnetischen Felder umgeben ist.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine oder mehrere Sensoreinheiten umfasst, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus: Sensoreinheit zum qualitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle relativ zu der
Trägereinheit; Sensoreinheit zum quantitativen Erfassen einer
Drehbewegung der Welle relativ zu der Trägereinheit; Sensoreinheit zum Erfassen einer Beschleunigung; Sensoreinheit zum Erfassen von
Schwingungen der Welle; Sensoreinheit zum Erfassen einer Temperatur; Sensoreinheit zum Erfassen einer Feuchtigkeit; und Sensoreinheit zum Erfassen von Verunreinigungen in einem Schmiermittel der Welle. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die eine Sensoreinheit zum quantitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle relativ zu der Trägereinheit und eine Sensoreinheit zum Erfassen einer Temperatur aufweist, ist besonders geeignet, um hochrelevante Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung, nämlich die Betriebsstunden und die Temperatur, zu erfassen. Beispielhafte Indikatoren sind die Standzeit des Werkzeuges, die Betriebszeit des Werkzeuges, die Drehzahl der Welle, das
Schwingungsverhalten der Welle, die Temperatur der Welle oder des Werkzeuges, die Feuchtigkeit der Welle oder der Trägereinheit und der mechanischer Abrieb der Welle oder der Trägereinheit.
Zum Erfassen des Indikators oder der Indikatoren weist die Sensoreinheit eine Messanordnung auf, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: Magnet in Wirkverbindung mit einer Induktionsschleife;
Permanentmagnet in Wirkverbindung mit einer Induktionsschleife; Hall- Element; Thermoelement; Piezoelement; Kette elektrischer Widerstände; Potentiometer; Schleifkontakte; Bimetallstreifen; Induktionsspule; pH- Elektrode; und lichtemittierende Diode in Wirkverbindung mit einer
Fotodiode. Die Induktionsschleife kann als Induktionsspule ausgebildet sein. Mittels des Magneten oder Permanentmagneten in Wirkverbindung mit der Induktionsschleife oder mittels des Hall-Elementes ist die
Drehbewegung sowohl qualitativ als auch quantitativ messbar. Mittels des Thermoelementes oder mittels des Bimetallstreifens ist die Temperatur der Welle oder des Werkzeuges messbar. Mittels des Piezoelementes ist das Schwingungsverhalten der Welle messbar. Mittels der Kette elektrischer Widerstände, mittels des Potentiometers oder mittels der Induktionsspule sind elektrische oder magnetische Eigenschaften der Welle oder des Schmiermittels der Welle messbar. Mittels der Schleifkontakte ist
Materialschwund oder Materialabrieb an der Welle oder der Trägereinheit messbar. Mittels der pH-Elektrode sind Verunreinigungen in dem
Schmiermittel der Welle messbar. Mittels der lichtemittierender Diode in Wirkverbindung mit der Fotodiode ist eine physikalische Ausdehnung der Welle oder der Trägereinheit, eine Oberflächenbeschaffenheit der Welle oder der Trägereinheit oder eine Trübung des Schmiermittels durch Verunreinigungen oder Abrieb messbar. Die genannten Verwendungen der Messanordnungen sind lediglich beispielhaft und keinesfalls
erschöpfend für die Möglichkeiten, mit den aufgeführten
Messanordnungen physikalische Größen direkt oder indirekt zu messen, die zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung bei Gegenständen herangezogen werden können.
Auf Grund der erfindungsgemäßen Energieversorgung und/oder
Energieverwaltung ist es möglich, dass die Vorrichtung mit Ausnahme von Sensoreinheiten und zwischen der Welle und der Trägereinheit wirkenden Induktionsmodulen ein Volumen von kleiner als 3 cm3 aufweist. Bevorzugt weist die Vorrichtung ein Volumen von kleiner als 2 cm3 auf, insbesondere ein Volumen von 1 ,75 cm3. Derartig miniaturisierte Vorrichtungen sind selbst in kompakt konstruierten Werkzeugen problemlos einsetzbar, ohne dass diese unter gesonderter Bereitstellung von Raum für die Vorrichtung umkonstruiert werden müssen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Werkzeug ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: Werkzeug für eine
Werkzeugmaschine; Fräswerkzeug; Schleifwerkzeug und Bohrwerkzeug. Diese Aufzählung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Besonders bevorzugt als Werkzeug ist ein Werkzeug für eine Werkzeugmaschine, das über keine eigene Energieversorgung verfügt. Das Werkzeug für eine Werkzeugmaschine wird gegebenenfalls von der Werkzeugmaschine mit Energie versorgt.
