WO2023227436A1 - Hydraulikgerät mit statusanzeige - Google Patents

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WO2023227436A1
WO2023227436A1 PCT/EP2023/063231 EP2023063231W WO2023227436A1 WO 2023227436 A1 WO2023227436 A1 WO 2023227436A1 EP 2023063231 W EP2023063231 W EP 2023063231W WO 2023227436 A1 WO2023227436 A1 WO 2023227436A1
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indicator
interface
hydraulic device
overall
hydraulic
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PCT/EP2023/063231
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Jochen GESSNER
Sebastian HERBST
Jan Willems
Christoph Heller
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/87—Detection of failures

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic device with a hydraulic unit, an electronics unit and an interface, a method for outputting an overall indicator for such a hydraulic device, as well as an electronics unit and a computer program for carrying it out.
  • Hydraulic devices such as valves or hydraulic machines (pumps, motors) are becoming increasingly electronic and digitalized. In addition to control, digitalization can also bring advantages for monitoring, especially measurement recording.
  • the invention makes it possible to determine and output a device status autonomously in the device, independent of external systems.
  • the device status (“device health”) can be provided and visualized in the form of the overall indicator and/or in the form of individual indicators.
  • the output can be wired or wireless, as well as connection-oriented or connectionless.
  • the invention leads to an expansion of the diagnostic function for detecting and displaying the device status with the aim of detecting and displaying impending failures or operation outside the specification.
  • the invention uses a local or device-side acquisition of device-internal data to determine the device status, with at least one, in particular several, individual indicators being formed from the recorded data, the overall indicator being determined or derived from the at least one individual indicator.
  • the overall indicator can be output on a display unit of the hydraulic device, e.g. a display, lighting device, LED display, etc. This is a particularly simple and yet particularly easily recognizable form of output.
  • the overall indicator can classify the device condition and, for example, include three classes, e.g. "good”, “medium” or “moderate”, “poor” or “critical”. In particular, these can be visualized very well using traffic light colors, with the colors green (“good”), yellow (“moderate”) and red (“critical”).
  • the overall indicator can be output on a wired or wireless interface of the hydraulic device, for example an IO-Link interface or Bluetooth interface.
  • the overall indicator can be provided via connectionless communication (e.g. BLE (Bluetooth low energy) advertisement).
  • connection-oriented communication e.g. BLE point-to-point.
  • the at least one individual indicator can be provided via connection-oriented communication (e.g. BLE point-to-point).
  • connection-oriented communication e.g. BLE point-to-point
  • hydraulic devices with an electronic unit in particular valves, hydraulic machines (pumps or motors) and hydraulic cylinders, which can be equipped with easily understandable condition monitoring and visualization using the invention, are suitable as hydraulic devices.
  • An electronic unit according to the invention of a hydraulic device is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.
  • the implementation of a method according to the invention in the form of a computer program or computer program product with program code for carrying out all method steps, in particular in the form of a so-called firmware of the hydraulic device, is also advantageous because this causes particularly low costs since the executing electronic unit is also used for other tasks and therefore exists anyway.
  • Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical memories, such as hard drives, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).
  • Figure 1 shows an exemplary hydraulic device according to an embodiment of the invention.
  • Figure 2 shows schematically the generation of an overall indicator from a number of individual indicators according to an embodiment of the invention.
  • Figure 3 shows schematically the generation of an individual indicator based on a supply voltage according to an embodiment of the invention.
  • Figure 4 shows schematically an example of the formation of a single indicator according to an embodiment of the invention.
  • Figure 5 shows schematically the interaction of different units for outputting individual indicators and/or the overall indicator according to an embodiment of the invention.
  • a hydraulic device designed as a valve is shown schematically in a partially sectioned side view and is designated overall by 20.
  • This is, for example, an electrically pilot-controlled 3-way pressure reducing valve with pressure protection for the consumer.
  • Such valves can be used in particular to reduce system pressure.
  • the valve has a pilot control valve 1, a proportional solenoid 2 and a main valve 3 with a main control slide 4.
  • the main valve is equipped with connections for P, A, B and T.
  • a spring 9 holds the main control slide 4 in the starting position (far right in the figure). This opens the connection from A to T and blocks the connection from P to A.
  • hydraulic fluid such as control oil flows via a flow regulator 5, as well as a nozzle and a throttle gap to the pilot control valve 1 and then flows out to channel T.
  • the setpoint-dependent setting of the pressure to be reduced in channel A is carried out via the proportional magnet 2.
  • the pilot control pressure builds up in a control chamber 6 as a function of the setpoint. This causes the main control slide 4 to shift to the right, so that hydraulic fluid flows from P to A.
