用于監(jiān)控運行中的齒輪的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控運行中的齒輪的方法，該運行處于在應(yīng)用非接觸測量的至少一個磁彈性傳感器（1）的情況下，至少一個磁彈性傳感器用于在齒輪中存在機械應(yīng)力時記錄磁導(dǎo)率的變化，其中至少一個磁彈性傳感器（1）定位在待監(jiān)控的齒輪處，以使得其在出現(xiàn)高載荷的區(qū)域中檢測齒輪，并且能經(jīng)過測量磁導(dǎo)率的變化來測定力。應(yīng)用：在齒輪處非接觸性的數(shù)據(jù)測定。
【專利說明】用于監(jiān)控運行中的齒輪的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對齒輪的監(jiān)控，其在運行中的應(yīng)力可以非常高，并且在損壞情況下必須更換齒輪或整個系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]避免齒輪斷裂的問題迄今僅能通過間接方法來處理。在此，一方面可以縮短維護間隔的長度并且更換相應(yīng)涉嫌疲勞的關(guān)鍵構(gòu)件。另一方面可以設(shè)置對驅(qū)動電流的監(jiān)控，以便確定特別是在運行中的過載。然而這兩種方法都具有缺點。
[0003]第一種方法與高成本相關(guān)聯(lián)，這是因為一方面在硬件方面要替換構(gòu)件，并且另一方面停工時間導(dǎo)致了低生產(chǎn)率。
[0004]第二種方法總體上非常不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種方法和設(shè)備，以便非接觸地監(jiān)控運行中的齒輪。
[0006]該目的的解決方案分別通過獨立表達的權(quán)利要求的特征組合來實現(xiàn)。
[0007]本發(fā)明基于以下的認(rèn)知，即通過非破壞性地測量運行期間在齒輪處的機械應(yīng)力，能實現(xiàn)監(jiān)控齒輪的或全部齒輪系統(tǒng)的面臨的故障。這通過應(yīng)用磁彈性傳感器而實現(xiàn)，其在待監(jiān)測的齒輪上首先安裝在端面處，并且特別是在出現(xiàn)最大機械應(yīng)力的那個位置上。這意味著，磁彈性傳感器通常平行于齒輪軸線地取向，并且與齒輪表面的間距較小。通常監(jiān)控齒輪在其中出現(xiàn)最大機械載荷的區(qū)域。
[0008]磁彈性傳感器測量在鐵磁性的工件中在出現(xiàn)機械應(yīng)力時的磁導(dǎo)率。這些機械應(yīng)力在齒輪載荷變化時發(fā)生改變。如果這樣的齒輪超載，那么這由磁彈性傳感器來確定，并且可以及時地在斷裂之前關(guān)斷齒輪或齒輪系統(tǒng)。
[0009]特別有利的是，將這種方法與頻率分析相組合。由此例如可以計算齒輪嚙合頻率。因此獲得例如關(guān)于傳動裝置狀態(tài)的附加信息。
[0010]如果使用附加的磁彈性傳感器，那么附加地可以直接測量其他的力。這要求附加的磁彈性傳感器主靈敏度的取向相對于至少一個傳感器改變。通過調(diào)整附加的磁彈性傳感器的傳感器頭能進行調(diào)節(jié)。
[0011]有利地，為了改善力分布的區(qū)域解析而應(yīng)用磁彈性傳感器陣列。這可以首先以一維解析的行傳感器的描述形式來實現(xiàn)。
[0012]在這種傳感器中，多個磁彈性的傳感器依次布置在一行中。
[0013]二維地、即平面設(shè)計的傳感器陣列具有多個磁彈性傳感器，它們定位出一個面。
[0014]特別有利的是，也將監(jiān)控用于對齒輪的質(zhì)量控制。在此，齒輪在模擬運行中被監(jiān)控，以使得機械應(yīng)力近似地相應(yīng)于現(xiàn)實情況。然而在這種情況下對該運行進行模擬。
[0015]由此不僅在實際運行中而且在模擬運行中可以監(jiān)控靜態(tài)的或動態(tài)的狀態(tài)。利用該方法可以非常精確地檢查一個或多個齒輪的應(yīng)力能力或應(yīng)力。[0016]利用相同的方法，基于在構(gòu)件中的機械應(yīng)力，時間解析地測定齒輪的旋轉(zhuǎn)數(shù)和當(dāng)前的角位置。
[0017]如果磁彈性的傳感器前面地或側(cè)面地實施在齒輪的輪齒附近，那么識別齒輪的輪廓。由此能以有利的方式確定在幾何尺寸中的偏差。由此再次可以實施監(jiān)控磨損或損壞情況。
[0018]相應(yīng)于本發(fā)明的方法的實施能以有利的方式通過傳感器裝置實現(xiàn)，其適用于檢測在齒輪處的應(yīng)力。這利用使用一個或多個磁彈性的傳感器而實現(xiàn)，其能夠非破壞性地記錄在運行中在一個或多個齒輪處的、例如在相互的嚙合區(qū)域中的機械的應(yīng)力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]以下結(jié)合示意圖描述不限制本發(fā)明的實施例。附圖示出:
[0020]圖1是齒輪監(jiān)控裝置，具有非接觸地工作的磁彈性的傳感器I以及與齒輪3嚙合的齒輪2，磁彈性的傳感器對準(zhǔn)待監(jiān)控的齒輪3，
[0021]圖2是相應(yīng)于圖1的視圖，其轉(zhuǎn)過了 90°。
【具體實施方式】
[0022]磁彈性的傳感器I以在長度變化中磁性的磁導(dǎo)率變化的效應(yīng)為基礎(chǔ)。在此材料的磁特性由出現(xiàn)的機械的力影響，這些機械的力作用于該材料。