In einer vereinfachten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Werkzeug eine beliebige Vorrichtung zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung aufweist. Für eine beliebige
Vorrichtung kann die Zuverlässigkeit der Erfassung der Indikatoren nicht in dem Maße gewährleistet werden wie für eine Vorrichtung gemäß der vorstehenden Beschreibung, jedoch ist eine beliebige Vorrichtung wirkungsvoller als keine Vorrichtung. Ohne eine Vorrichtung zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung des Werkzeuges müsste auf die herkömmlichen, oftmals wenig zutreffenden Methoden zum Terminieren einer Instandhaltung zurückgegriffen oder ein Schadensfall abgewartet werden.
In einer äußerst vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Werkzeug Teil eines System, das neben dem Werkzeug ein
Auslesegerät umfasst, das eine Antenne zum Empfangen des
Indikatorwertes von der Kommunikationseinheit mittels Near Field
Communication (NFC)-, Radio Frequency Identification (RFID)- oder Bluetooth-Technologie aufweist. Mit der Vorrichtung des Werkzeuges ist eine physikalische Größe, die mit einem Indikator für eine vorbeugende Instandhaltung assoziiert ist, messbar, daraus ein Indikatorwert
berechenbar, der Indikatorwert speicherbar und der Indikatorwert an das Auslesegerät übermittelbar. Hinsichtlich der Energieversorgung ist die Vorrichtung besonders bevorzugt unabhängig von einer Batterie oder bevorzugt lediglich sekundär abhängig von einer Batterie oder primär abhängig von einer Batterie. Insbesondere im Fall der primären
Abhängigkeit von einer Batterie reduziert die Energieverwaltungseinheit den Energieverbrauch der Vorrichtung auf ein Maß, bei dem die
Vorrichtung mit einer relativ kleinen Batterie lange Zeit energieautark ist. Eine solche Vorrichtung stellt mit großem Vorteil eine kompakte, energieautarke und dezentrale Vorrichtung zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung dar und bildet somit ein wesentliches Element für ein kompaktes und langfristig energieautarkes System. Die Kommunikationseinheit der Vorrichtung ist auf die Antenne des
Auslesegerätes abgestimmt und zu dieser kompatibel. Eine Antenne der Kommunikationseinheit und die Antenne des Auslesegerätes sind bevorzugt derart ausgebildet, dass der Indikatorwert und gegebenenfalls weitere Daten mittels NFC-, RFID- oder Bluetooth-Technologie übermittelt werden. Besonders bevorzugt sind die Antennen ausgebildet, um den Indikatorwert und gegebenenfalls weitere Daten mittels NFC-Technologie zu übermitteln. Auf Grund der drahtlosen Verbindung von
Kommunikationseinheit und Auslesegerät ist das erfindungsgemäße System sehr bedienerfreundlich.
Es erweist sich erfindungsgemäß als sehr vorteilhaft, dass das
Auslesegerät ein NFC-fähiges Mobiltelefon ist. Viele Typen von
Smartphones sind NFC-fähige Mobiltelefone und in der heutigen Zeit weit verbreitet, sodass ein zu der Vorrichtung kompatibles Auslesegerät dem Grunde nach bereits vorhanden ist. Für einen tatsächlichen
Datenaustausch zwischen Vorrichtung und Auslesegerät bedarf es lediglich einer entsprechenden Applikation (App), die auf dem NFC- fähigen Mobiltelefon installiert ist. Der ausgelesene Indikatorwert und gegebenenfalls weitere Daten des Werkzeuges werden auf dem NFC- fähigen Mobiltelefon gespeichert und entweder mit Indikatorwerten und gegebenenfalls weiteren Daten von weiteren Werkzeugen auf dem N FC- fähigen Mobiltelefon zentral zusammengefasst oder an einen zentralen Computer weitergeleitet. In letzterem Fall dient das NFC-fähige
Mobiltelefon als Relaisstation zur sicheren Übermittlung der Daten über weite Strecken.
Alternativ dazu kann das Auslesegerät, das eine Antenne zum Empfangen des Indikatorwertes und gegebenenfalls weiterer Daten von der
Kommunikationseinheit aufweist, ein Tablet-Computer, ein Regal zum Lagern der Gegenstände, eine Schleuse zum Durchleiten der Werkzeuge oder eine Werkzeugmaschine sein.