  • the consumer pressure in channel A is available in the spring chamber 9 via a channel 7 and a nozzle 8. If the pressure in port A increases to the set pressure of the pilot valve, this causes the main control spool 4 to move to the left.
  • the pressure in port A is approximately the same as the set pressure on the pilot valve.
  • This can be equipped with different electrical interfaces 12, such as an analog interface (e.g. current or voltage interface for receiving a setpoint) and/or a digital interface, such as IO- Link, for receiving and sending data (setpoint, actual value, etc.).
  • a pressure transmitter 11 is also mounted directly on the pilot control valve, but can also be integrated externally into the system via an interface 12.
  • the pressure in channel P is recorded by means of the pressure transmitter 11 and regulated via the electronic unit 10 independently of the volume flow.
  • the pressure in channel A can be made available as an analog or digital actual value. If the setpoint is zero, the electronic unit 10 applies only a minimal control current to the proportional magnet 2 and a minimal setting pressure is established.
  • the electronic unit 10 also has radio interfaces, for example a Bluetooth interface or a Bluetooth dongle 13 (e.g. according to "Bluetooth Low Energy").
  • a digital diagnostic interface can be made available through which the status of the valve can be displayed externally and configurations can be made on the valve.
  • the electronics unit 10 has a display unit 14, here for example in the form of three light displays, e.g. LEDs, with which a status of the valve 20 can be displayed in a simple manner, for example textually, symbolically, in color, through different flashing frequencies and the like.
  • the Bluetooth dongle 13 can also have a display unit 14 ', here for example in the form of light displays, e.g. LEDs. Displays or similar can also be used.
  • signals are collected from which any number of status indicators can be generated as individual indicators 201, 202, 203, ... directly or through a combination of signals and other data. These individual indicators can differ depending on the device version and valve family. An example of a single indicator is shown and explained in Figure 3.
  • An overall indicator 230 is determined from the available individual status indicators using evaluation criteria, as will be explained below with reference to FIG. 2, for example.
  • the available individual indicators 201, 202, 203, ... each evaluated with a specific weighting factor 211, 212, 213, ... and the results are summarized (in particular additively) in order to obtain an overall indicator raw value 220, which serves as the basis for the formation of the overall indicator 230 serves.
  • configuration data (evaluation criteria) 221 the final state of the overall indicator 230 is formed from this value.
  • the calculated overall indicator raw value is converted into the categories “good”, “moderate” or “critical” based on limit values or ranges. As a purely example, a value > 1000 can mean “critical”, a value ⁇ 100 can mean “good”, and values in between can mean "moderate”.
  • the overall indicator can be visualized directly on the device, for example in color using a traffic light function with the colors green ("good"), yellow (“moderate”) and red ("critical") using the display unit 14 or 14 '.
  • the overall indicator can be transmitted to external devices, for example computers or mobile devices. This can be done without a connection (broadcasting), e.g. via BLE advertising, or connection-oriented (e.g. via a BLE point-to-point connection), using the interface 12 and/or the Bluetooth dongle 13.
  • the individual indicators can also be transferred. They allow a more detailed display of the composition of the overall indicator and about the "state of health" of the valve.
  • the data can be received and visualized by a suitable end device, e.g. in the form of a dashboard (graphical user interface; arrangement of various graphical elements that are used to visualize data or manage systems) in a smartphone app.
  • the display can be enriched and expanded with additional (external and internal) data (e.g. by entering or recording additional environmental conditions or through additional data from the cloud).
  • the end device can also act as a gateway and, for example, forward the determined “condition monitoring” data to various cloud services for storage or further processing.
  • Signals and individual indicators can also be used to generate additional individual indicators with the help of model calculations.
  • the indicators are determined autonomously in the valve, independent of (external) systems (e.g. cloud-based Kl systems).
  • forwarding and further processing in external systems is possible.
  • very complex individual indicators and statements about the health status of the device can be generated, from compliance with the device specification to service life models through to complex models of wear and service life of the hydraulic and mechanical components of the overall system (e.g. valve, pump). More and more complex individual indicators can be used to generate more meaningful overall indicators.
  • Simple solutions include counters and signal-based or measurement-based displays, which can essentially be used for monitoring. Typical examples are counting switching processes and measuring temperature curves, etc. In particular, threshold value comparisons can be made here in order to determine an indicator.
  • Slightly more complex solutions include simple lifespan models that work, for example, on a time-based or usage-based basis.
  • Typical examples are so-called MTBF values (mean time between failures), especially in electronics, and counting write processes in flash memory.
