本發(fā)明涉及一種用于檢驗(yàn)成型機(jī)的機(jī)器部件的狀態(tài)的設(shè)備。此外，本發(fā)明涉及一種具有該設(shè)備的成型機(jī)以及一種尤其是利用該設(shè)備來(lái)檢驗(yàn)成型機(jī)的機(jī)器部件狀態(tài)的方法。

背景技術(shù)：

在許多不同的工業(yè)領(lǐng)域、首先是在大型機(jī)器領(lǐng)域、例如成型機(jī)中，由于運(yùn)行的原因，會(huì)在負(fù)荷較大的機(jī)器部件上出現(xiàn)損壞。如果沒(méi)有及時(shí)識(shí)別到過(guò)度的損壞，還可能使得原本尚未或者甚至根本沒(méi)有受損的零件一同受到影響。這可導(dǎo)致高昂的成本。

對(duì)此業(yè)已作出過(guò)一些努力，為的是提前識(shí)別到機(jī)器部件上的損壞，以便能夠及時(shí)采取相應(yīng)措施，例如在預(yù)計(jì)出現(xiàn)更大缺陷之前更換受損的機(jī)器部件。

為此，由Weck(在VDI(德國(guó)工程師協(xié)會(huì))-Z integrierte Produktion(集成化生產(chǎn))142(6)，頁(yè)面/文獻(xiàn)-編號(hào)：53-58 2000，Duesseldorf出版社：Springer-VDI-Verl。ISSN 0042-1766中)的文獻(xiàn)《Sensorlose Maschinenzustandsueberwachung(無(wú)傳感器的機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測(cè))》已知，尤其是經(jīng)常由于傳動(dòng)鏈的機(jī)械元件的失效會(huì)引起機(jī)床中的故障。為此，根據(jù)這篇文獻(xiàn)，規(guī)定對(duì)機(jī)械狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。例如可通過(guò)其溫度特性識(shí)別出主軸承上的損壞。另外，根據(jù)這篇文獻(xiàn)，可確定失效的導(dǎo)向滑座的位移力的變化曲線與電機(jī)電流的變化曲線之間的關(guān)聯(lián)性。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)傳感器的、基于進(jìn)給驅(qū)動(dòng)器(相當(dāng)于機(jī)器部件)的電機(jī)電流建構(gòu)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。因此，這主要是借助純粹的軟件應(yīng)用來(lái)解決的。在此的不足在于，電機(jī)電流得出的是對(duì)損壞相當(dāng)不準(zhǔn)確的描繪。因此，從電機(jī)電流中所讀取出來(lái)的損壞與實(shí)際存在的損壞之間可能具有相當(dāng)大的差異。因此，所述機(jī)器部件可能沒(méi)必要那么早地或者甚至過(guò)晚地被更換。

由Forstmann于2010年的科學(xué)論文《Kugelgewindetriebe im Einsatz an Kunststoffspritzgielimaschinen-Lebensdauerprognose und Optimierung(滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在注塑機(jī)中的應(yīng)用-壽命預(yù)測(cè)和優(yōu)化)》得知系列試驗(yàn)，在其中，同時(shí)記錄機(jī)器部件的溫度和振動(dòng)(固體聲)。其中，援引負(fù)荷數(shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)、物料特性、表面特性和材料特性或者磨損極限(零部件表面上的材料剝蝕)作為壽命預(yù)測(cè)模型的輸入?yún)⒘?詳見(jiàn)4.1項(xiàng))。這一論文的核心認(rèn)知在于，滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的磨損很大程度上與潤(rùn)滑劑被磨蝕作用的顆粒污染的程度和與溫度相關(guān)(詳見(jiàn)4.4.9項(xiàng))。在4.4.9.1項(xiàng)下引述了，可設(shè)想一個(gè)損壞參數(shù)作為各個(gè)子要素的總和，其會(huì)根據(jù)所要選擇的數(shù)學(xué)聯(lián)系得出所述損壞參數(shù)。在5.3.2.5項(xiàng)下引述了滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的失效準(zhǔn)則。因?yàn)樵谶\(yùn)行實(shí)踐中沒(méi)有監(jiān)測(cè)塑料加工機(jī)上的滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以經(jīng)常出現(xiàn)所不期望的失效，因?yàn)槟p速度從損壞變得對(duì)于機(jī)器操作人員而言可聽(tīng)見(jiàn)的時(shí)刻起就已經(jīng)這樣高了，以致多數(shù)情況下僅僅還有很短的剩余持續(xù)時(shí)間。出于成本的原因，為了在生產(chǎn)中對(duì)系列機(jī)器進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，值得期望的是，要不用額外的傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)此的一種解決方案是驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)、尤其是存在于變頻器內(nèi)的數(shù)據(jù)的分析。此外還描述了，除了電機(jī)力矩以外，還由試驗(yàn)臺(tái)記錄下更多可被用來(lái)描繪滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的失效時(shí)間點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。螺母外側(cè)上的溫度與環(huán)境溫度相結(jié)合形成了用于所輸入的摩擦功的綜合量度，其會(huì)隨著所述滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的磨損的增加而升高。在根據(jù)這一科學(xué)論文所執(zhí)行的試驗(yàn)中，最主要的既不是運(yùn)行監(jiān)測(cè)在系列機(jī)器上的可實(shí)行性，也不是預(yù)測(cè)方法的成本，而是對(duì)損壞的提前識(shí)別。最后，在8項(xiàng)的綜述下談到，所實(shí)現(xiàn)的預(yù)測(cè)模型能夠針對(duì)滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的每個(gè)部分獨(dú)立地確定損壞，既針對(duì)疲勞磨損，也針對(duì)沖蝕磨損。