In einer äußerst vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist in einem Speicher des Auslesegerätes eine Applikation (App) gespeichert, wobei die App eine grafische Darstellung von mindestens einem Indikator und einem zugehörigen Indikatorwert bereitstellend ist. Vorzugsweise stellt die App zwei oder mehr Indikatoren und zugehörige Indikatorwerte gleichzeitig dar, beispielsweise Betriebsstunden, Temperatur und
Rotationsgeschwindigkeit des Werkzeuges. In einer besonders
bevorzugten Ausgestaltung erfolgen die Darstellung des Indikators mittels eines Wortes oder Symbols und die Darstellung des zugehörigen
Indikatorwertes mittels einer ampelartigen Anzeige. Zeigt die ampelartige Anzeige grün, so bedeutet dies, dass der Indikatorwert innerhalb eines zulässigen Arbeitsbereiches für den entsprechenden Indikator liegt. Zeigt die ampelartige Anzeige gelb, so bedeutet dies, dass der Indikatorwert in einem Grenzbereich des zulässigen Arbeitsbereiches für den
entsprechenden Indikator liegt. Zeigt die ampelartige Anzeige rot, so bedeutet dies, dass der Indikatorwert außerhalb des zulässigen
Arbeitsbereiches für den entsprechenden Indikator liegt. Somit ermöglicht die App einen für einen Benutzer intuitiven Überblick über die relevanten Indikatoren und damit über einen Verschleiß- oder Belastungszustand des Werkzeuges.
Die Erfindung wird in vier Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte
Einzelheiten den Figuren der Zeichnungen zu entnehmen sind.
Die Figuren der Zeichnungen zeigen im Einzelnen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Werkzeuges gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 eine schematische Darstellung des Werkzeuges gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 eine schematische Darstellung des Werkzeuges gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Werkzeuges gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Werkzeuges 2 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Werkzeug 2 weist eine Trägereinheit 3 und eine in der Trägereinheit 3 drehbar gelagerte Welle 4 auf. Erfindungswesentlich ist, dass das
Werkzeug 2 eine Vorrichtung 1 zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung des Werkzeuges 2 aufweist, Die
Vorrichtung 1 dient zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung des Werkzeuges 2. Die Vorrichtung 1 ist innerhalb des Werkzeuges 2 angeordnet und umfasst eine Sensoreinheit 5 zum Messen einer physikalischen Größe, die mit einem Indikator für eine vorbeugende Instandhaltung assoziiert ist, eine Signalverarbeitungseinheit 6 zum
Berechnen eines Indikatorwertes aus einem Signal der Sensoreinheit 5, eine Speichereinheit 7 zum Speichern des Indikatorwertes, eine
Kommunikationseinheit 8 zum Senden des Indikatorwertes an ein
Auslesegerät 9 und eine Energieversorgungseinheit 10 zum Versorgen der Vorrichtung 1 mit elektrischer Energie. Die
Energieversorgungseinheit 10 weist eine erste
Energieversorgungsvorrichtung 1 1 auf, die von einer Batterie verschieden ausgebildet ist. In der ersten Ausführungsform der Erfindung weist die erste Energieversorgungsvorrichtung 1 1 ein zwischen der Welle 4 und der Trägereinheit 3 wirkendes Induktionsmodul zum Bereitstellen von elektrischer Energie aus einer Drehbewegung der Welle 4 relativ zu der Trägereinheit 3 auf. Die Energieversorgungseinheit 10 weist zusätzlich zu der ersten Energieversorgungsvorrichtung 1 1 eine zweite
Energieversorgungsvorrichtung 12 auf. In der ersten Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Energieversorgungsvorrichtung 12 eine
Antenne zum Empfangen von elektrischer Energie von dem
Auslesegerät 9 auf. Zusätzlich umfasst die Vorrichtung 1 eine
Energieverwaltungseinheit 14, wobei die Energieverwaltungseinheit 14 zum Aktivieren und Deaktivieren der Vorrichtung 1 und mehrerer Einheiten der Vorrichtung 1 unabhängig voneinander ausgebildet ist. Hierzu empfängt die Energieverwaltungseinheit 14 Aktivitätssignale von den Einheiten der Vorrichtung 1 , vergleicht die Aktivitätssignale mit
hinterlegten Aktivitätsdaten und erzeugt in Abhängigkeit von einem
Ergebnis des Vergleiches Schaltsignale zum Aktivieren und Deaktivieren der Vorrichtung 1 und der Einheiten der Vorrichtung 1 . Wenn
beispielsweise die Sensoreinheit 5 eine Messung abgeschlossen hat, sendet die Speichereinheit 7 nach erfolgter Speicherung des