  • threshold value comparisons can be made in particular in order to determine an indicator.
  • Figure 3 shows an embodiment for generating an indicator based on the supply voltage.
  • a supply voltage U of the valve is plotted against time t.
  • the underlying signal can in particular be a voltage value of the supply voltage measured cyclically via an analog-digital converter.
  • the signal can be filtered via a low pass before evaluation.
  • threshold values #1-#4 are defined as evaluation criteria, from which a subdivision of the signal range into five evaluation bands can be derived.
  • the range between #2 and #3 is the signal range evaluated as the normal operating range 301.
  • the area between #1 and #2 or between #3 and #4 is the signal area that is considered the limit area 302 for operation and can be a first indication that this Device is operated close to the limit of the device specification. Experience has shown that this has a negative impact on the device's service life and reliability.
  • the area below #1 or above #4 is a critical operating area 303 in which the device should not be operated.
  • these operating ranges are mapped onto a single indicator in such a way that operating range 301 corresponds to a value "good”, operating range 302 corresponds to a value "moderate” and operating range 303 corresponds to a value "critical”.
  • This is included in the formation of the overall indicator, which can then be visualized on a display of the valve (e.g. 14, 14 '), e.g. in color using a traffic light function with the colors green, yellow and red.
  • the individual indicator can be transmitted digitally and e.g. visualized on a dashboard or generally on a display.
  • Figure 4 schematically illustrates an example of the formation of an individual indicator in a block diagram, which is based here on a model calculation.
  • a model 410 is supplied with input variables 420 and, if necessary, configuration data 430, from which a model result 440 is calculated. This can - if necessary filtered and converted (block 440) - be fed to a block 450 to form the individual indicator together with optional further configuration data 460.
  • the input variables 420 include, in particular, counted and/or measured values, for example in the form of signal curves, histograms, counter values, etc.
  • Suitable measured variables are, in particular, temperatures, electrical voltages, electrical currents.
  • the configuration data 430 includes, for example, electronics-specific adaptation parameters, which can depend in particular on the components used (temperature strength, dielectric strength, etc., e.g. of capacitors, etc.), as well as conversion factors for measured values, histograms, etc.
  • the configuration data 460 can in particular contain evaluation criteria in order to calculate the individual indicator from the model result 440.
  • the individual indicator can then be used to determine an overall indicator, as shown, for example, in Figure 2.
  • Figure 5 the interaction of individual units for outputting the overall indicator according to an embodiment of the invention is shown schematically in a block diagram.
  • measurement and counter values 500 are recorded in the electronic unit 10 of a hydraulic valve shown in FIG. 1 and calculated into individual indicators 501, from which, as shown in particular in FIG. 2, an overall indicator 530 is determined.
  • Both the individual indicators 501 and the overall indicator 530 can be transmitted using the Bluetooth dongle 13 to an external device 30, for example a tablet PC, a mobile phone, a remote server or PC, etc., on which suitable software is running become.
  • the transmission can take place in a so-called connectionless type 540 or a connection-oriented type 545.
  • connectionless type 540 visualizes the connectionless transmission of the overall indicator
  • the lower two arrows 545 show the connection-oriented transmission of the individual and overall indicators.
  • the overall indicator 530 can be visualized, for example, in a device overview. Furthermore, the overall indicator 530 and the individual indicators 501 can be displayed in a setting program.
  • the overall indicator 530 can be visualized on the display 14, 14 ', here for example by different colors. This is a particularly simple and yet particularly clearly recognizable form of output with which a user can be immediately informed about the overall status of the device.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydraulikgerät (20) mit einer Hydraulikeinheit (1-9), einer Elektronikeinheit (10) und einer Schnittstelle (12, 13, 14, 14'), wobei die Elektronikeinheit (10) dazu eingerichtet ist, während des Betriebs der Hydraulikeinheit (1-9) Messwerte zu erfassen, aus den Messwerten wenigstens einen Einzelindikator abzuleiten und aus dem wenigstens einen Einzelindikator einen Gesamtindikator zu bestimmen und an der Schnittstelle (12, 13, 14, 14') auszugeben.

Description

Robert Bosch GmbH
Hydraulikgerät mit Statusanzeige
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydraulikgerät mit einer Hydraulikeinheit, einer Elektronikeinheit und einer Schnittstelle, ein Verfahren zum Ausgeben eines Gesamtindikators für ein solches Hydraulikgerät, sowie eine Elektronikeinheit und ein Computerprogram zu dessen Durchführung.