[0023]相應(yīng)的傳感器的特征在于高的測量準(zhǔn)確性以及直接測量力。這種形式的傳感器非接觸地以與待測量的物體確定的間距地定位并且可以在運行中應(yīng)用。那么通過非接觸地借助于磁彈性的傳感器測量軸的磁導(dǎo)率的變化，例如可以測量傳輸力的軸的轉(zhuǎn)矩。
[0024]相應(yīng)于本發(fā)明能實現(xiàn)齒輪的非接觸的監(jiān)控，其由于從外部作用的力經(jīng)受機械的應(yīng)力。在此測定在運行中的齒輪。如果在應(yīng)用構(gòu)件之前應(yīng)該進行待實施的質(zhì)量安全，那么也可以模擬該運行，其中進一步地產(chǎn)生類似運行的狀態(tài)。由此例如將一個齒輪與另一個齒輪嚙合并且將待檢驗的齒輪如同在運行中那樣被加應(yīng)力。由磁彈性的傳感器測量在模擬運行中的應(yīng)力，以使得記錄在待監(jiān)控的齒輪中的力并且例如起到機械的應(yīng)力的確定的額定值。
[0025]由此能實現(xiàn)的是，通過及時地調(diào)整這個構(gòu)件或設(shè)備的運行，阻止機器的斷裂或損壞?？傮w上特別是可以延長維護間隔。由此并不更換在有規(guī)律的檢查中還沒有疲勞的構(gòu)件。由此可以延長設(shè)備的耐用度。
[0026]如果構(gòu)件非鐵磁性地構(gòu)造，例如可以首先部分地表面地涂覆鐵磁性的涂層。由此用于測量在構(gòu)件中出現(xiàn)的力的磁彈性的傳感器以高的準(zhǔn)確性是可行的。
[0027]在圖1中在側(cè)視圖中示出兩個相互嚙合的齒輪2，3，以使得輪齒從外出是可見的。磁彈性的傳感器1，與旋轉(zhuǎn)軸線錯開地、與待監(jiān)控的齒輪3錯開地，在端面的附近或在齒輪的高應(yīng)力的區(qū)域中以于齒輪的表面的間距地定位。
[0028]圖2示出一個視圖，其相對于在圖1中的視圖轉(zhuǎn)過90°。這兩個齒輪2，3現(xiàn)在在端面是可見的并且齒輪的相應(yīng)的輪齒的呈現(xiàn)僅僅通過齒輪的相應(yīng)的部分回路的呈現(xiàn)來示出。
[0029]磁彈性的傳感器I的確切的定位根據(jù)相應(yīng)的要求來調(diào)整。在圖2中磁彈性的傳感器I大約對準(zhǔn)待監(jiān)控的齒輪3的齒輪的根部。由此力在通常齒輪的最大加應(yīng)力的區(qū)域中被記錄。此外可以實施與額定值的比較，以使得停止預(yù)定的最大的應(yīng)力或相應(yīng)地改變運行狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種在使用在齒輪中存在機械應(yīng)力時記錄磁導(dǎo)率變化的非接觸式測量的至少一個磁彈性傳感器(I)的情況下用于監(jiān)控運行中的齒輪的方法，其中，至少一個所述磁彈性傳感器(I)定位在待監(jiān)控的所述齒輪處，以使得所述磁彈性傳感器在出現(xiàn)高的應(yīng)力的區(qū)域中檢測所述齒輪，并且通過測量磁導(dǎo)率變化能測定出現(xiàn)的力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將由至少一個所述磁彈性傳感器(I)測定的所述力與額定值進行比較。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，附加地實施頻率分析。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，使用具有多個依次布置的磁彈性傳感器(I)的傳感器行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其中，使用二維的傳感器陣列。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，通過如在所述運行中那樣加載荷和測量所述齒輪來實施對所述齒輪的質(zhì)量監(jiān)控。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，根據(jù)機械應(yīng)力時間解析地測量參數(shù)，例如旋轉(zhuǎn)數(shù)、當(dāng)前的角位置。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，至少一個所述磁彈性傳感器(I)相對于所述齒輪定位，以示出所述齒輪的輪廓和/或能測定與額定幾何尺寸的偏差。
9.一種通過執(zhí)行相應(yīng)于權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法檢測在至少一個齒輪處的應(yīng)力的傳感器裝置，所述傳感器裝置包括傳感器行，所述傳感器行具有多個依次定位的、在對準(zhǔn)齒輪上的磁彈性傳感器(I )，所述磁彈性傳感器用于測量在所述齒輪中的磁導(dǎo)率變化以及呈現(xiàn)所屬的力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳感器裝置，其中存在二維的傳感器陣列，所述傳感器陣列對準(zhǔn)所述齒輪。
【文檔編號】G01L1/12GK103827648SQ201280046920
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】卡爾·烏多·邁爾, 約亨·奧斯特邁爾 申請人:西門子公司