Indikatorwertes für diese Messung ein entsprechendes Aktivitätssignal an die Energieverwaltungseinheit 14. Die Energieverwaltungseinheit 14 vergleicht dieses Aktivitätssignal mit hinterlegten Aktivitätsdaten, durch die zum Beispiel festgelegt ist, dass eine nächste Messung in 20 s erfolgen soll. Daraufhin erzeugt die Energieverwaltungseinheit 14 beispielsweise Schaltsignale, die die Sensoreinheit 5 und die Speichereinheit 7
zwischenzeitlich ausschalten, die Signalverarbeitungseinheit 6 und die Energieversorgungseinheit 10 in Stand-By versetzen und die
Kommunikationseinheit 8 ausgeschaltet lassen. Die
Signalverarbeitungseinheit 6 weist einen Analog-Digital-Wandler zum Umwandeln des Signals in ein digitales Signal, einen Taktgeber und ein Rechenmodul zum Berechnen des Indikatorwertes aus dem digitalen Signal auf. Optional umfasst die Signalverarbeitungseinheit 6 keinen Analog-Digital-Wandler, wobei das Rechenmodul zum Berechnen des Indikatorwertes direkt aus dem Signal der Sensoreinheit 5 ausgebildet ist. Ein Analog-Digital-Wandler ist insbesondere dann obsolet, wenn das Signal der Sensoreinheit 5 bereits ein digitales Signal ist. Die Speichereinheit 7 weist einen ersten Speicher zum Speichern von gegenstandsbezogenen Daten und einen zweiten Speicher zum
Speichern des Indikatorwertes auf. Die Kommunikationseinheit 8 weist eine Antenne zum Senden des Indikatorwertes an das Auslesegerät 9 mittels NFC-Technologie auf. Dementsprechend ist das Auslesegerät 9 als ein NFC-fähiges Gerät, insbesondere NFC-fähiges Mobiltelefon, ausgebildet. Die Antenne zum Senden des Indikatorwertes an das
Auslesegerät 9 bildet gleichzeitig die Antenne zum Empfangen von elektrischer Energie von dem Auslesegerät 9. Die
Signalverarbeitungseinheit 6, die Speichereinheit 7 und die
Kommunikationseinheit 8 sind auf einer rechteckigen Platine mit einer Länge von etwa 25 mm und einer Breite von etwa 10 mm angeordnet. Eine alternativ geformte Platine ist kreisrund und weist einen Durchmesser von etwa 18 mm auf. Die Sensoreinheit 5 ist als eine Sensoreinheit zum quantitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle 4 relativ zu der Trägereinheit 3 ausgebildet und weist als Messanordnung einen
Permanentmagnet in Wirkverbindung mit einer Induktionsschleife auf. Besonders bevorzugt ist eine Messanordnung, bei der sowohl der
Permanentmagnet als auch die Induktionsschleife in der Sensoreinheit 5 angeordnet sind. Somit muss die Welle 4 nicht mit einem
Permanentmagnet ausgestattet sein. Die Induktionsschleife kann als Induktionsspule geformt sein. Die Sensoreinheit 5 ist zylindrisch
ausgebildet mit einer Länge von etwa 25 mm und einem Durchmesser von etwa 7 mm. Die Sensoreinheit 5 ist etwa 0,1 mm von der Welle
beabstandet angeordnet. Die Messanordnung bildet gleichzeitig das Induktionsmodul der ersten Energieversorgungsvorrichtung 1 1 . In einer nicht dargestellten Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Messanordnung der Sensoreinheit 5 und das Induktionsmodul der ersten Energieversorgungsvorrichtung 1 1 separat voneinander
ausgebildet. Auf Grund der Sensoreinheit 5 zum quantitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle 4 relativ zu der Trägereinheit 3 ist die Vorrichtung 1 ein Drehzahlmesser und Betriebsstundenzähler. Das Werkzeug 2 ist bevorzugt ein angetriebenes Werkzeug für eine
Werkzeugmaschine. Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Werkzeuges 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zweite Ausführungsform der Erfindung ist sehr ähnlich zu der ersten
Ausführungsform der Erfindung aufgebaut. In der zweiten
Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung 1 zusätzlich zu der Sensoreinheit 5 zum quantitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle 4 relativ zu der Trägereinheit 3 eine weitere Sensoreinheit 13. Die Sensoreinheit 13 ist als eine Sensoreinheit zum Erfassen einer
Temperatur ausgebildet und weist als Messanordnung ein Thermoelement auf. Die Sensoreinheit 5 ist neben der Platine angeordnet, die
Sensoreinheit 13 auf der Platine. Zum präzisen Erfassen der Temperatur der Welle 4 könnte die Sensoreinheit 13 auch neben der Platine in der Nähe der Welle 4 angeordnet sein, beispielsweise direkt neben der Sensoreinheit 5.
Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Werkzeuges 2 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die dritte Ausführungsform der Erfindung ist sehr ähnlich zu der ersten
Ausführungsform der Erfindung aufgebaut. In der dritten Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Energieversorgungsvorrichtung 12 eine Batterie auf, deren Durchmesser etwa gleich 6 mm und deren Höhe etwa gleich 3 mm beträgt.