Hintergrund der Erfindung
Hydraulikgeräte wie z.B. Ventile oder Hydraulikmaschinen (Pumpe, Motor) werden in immer größerem Maße elektronifiziert bzw. digitalisiert. Neben der Ansteuerung kann die Digitalisierung auch für die Überwachung, insbesondere Messwerterfassung, Vorteile bringen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Hydraulikgerät mit einer Hydraulikeinheit, einer Elektronikeinheit und einer Schnittstelle, ein Verfahren zum Ausgeben eines Gesamtindikators für ein solches Hydraulikgerät, sowie eine Elektronikeinheit und ein Computerprogram zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Durch die Erfindung wird ermöglicht, einen Gerätezustand autark im Gerät, unabhängig von externen Systemen, zu bestimmen und auszugeben. Insbesondere kann eine Bereitstellung und Visualisierung des Gerätezustands ("Gerätegesundheit") in Form des Gesamtindikators und/oder in Form von Einzelindikatoren erfolgen. Die Ausgabe kann kabelgebunden oder kabellos, ebenso verbindungsorientiert oder verbindungslos erfolgen. Die Erfindung führt zu einer Erweiterung der Diagnosefunktion zur Erkennung und Anzeige des Gerätezustands mit dem Ziel, drohende Ausfälle oder einen Betrieb außerhalb der Spezifikation zu erkennen und anzuzeigen.
Die Erfindung bedient sich dazu einer lokalen bzw. geräteseitigen Erfassung geräteinterner Daten zur Ermittlung des Gerätezustands, wobei aus den erfassten Daten wenigstens einer, insbesondere mehrere Einzelindikatoren gebildet werden, wobei wiederum aus dem wenigstens einen Einzelindikator der Gesamtindikator bestimmt bzw. abgeleitet wird.
In einer Ausgestaltung kann der Gesamtindikator auf einer Anzeigeeinheit des Hydraulikgeräts, z.B. ein Display, Leuchtmittel, LED-Anzeige usw., ausgegeben werden. Dies ist eine besonders einfache und dennoch besonders gut erkennbare Ausgabeform. In einer Ausgestaltung kann der Gesamtindikator den Gerätezustand klassifizieren und dazu beispielsweise drei Klassen umfassen, z.B. "gut", "mittel" bzw. "mäßig", "schlecht" bzw. "kritisch". Insbesondere können diese sehr gut durch Ampelfarben visualisiert werden, mit den Farben Grün ("gut"), Gelb ("mäßig") und Rot ("kritisch").
In einer Ausgestaltung kann der Gesamtindikator an einer kabelgebundenen oder kabellosen Schnittstelle des Hydraulikgeräts, z.B. einer IO-Link-Schnittstelle oder Bluetooth-Schnittstelle, ausgegeben werden. Dabei kann der Gesamtindikator über eine verbindungslose Kommunikation (z.B. BLE (Bluetooth low energy) Advertisement) bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Gesamtindikator über eine verbindungsorientierte Kommunikation (z.B. BLE-Punkt-zu-Punkt) bereitgestellt werden.
In einer Ausgestaltung kann der wenigstens eine Einzelindikator über eine verbindungsorientierte Kommunikation (z.B. BLE-Punkt-zu-Punkt) bereitgestellt werden.
Als Hydraulikgerät eignen sich alle Hydraulikgeräte mit einer Elektronikeinheit (Recheneinheit), insbesondere Ventile, Hydraulikmaschinen (Pumpen bzw. Motoren) und Hydraulikzylinder, die durch die Erfindung mit einer leicht verständlichen Zustandsüberwachung und -Visualisierung ausgerüstet werden können.
Eine erfindungsgemäße Elektronikeinheit eines Hydraulikgeräts ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte, insbesondere in Form einer sog. Firmware des Hydraulikgeräts, ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, da die ausführende Elektronikeinheit noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figurenbeschreibung
Figur 1 zeigt ein beispielhaftes Hydraulikgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Figur 2 zeigt schematisch die Erzeugung eines Gesamtindikators aus einer Anzahl von Einzelindikatoren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Figur 3zeigt schematisch die Erzeugung eines Einzelindikators basierend auf einer Versorgungsspannung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Figur 4 zeigt schematisch ein Beispiel für die Bildung eines Einzelindikators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Figur 5 zeigt schematisch das Zusammenwirken von unterschiedlichen Einheiten zur Ausgabe von Einzelindikatoren und/oder des Gesamtindikators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
In Figur 1 ist ein als Ventil ausgebildetes Hydraulikgerät in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht schematisch dargestellt und insgesamt mit 20 bezeichnet. Es handelt sich hier beispielsweise um ein elektrisch vorgesteuertes 3-Wege-Druckreduzierventil mit Druckabsicherung des Verbrauchers. Derartige Ventile können insbesondere zur Reduzierung eines Systemdruckes eingesetzt werden.
In der gezeigten Ausführungsform weist das Ventil ein Vorsteuerventil 1 , einen Proportionalmagneten 2 und ein Hauptventil 3 mit Hauptsteuerschieber 4 auf. Das Hauptventil ist wie üblich mit Anschlüssen für P, A, B und T ausgestattet. In Ruhestellung, d.h. ohne Druck im Kanal P, hält eine Feder 9 den Hauptsteuerschieber 4 in Ausgangsstellung (in der Figur ganz rechts). Dadurch öffnet sich die Verbindung von A nach T und sperrt die Verbindung von P nach A.
Durch Druckverbindung von Anschluss P strömt Hydraulikfluid wie z.B. Steueröl über einen Stromregler 5, sowie eine Düse und einen Drosselspalt zum Vorsteuerventil 1 und fließt anschließend zu Kanal T ab. Über den Proportionalmagneten 2 erfolgt die sollwertabhängige Einstellung des zu reduzierenden Drucks im Kanal A. Als Funktion des Sollwertes baut sich der Vorsteuerdruck in einem Steuerraum 6 auf. Dadurch verschiebt sich der Hauptsteuerschieber 4 nach rechts, somit fließt Druckflüssigkeit von P nach A. Der Verbraucherdruck im Kanal A steht über einen Kanal 7 und eine Düse 8 im Federraum 9 an. Steigt der Druck im Anschluss A auf den eingestellten Druck des Vorsteuerventils an, so bewirkt dies ein Verschieben des Hauptsteuerschiebers 4 nach links. Der Druck im Anschluss A ist mit dem eingestellten Druck am Vorsteuerventil annähernd gleich.
Übersteigt jedoch der Druck im Anschluss A den eingestellten Druck des Vorsteuerventils, wird der Hauptsteuerschieber 4 weiter nach links verschoben, so dass sich die Verbindung von A nach T öffnet. Somit wird der anstehende Druck in Anschluss A auf den eingestellten Sollwert begrenzt. Auf dem Proportionalmagneten 2 befindet sich eine Recheneinheit bzw. Elektronikeinheit 10. Diese kann mit unterschiedlichen elektrischen Schnittstellen 12 ausgestattet sein, wie z.B. einer analogen Schnittstelle (z.B. Strom- oder Spannungsschnittstelle zum Empfangen eines Sollwerts) und/oder einer digitalen Schnittstelle, wie z.B. IO-Link, zum Empfangen und Senden von Daten (Sollwert, Istwert usw.). Im vorliegenden Beispiel ist zusätzlich ein Druckmessumformer 11 direkt auf dem Vorsteuerventil angebracht, kann aber auch über eine Schnittstelle 12 extern im System integriert werden. Mittels des Druckmessumformers 11 wird der Druck in Kanal P erfasst und über die Elektronikeinheit 10 unabhängig vom Volumenstrom geregelt. Der Druck im Kanal A kann als analoger oder digitaler Istwert zur Verfügung gestellt werden. Bei Sollwert null beaufschlagt die Elektronikeinheit 10 den Proportionalmagneten 2 nur mit einem minimalen Steuerstrom und es stellt sich ein minimaler Einstelldruck ein.
Die Elektronikeinheit 10 weist in der gezeigten Ausführungsform auch Funkschnittstellen auf, beispielsweise eine Bluetooth-Schnittstelle bzw. ein Bluetooth-Dongle 13 (z.B. gemäß "Bluetooth Low Energy"). Damit kann insbesondere eine digitale Diagnoseschnittstelle zur Verfügung gestellt werden, worüber extern der Status des Ventils angezeigt und Konfigurationen am Ventil vorgenommen werden können.
Weiterhin weist die Elektronikeinheit 10 eine Anzeigeeinheit 14, hier beispielsweise in Form von drei Leuchtanzeigen, z.B. LEDs, auf, mit denen ein Status des Ventils 20 auf einfache Wiese angezeigt werden kann, beispielsweise textuell, symbolisch, farblich, durch unterschiedliche Blinkfrequenzen und dergleichen. Alternativ oder zusätzlich kann das Bluetooth- Dongle 13 ebenfalls eine Anzeigeeinheit 14', hier beispielsweise in Form von Leuchtanzeigen, z.B. LEDs, aufweisen. Ebenso können Displays o.ä. verwendet werden.