Die Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung des Werkzeuges 2 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die vierte Ausführungsform der Erfindung ist sehr ähnlich zu der ersten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut. In der vierten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung 1 im Wesentlichen außerhalb des Werkzeuges 2 angeordnet und insbesondere außen an dem Werkzeug 2 befestigt. Lediglich die Sensoreinheit 5 ist innerhalb des Werkzeuges 2 nahe der Welle 4 angeordnet. Die Kommunikationseinheit 8 zum Senden des Indikatorwertes und gegebenenfalls weiterer Daten an das
Auslesegerät 9 weist elektrisch leitende Kontakte auf. Ein
Verbindungskabel verbindet die Kontakte der Kommunikationseinheit 8 der Vorrichtung 1 mit dem Auslesegerät 9 physisch. Das Auslesegerät 9 ist als ein Personal Digital Assistant (PDA) ausgebildet. In einer nicht dargestellten Variante der vierten Ausführungsform der Erfindung weist die Kommunikationseinheit 8 eine Antenne zum Senden des
Indikatorwertes und gegebenenfalls weiterer Daten an das Auslesegerät 9 mittels RFI D-Technologie auf. Dementsprechend ist das Auslesegerät 9 als ein RFI D-fähiges Gerät ausgebildet. Das Werkzeug 2 ist bevorzugt ein angetriebenes Werkzeug für eine Werkzeugmaschine.
Alle technisch möglichen Kombinationen von Gegenständen,
Sensoreinheiten, Messanordnungen, Kommunikationseinheiten,
Energieversorgungseinheiten und Auslesegeräten sollen als in den Anmeldeunterlagen einzeln offenbart und von der vorliegenden Erfindung umfasst gelten.
In den Figuren ist insbesondere eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung, ein erfindungsgemäßes Werkzeug und ein erfindungsgemäßes System gezeigt, die eine oder mehrere der folgenden Merkmalskombinationen aufweisen:
1 . Vorrichtung 1 zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung bei Gegenständen, die eine Trägereinheit 3 und eine in der Trägereinheit 3 drehbar gelagerte Welle 4 aufweisen, umfassend eine Sensoreinheit 5 zum Messen einer physikalischen Größe, die mit einem Indikator für eine vorbeugende Instandhaltung assoziiert ist, eine Signalverarbeitungseinheit 6 zum Berechnen eines Indikatorwertes aus einem Signal der Sensoreinheit 5, eine Speichereinheit 7 zum Speichern des Indikatorwertes, eine
Kommunikationseinheit 8 zum Senden des Indikatorwertes an ein Auslesegerät 9 und eine Energieversorgungseinheit 10 zum
Versorgen der Vorrichtung 1 mit elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit 10 eine erste Energieversorgungsvorrichtung 1 1 aufweist, die von einer Batterie verschieden ausgebildet ist, und/oder dass die Vorrichtung 1 eine Energieverwaltungseinheit 14 umfasst, wobei die
Energieverwaltungseinheit 14 zum Aktivieren und Deaktivieren der Vorrichtung 1 oder einer oder mehrerer Einheiten der Vorrichtung 1 ausgebildet ist.
Vorrichtung 1 nach Ziffer 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Energieversorgungsvorrichtung 1 1 ein zwischen der Welle 4 und der Trägereinheit 3 wirkendes Induktionsmodul zum Bereitstellen von elektrischer Energie aus einer Drehbewegung der Welle 4 relativ zu der Trägereinheit 3 oder eine Antenne zum Empfangen von elektrischer Energie von dem Auslesegerät 9 aufweist.
Vorrichtung 1 nach Ziffer 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit 10 zusätzlich zu der ersten
Energieversorgungsvorrichtung 1 1 eine zweite
Energieversorgungsvorrichtung 12 aufweist.
Vorrichtung 1 nach Ziffer 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Energieversorgungsvorrichtung 12 ein zwischen der Welle 4 und der Trägereinheit 3 wirkendes Induktionsmodul zum Bereitstellen von elektrischer Energie aus einer Drehbewegung der Welle 4 relativ zu der Trägereinheit 3, eine Antenne zum Empfangen von elektrischer Energie von dem Auslesegerät 9, einen Kondensator, einen
Akkumulator oder eine Batterie aufweist.
Vorrichtung 1 nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieverwaltungseinheit 14
Aktivitätssignale von den Einheiten der Vorrichtung 1 empfangend, die Aktivitätssignale mit hinterlegten Aktivitätsdaten vergleichend und in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleiches Schaltsignale zum Aktivieren und Deaktivieren der Vorrichtung 1 oder einer oder mehrerer Einheiten der Vorrichtung 1 erzeugend ausgebildet ist.
Vorrichtung 1 nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit 6 einen Analog- Digital-Wandler zum Umwandeln des Signals in ein digitales Signal, einen Taktgeber und ein Rechenmodul zum Berechnen des
Indikatorwertes aus dem digitalen Signal aufweist.
Vorrichtung 1 nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit 7 einen ersten Speicher zum Speichern von gegenstandsbezogenen Daten und einen zweiten Speicher zum Speichern des Indikatorwertes aufweist.
Vorrichtung 1 nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit 8 eine Antenne zum Senden des Indikatorwertes an das Auslesegerät 9 mittels Near Field Communication (NFC)-, Radio Frequency Identification (RFID)- oder Bluetooth-Technologie aufweist. Vorrichtung 1 nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung 1 eine oder mehrere
Sensoreinheiten 5 umfasst, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus: Sensoreinheit zum qualitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle relativ zu der Trägereinheit;
Sensoreinheit zum quantitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle relativ zu der Trägereinheit; Sensoreinheit zum Erfassen von Schwingungen der Welle; Sensoreinheit zum Erfassen einer
Temperatur; Sensoreinheit zum Erfassen einer Feuchtigkeit; und Sensoreinheit zum Erfassen von Verunreinigungen in einem
Schmiermittel der Welle. Vorrichtung 1 nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit 5 eine Messanordnung aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: Magnet in Wirkverbindung mit einer Induktionsschleife; Permanentmagnet in
Wirkverbindung mit einer Induktionsschleife; Hall-Element;
Thermoelement; Piezoelement; Kette elektrischer Widerstände;
Potentiometer; Schleifkontakte; Bimetallstreifen; Induktionsspule; pH- Elektrode; und lichtemittierende Diode in Wirkverbindung mit einer Fotodiode. Vorrichtung 1 nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung 1 mit Ausnahme von
Sensoreinheiten 5 und zwischen der Welle 4 und der Trägereinheit 3 wirkenden Induktionsmodulen ein Volumen von kleiner als 3 cm3 aufweist.
Vorrichtung 1 nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: Werkzeug 2; Werkzeug für eine Werkzeugmaschine; Fräswerkzeug; Schneidwerkzeug;
Schleifwerkzeug; Bohrwerkzeug; Getriebe; Getriebe eines Land-, Luft oder Wasserfahrzeuges; Kurbelwellenanordnung eines Land-, Luft oder Wasserfahrzeuges; Lüfter eines Land-, Luft oder
Wasserfahrzeuges; Radaufhängung eines Landfahrzeuges; Turbine eines Kraftwerkes; Generator eines Kraftwerkes; und Lüfter eines Computers.
13. Werkzeug, das eine Trägereinheit 3 und eine in der Trägereinheit 3 drehbar gelagerte Welle 4 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug eine Vorrichtung 1 zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung nach einer der Ziffern 1 bis 1 1 aufweist.
14. System, umfassend eine Vorrichtung 1 zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung und ein Auslesegerät 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung 1 nach einer der Ziffern 1 bis 12 ausgebildet ist und das Auslesegerät 9 eine Antenne zum Empfangen des Indikatorwertes von der Kommunikationseinheit mittels Near Field Communication (NFC)-, Radio Frequency
Identification (RFID)- oder Bluetooth-Technologie aufweist. 15. System nach Ziffer 14, dadurch gekennzeichnet, dass das
Auslesegerät 9 ein NFC-fähiges Mobiltelefon ist.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Vorrichtung
2 Werkzeug
3 Trägereinheit
4 Welle
5 Sensoreinheit
6 Signalverarbeitungseinheit
7 Speichereinheit
8 Kommunikationseinheit
9 Auslesegerät
10 Energieversorgungseinheit
1 1 Erste Energieversorgungsvorrichtung
12 Zweite Energieversorgungsvorrichtung
13 Sensoreinheit
14 Energieverwaltungseinheit

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Werkzeug (2), aufweisend eine Trägereinheit (3) und eine in der Trägereinheit (3) drehbar gelagerte Welle (4), dadurch
gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2) eine Vorrichtung (1 ) zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung des Werkzeuges (2) aufweist, umfassend: eine Sensoreinheit (5) zum Messen einer physikalischen Größe, die mit einem Indikator für eine vorbeugende Instandhaltung assoziiert ist; eine
Signalverarbeitungseinheit (6) zum Berechnen eines Indikatorwertes aus einem Signal der Sensoreinheit (5); eine Speichereinheit (7) zum Speichern des Indikatorwertes; eine Kommunikationseinheit (8) zum Senden des Indikatorwertes an ein Auslesegerät (9); und eine Energieversorgungseinheit (10) zum Versorgen der Vorrichtung (1 ) mit elektrischer Energie, wobei die Energieversorgungseinheit (10) eine erste Energieversorgungsvorrichtung (1 1 ) aufweist, die von einer Batterie verschieden ausgebildet ist, und/oder die
Vorrichtung (1 ) eine Energieverwaltungseinheit (14) umfasst, wobei die Energieverwaltungseinheit (14) zum Aktivieren und Deaktivieren der Vorrichtung (1 ) oder einer oder mehrerer Einheiten der
Vorrichtung (1 ) ausgebildet ist.