Innerhalb eines Hydraulikgeräts, wie z.B. des Ventils 20 aus Figur 1 , werden Signale gesammelt, aus denen direkt oder durch Kombination von Signalen und weiteren Daten eine beliebige Anzahl von Zustandsindikatoren als Einzelindikatoren 201 , 202, 203, ... generiert werden kann. Diese Einzelindikatoren können sich je nach Geräteausprägung und Ventilfamilie unterscheiden. Ein Beispiel für einen Einzelindikator wird in Figur 3 gezeigt und erläutert.
Aus den verfügbaren einzelnen Zustandsindikatoren wird über Bewertungskriterien ein Gesamtindikator 230 ermittelt, wie beispielsweise im Folgenden anhand von Figur 2 erläutert wird. Zur Bildung des Gesamtindikators 230 können die verfügbaren Einzelindikatoren 201 , 202, 203, ... jeweils mit einem spezifischen Gewichtungsfaktor 211 , 212, 213, ... bewertet und die Ergebnisse zusammengefasst werden (insbesondere additiv), um einen Gesamtindikator- Rohwert 220 zu erhalten, der als Basis für die Bildung des Gesamtindikators 230 dient. Anhand von Konfigurationsdaten (Bewertungskriterien) 221 wird aus diesem Wert der finale Zustand des Gesamtindikators 230 gebildet. Beispielsweise wird der errechnete Gesamtindikator-Rohwert anhand von Grenzwerten bzw. Bereichen in die Kategorien "gut", "mäßig" oder "kritisch" überführt. Rein beispielhaft kann z.B. ein Wert > 1000 "kritisch" bedeuten, ein Wert < 100 "gut, und Werte dazwischen "mäßig".
Wie in Figur 5 dargestellt, kann der Gesamtindikator direkt am Gerät visualisiert werden, z.B. farblich durch eine Ampelfunktion mit den Farben Grün ("gut"), Gelb ("mäßig") und Rot ("kritisch") mittels der Anzeigeeinheit 14 bzw. 14'. Alternativ oder zusätzlich kann der Gesamtindikator an externe Geräte übertragen werden, beispielsweise an Computer oder Mobilgeräte. Dies kann verbindungslos (Broadcasting) z.B. über BLE-Advertisement erfolgen, oder verbindungsorientiert (z.B. über eine BLE-Punkt-zu-Punkt-Verbindung), mittels der Schnittstelle 12 und/oder des Bluetooth-Dongles 13.
Auch die Einzelindikatoren können übertragen werden. Sie ermöglichen eine detailliertere Anzeige der Zusammensetzung des Gesamtindikators und über den "Gesundheitszustand" des Ventils. Die Daten können von einem geeigneten Endgerät empfangen und visualisiert werden, z.B. in Form eines Dashboards (grafische Benutzeroberfläche; Anordnung verschiedener grafischer Elemente, die der Visualisierung von Daten oder der Verwaltung von Systemen dienen) in einer Smartphone App. In dem Endgerät kann die Anzeige noch durch weitere (externe und interne) Daten angereichert und erweitert werden (z.B. durch Eingabe oder Erfassung weiterer Umgebungsbedingungen oder durch ergänzende Daten aus der Cloud). Das Endgerät kann auch als Gateway fungieren und beispielsweise die ermittelten "Condition Mo- nitoring"-Daten an verschiedene Cloud-Dienste zur Speicherung oder Weiterverarbeitung weiterleiten.
Signale und Einzelindikatoren können mit Hilfe von Modellrechnungen auch zur Generierung weiterer Einzelindikatoren genutzt werden. Die Ermittlung der Indikatoren erfolgt autark im Ventil, unabhängig von (externen) Systemen (z.B. cloudbasierte Kl Systeme). Zusätzlich ist die Weiterleitung und Weiterverarbeitung in externen Systemen möglich. Insbesondere können sehr komplexe Einzelindikatoren und Aussagen zum Gerätegesundheitszustand erzeugt werden, von der Einhaltung der Gerätespezifikation, über Lebensdauermodelle bis hin zu komplexen Modellen zum Verschleiß und der Lebensdauer der Hydraulik- und Mechanik-Komponenten des Gesamt-Systems (z.B. Ventil, Pumpe). Durch immer mehr und komplexere Einzelindikatoren können aussagekräftigere Gesamtindikatoren erzeugt werden.
Einfache Lösungen umfassen Zähler und signalbasierte bzw. messwertbasierte Anzeigen, welche im Wesentlichen zur Überwachung verwendet werden können. Typische Vertreter sind das Zählen von Schaltvorgängen und das Messen von Temperaturverläufen usw. Hier können insbesondere Schwellwertvergleiche erfolgen, um einen Indikator zu bestimmen.
Etwas komplexere Lösungen umfassen einfache Lebensdauermodelle, die z.B. zeitbasiert oder nutzungsbasiert arbeiten. Typische Vertreter sind sog. MTBF-Werte (mean time between failures) insbesondere bei Elektronik und das Zählen von Schreibvorgängen bei Flash-Speicher. Auch hier können insbesondere Schwellwertvergleiche erfolgen, um einen Indikator zu bestimmen.
Noch komplexere Lösungen umfassen aufwendigere Lebensdauermodelle, die z.B. mehrere Größen gleichzeitig berücksichtigen. Typische Vertreter sind Verfahren zur Bestimmung einer Materialermüdung oder Ventildysfunktion.
Figur 3 zeigt eine Ausführungsform zur Generierung eines Indikators basierend auf der Versorgungsspannung. Dabei ist eine Versorgungsspannung U des Ventils gegen die Zeit t aufgetragen. Das zu Grunde liegende Signal kann insbesondere ein über einen Analogdigitalwandlerzyklisch gemessener Spannungswert der Versorgungspannung sein. Das Signal kann vor der Bewertung noch über einen Tiefpass gefiltert sein.
Beispielhaft sind als Bewertungskriterien vier Schwellwerte #1-#4 festgelegt, woraus sich eine Unterteilung des Signalbereichs in fünf Bewertungsbänder ableiten lässt. Der Bereich zwischen #2 und #3 ist der Signalbereich, der als normaler Betriebsbereich 301 bewertet wird. Der Bereich zwischen #1 und #2 bzw. zwischen #3 und #4 ist der Signalbereich, der als Grenzbereich 302 für den Betrieb angesehen wird und ein erster Hinweis darauf sein kann, dass das Gerät nahe an der Grenze der Gerätespezifikation betrieben wird. Dies wirkst sich erfahrungsgemäß ungünstig auf die Gerätelebensdauer und -Zuverlässigkeit aus. Der Bereich unterhalb von #1 bzw. oberhalb von #4 ist ein kritischer Betriebsbereich 303, in dem das Gerät nicht betrieben werden sollte.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden diese Betriebsbereiche auf einen Einzelindikator derart abgebildet, dass Betriebsbereich 301 einem Wert "gut", Betriebsbereich 302 einem Wert "mäßig" und Betriebsbereich 303 einem Wert "kritisch" entsprechen. Dieser geht in die Bildung des Gesamtindikators mit ein, welcher dann auf einer Anzeige des Ventils (z.B. 14, 14') visualisiert werden kann, z.B. farblich durch eine Ampelfunktion mit den Farben Grün, Gelb, und Rot. Zusätzlich kann der Einzelindikator digital übertragen und z.B. auf einem Dashboard bzw. allgemein einer Anzeige visualisiert werden.
In Figur 4 ist schematisch ein Beispiel für die Bildung eines Einzelindikators in einem Blockdiagramm illustriert, die hier auf einer Modellrechnung basiert.
Einem Modell 410 werden Eingangsgrößen 420 und gegebenenfalls Konfigurationsdaten 430 zugeführt, woraus ein Modellergebnis 440 berechnet wird. Dieses kann - gegebenenfalls gefiltert und umgerechnet (Block 440)- einem Block 450 zur Bildung des Einzelindikators zusammen mit optionalen weiteren Konfigurationsdaten 460 zugeführt werden.
Die Eingangsgrößen 420 umfassen insbesondere Zähl- und/oder Messwerte, beispielsweise in Form von Signalverläufen, Histogrammen, Zählerwerten usw. Geeignete Messgrößen sind insbesondere Temperaturen, elektrische Spannungen, elektrische Ströme.
Die Konfigurationsdaten 430 umfassen beispielsweise elektronik-spezifische Anpassungsparameter, welche insbesondere von den verwendeten Bauteilen abhängen können (Temperaturfestigkeit Spannungsfestigkeit usw. z.B. von Kondensatoren usw.), ebenso wie Umrechnungsfaktoren für Messwerte, Histogramme usw.
Die Konfigurationsdaten 460 können insbesondere Bewertungskriterien beinhalten, um aus dem Modellergebnis 440 den Einzelindikator zu berechnen. Der Einzelindikator kann dann zur Bestimmung eines Gesamtindikators, wie beispielsweise in Figur 2 dargestellt, verwendet werden. In Figur 5 ist schematisch das Zusammenwirken von einzelnen Einheiten zur Ausgabe des Gesamtindikators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem Blockdiagramm dargestellt.