Werkzeug
(2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Energieversorgungsvorrichtung (1 1 ) ein zwischen der Welle (4) und der Trägereinheit (3) wirkendes Induktionsmodul zum
Bereitstellen von elektrischer Energie aus einer Drehbewegung der Welle (4) relativ zu der Trägereinheit (3) oder eine Antenne zum Empfangen von elektrischer Energie von dem Auslesegerät (9) aufweist.
3. Werkzeug (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit (10) zusätzlich zu der ersten Energieversorgungsvorrichtung (1 1 ) eine zweite
Energieversorgungsvorrichtung (12) aufweist.
4. Werkzeug (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Energieversorgungsvorrichtung (12) ein zwischen der
Welle (4) und der Trägereinheit (3) wirkendes Induktionsmodul zum Bereitstellen von elektrischer Energie aus einer Drehbewegung der Welle (4) relativ zu der Trägereinheit (3), eine Antenne zum
Empfangen von elektrischer Energie von dem Auslesegerät (9), einen Kondensator, einen Akkumulator oder eine Batterie aufweist.
5. Werkzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieverwaltungseinheit (14)
Aktivitätssignale von den Einheiten der Vorrichtung (1 ) empfangend, die Aktivitätssignale mit hinterlegten Aktivitätsdaten vergleichend und in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleiches Schaltsignale zum Aktivieren und Deaktivieren der Vorrichtung (1 ) oder einer oder mehrerer Einheiten der Vorrichtung (1 ) erzeugend ausgebildet ist.
6. Werkzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (6) einen Analog-Digital-Wandler zum Umwandeln des Signals in ein digitales Signal, einen Taktgeber und ein Rechenmodul zum Berechnen des Indikatorwertes aus dem digitalen Signal aufweist.
7. Werkzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit (7) einen ersten Speicher zum Speichern von werkzeugbezogenen Daten und einen zweiten Speicher zum Speichern des Indikatorwertes aufweist.
8. Werkzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (8) eine Antenne zum Senden des Indikatorwertes an das Auslesegerät (9) mittels Near Field Communication (NFC)-, Radio Frequency Identification (RFID)- oder Bluetooth-Technologie aufweist.
9. Werkzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) eine oder mehrere
Sensoreinheiten (5) umfasst, die unabhängig voneinander
ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus: Sensoreinheit zum qualitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle relativ zu der
Trägereinheit; Sensoreinheit zum quantitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle relativ zu der Trägereinheit; Sensoreinheit zum Erfassen einer Beschleunigung; Sensoreinheit zum Erfassen von Schwingungen der Welle; Sensoreinheit zum Erfassen einer Temperatur; Sensoreinheit zum Erfassen einer Feuchtigkeit; und
Sensoreinheit zum Erfassen von Verunreinigungen in einem
Schmiermittel der Welle.
10. Werkzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (5) eine Messanordnung aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: Magnet in Wirkverbindung mit einer Induktionsschleife; Permanentmagnet in Wirkverbindung mit einer Induktionsschleife; Hall-Element;
Thermoelement; Piezoelement; Kette elektrischer Widerstände;
Potentiometer; Schleifkontakte; Bimetallstreifen; Induktionsspule; pH- Elektrode; und lichtemittierende Diode in Wirkverbindung mit einer
Fotodiode.