Insbesondere werden in der Elektronikeinheit 10 eines anhand Figur 1 gezeigten Hydraulikventils Mess- und Zählerwerte 500 erfasst und zu Einzelindikatoren 501 verrechnet, woraus, wie insbesondere in Figur 2 dargestellt, ein Gesamtindikator 530 bestimmt wird.
Sowohl die einzelnen Indikatoren 501 als auch der Gesamtindikator 530 können mittels des Bluetooth-Dongles 13 an ein externes Gerät 30, beispielsweise einen Tablet-PC, ein Mobiltelefon, einen entfernten Server bzw. PC usw., auf dem eine geeignete Software ausgeführt wird, übertragen werden. Die Übertragung kann in einer sogenannten verbindungslosen Art 540 oder einer verbindungsorientierten Art 545 erfolgen. Insbesondere visualisiert der obere Pfeil 540 die verbindungslose Übertragung des Gesamtindikators, und die unteren beiden Pfeile 545 zeigen die verbindungsorientierte Übertagung von Einzel- und Gesamtindikator.
Auf dem externen Gerät 30 kann der Gesamtindikator 530 z.B. in einer Geräteübersicht visualisiert werden. Weiterhin können in einem Einstellprogramm der Gesamtindikator 530 sowie die Einzelindikatoren 501 angezeigt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann der Gesamtindikator 530 auf der Anzeige 14, 14' visualisiert werden, hier beispielsweise durch unterschiedliche Farben. Dies ist eine besonders einfache und dennoch besonders gut erkennbare Ausgabeform, mit der ein Anwender unmittelbar über den Gesamtzustand des Geräts informiert werden kann.

Claims

Ansprüche
1 . Hydraulikgerät (20) mit einer Hydraulikeinheit (1-9), einer Elektronikeinheit (10) und einer Schnittstelle (12, 13, 14, 14'), wobei die Elektronikeinheit (10) dazu eingerichtet ist, während des Betriebs der Hydraulikeinheit (1-9) Messwerte zu erfassen, aus den Messwerten wenigstens einen Einzelindikator (201 , 202, 203, 501) abzuleiten und aus dem wenigstens einen Einzelindikator (201 , 202, 203, 501) einen Gesamtindikator (230, 530) zu bestimmen und an der Schnittstelle (12, 13, 14, 14') auszugeben.
2. Hydraulikgerät (20) nach Anspruch 1 , wobei die Elektronikeinheit (10) dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen Einzelindikator (201 , 202, 203, 501) an der Schnittstelle (12, 13, 14, 14') auszugeben.
3. Hydraulikgerät (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schnittstelle (12, 13, 14, 14') eine visuelle Anzeige (14, 14') umfasst und wobei das Ausgeben an der Schnittstelle ein Anzeigen auf der visuellen Anzeige (14, 14') umfasst.
4. Hydraulikgerät (20) nach Anspruch 3, wobei die visuelle Anzeige (14, 14') einen Bildschirm und/oder Leuchtmittel aufweist.
5. Hydraulikgerät (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schnittstelle (12, 13, 14, 14') eine kabelgebundene (12) oder eine kabellose Schnittstelle (13) umfasst und wobei das Ausgeben an der Schnittstelle ein Übertragen an ein weiteres Gerät (30) umfasst.
6. Hydraulikgerät (20) nach Anspruch 5, wobei die Schnittstelle (12, 13, 14, 14') eine Bluetooth-Schnittstelle (13) umfasst.
7. Verfahren zum Ausgeben eines Gesamtindikators (230, 530) für ein Hydraulikgerät (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei während des Betriebs der Hydraulikeinheit (1-9) Messwerte erfasst werden, io wobei aus den Messwerten wenigstens ein Einzelindikator (201 , 202, 203, 501) abgeleitet wird, wobei aus dem wenigstens einen Einzelindikator (201 , 202, 203, 501) der Gesamtindikator (230, 530) bestimmt wird, und wobei der Gesamtindikator (230, 530) an der Schnittstelle (12, 13, 14, 14') ausgeben wird. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Gesamtindikator (230, 530) einen Gesamtzustand des Hydraulikgeräts (20) klassifiziert. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Gesamtindikator (230, 530) drei unterschiedliche Klassen umfasst. Elektronikeinheit (10) eines Hydraulikgeräts nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfassend einen Prozessor, der so konfiguriert ist, dass er das Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9 ausführt. Computerprogramm umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach Anspruch 7 bis 9 auszuführen. Computerlesbarer Datenträger, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.
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