PCT/EP2015/077016 2014-11-18 2015-11-18 Werkzeug mit einer vorrichtung zum erfassen von indikatoren für eine vorbeugende instandhaltung WO2016079205A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014116861.5 DE102014116861B4 (de) 2014-11-18 Werkzeug umfassend eine Vorrichtung zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung und ein System umfassend das Werkzeug
DE102014116861.5A DE102014116861A1 (de) 2014-11-18 2014-11-18 Vorrichtung zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016079205A1 true WO2016079205A1 (de) 2016-05-26

Family

ID=54883984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/077016 WO2016079205A1 (de) 2014-11-18 2015-11-18 Werkzeug mit einer vorrichtung zum erfassen von indikatoren für eine vorbeugende instandhaltung

Country Status (2)

Country Link
DE (2) DE102014116861A1 (de)
WO (1) WO2016079205A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017107148A1 (de) * 2016-12-09 2018-06-14 Riedel Communications International GmbH Intercom-Netzwerk, mobiles Endgerät und Verfahren
DE102016124796A1 (de) * 2016-12-19 2018-06-21 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Sensorkopfmodul zur kontinuierlichen automatisierten Datenerfassung
DE212018000196U1 (de) * 2017-04-12 2019-11-14 Martin Böni Bearbeitungsspindel
DE102019130162A1 (de) * 2019-11-08 2021-05-12 Wto Vermögensverwaltung Gmbh Werkzeughalter mit mindestens einem Sensor
CN111890127B (zh) * 2020-08-06 2022-09-20 南京航空航天大学 基于在线增量磨损演化模型的切削状态边缘智能监控方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050017602A1 (en) * 2003-03-05 2005-01-27 Arms Steven W. Shaft mounted energy harvesting for wireless sensor operation and data transmission
EP1650540A2 (de) * 2004-10-20 2006-04-26 ARTIS Gesellschaft für angewandte Meßtechnik mbH Sensorsystem für eine spanabhebende Werkzeugmaschine
EP1878535A1 (de) * 2006-07-04 2008-01-16 ARTIS Gesellschaft für angewandte Meßtechnik mbH Sensorsystem für Werkzeugmaschinen

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004040407B4 (de) * 2004-08-19 2008-01-31 Thiele Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung der Lebensdauer von maschinentechnischen Einrichtungen
US7424403B2 (en) * 2006-09-29 2008-09-09 Csi Technology, Inc. Low power vibration sensor and wireless transmitter system
FR2971054B1 (fr) * 2011-01-31 2014-01-17 Eads Europ Aeronautic Defence Dispositif de surveillance de l'integrite et de la sante d'une structure mecanique et procede de fonctionnement d'un tel dispositif

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050017602A1 (en) * 2003-03-05 2005-01-27 Arms Steven W. Shaft mounted energy harvesting for wireless sensor operation and data transmission
EP1650540A2 (de) * 2004-10-20 2006-04-26 ARTIS Gesellschaft für angewandte Meßtechnik mbH Sensorsystem für eine spanabhebende Werkzeugmaschine
EP1878535A1 (de) * 2006-07-04 2008-01-16 ARTIS Gesellschaft für angewandte Meßtechnik mbH Sensorsystem für Werkzeugmaschinen

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014116861A1 (de) 2016-05-19
DE202015009412U1 (de) 2017-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016079205A1 (de) Werkzeug mit einer vorrichtung zum erfassen von indikatoren für eine vorbeugende instandhaltung
EP2817596B1 (de) Sensoranordnung, vorrichtung und verfahren zur ermittlung von schwingungen eines messobjekts sowie messobjekt mit zumindest einer derartigen sensoranordnung
DE10017572A1 (de) Wälzlager mit fernabfragbaren Erfassungseinheiten
EP2233994B1 (de) Modulare Vorrichtung zur Überwachung und Bedienung von intelligenten Prozesssensoren
EP1924834B1 (de) Sensoranordnung
DE102013111714A1 (de) Verfahren zur Funktionseinstellung einer Messstelle und Messstelle
EP1920160A1 (de) Vakuumpumpe
DE102013217911A1 (de) Werkzeugkopf und Bearbeitungszentrum
EP3455683B1 (de) System und verfahren zur verarbeitung von werkzeugbezogenen daten
EP3948166A1 (de) Zusatzmodul für ein feldgerät
WO2007068585A1 (de) Energiegenerator als alarmsensor
EP2691745B1 (de) Positionsmesseinrichtung
DE102018128648A1 (de) Sensorlager, Fahrzeug mit diesem und Verfahren zum Auswerten von Messdaten aus dem Sensorlager
DE102004049724B4 (de) Sensor, Antriebskomponente und Antrieb
DE102007020940B3 (de) Vorrichtung zum Erkennen und Überwachen von Schäden bei Wälzlagern
EP3356692A2 (de) Sensorsatz für lager und lageranordnung
DE102014200639A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Funktionsüberwachung eines Planetengetriebes
DE102004001544A1 (de) Sicherheitsschibindung mit einem Vorder- und einem Fersenbacken und einer elektronischen Schaltungsanordnung sowie einer Anzeigevorrichtung
DE102014116861B4 (de) Werkzeug umfassend eine Vorrichtung zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung und ein System umfassend das Werkzeug
EP2511890B1 (de) Bedieneinheit
EP3700709A1 (de) Messsystem zur überwachung einer spindel
WO2018082730A1 (de) Abstandsmessmodul zur messung eines abstandes in einem lager sowie sensorsatz und lageranordnung
DE102014212530A1 (de) Sensoranordnung sowie Wälzlager mit einer solchen
EP3568676B1 (de) Piezoelektrische folie mit elektrischem filter zur selektiven erfassung von schwingungen an bauteilen
EP1561118B1 (de) Anordnung zur erfassung der drehbewegung einer welle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15812963

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15812963

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1