這一科學(xué)論文的不足是，其僅僅是基于理論觀察或者說(shuō)是借助一種不適用于實(shí)踐目的的測(cè)試裝置來(lái)實(shí)施的。此外的不足在于，盡管已經(jīng)同時(shí)記錄了溫度和振動(dòng)(固體聲)，但沒(méi)有述及對(duì)任何一種類(lèi)型的測(cè)量數(shù)據(jù)的融合的規(guī)則。因此，基于這一論文，并不能夠在實(shí)踐當(dāng)中獲得快捷且有說(shuō)服力的結(jié)果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種與已知的現(xiàn)有技術(shù)相替選的或者說(shuō)加以改進(jìn)的設(shè)備和一種加以改進(jìn)的方法。尤其是要克服由現(xiàn)有技術(shù)已知的缺陷。

這根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面是通過(guò)一種具有權(quán)利要求1所述特征的設(shè)備得以實(shí)現(xiàn)的。據(jù)此，所述設(shè)備包括分析單元、至少一個(gè)用于測(cè)定表示機(jī)器部件內(nèi)和/或機(jī)器部件上的功耗的功耗-測(cè)量信號(hào)的功耗傳感器和至少一個(gè)用于測(cè)定表示所述機(jī)器部件位移的運(yùn)動(dòng)-測(cè)量信號(hào)的運(yùn)動(dòng)傳感器，其中，所述分析單元被設(shè)計(jì)為，由所述功耗-測(cè)量信號(hào)以及由所述運(yùn)動(dòng)-測(cè)量信號(hào)計(jì)算出所述機(jī)器部件的損壞指標(biāo)。優(yōu)選實(shí)施例可由從屬權(quán)利要求中得出。

因此就能夠首次將非常精確反映損壞的值(至少包括功耗-測(cè)量信號(hào)和運(yùn)動(dòng)-測(cè)量信號(hào))融合成一個(gè)唯一的有說(shuō)服力的值(損壞指標(biāo))。由此，對(duì)于作出與更換機(jī)器部件相關(guān)的決定，給操作人員提供了一個(gè)快捷的、牢固可靠的以及有說(shuō)服力的基礎(chǔ)。換句話說(shuō)，本發(fā)明是基于測(cè)量參量中的多項(xiàng)指標(biāo)融合成一個(gè)總體的損壞指標(biāo)。于是，相對(duì)于制造商的使用壽命說(shuō)明便得出機(jī)器部件的剩余使用壽命。如果所述損壞指標(biāo)將近處在使用壽命說(shuō)明以下或者達(dá)到該使用壽命說(shuō)明，則機(jī)器部件就應(yīng)該予以更換。

將某一設(shè)備/裝置或者過(guò)程所消耗的功率(功率消耗)與以所期望的形式輸出的功率(功率輸出)之間的差稱(chēng)作為功耗。功耗主要是作為熱流被輸出的，因此可通過(guò)溫度測(cè)量測(cè)定出來(lái)。此外，功耗也可作為所供給的電功率與所導(dǎo)出的機(jī)械功率之間的差被計(jì)算出來(lái)。從其中得出虛擬的傳感器信號(hào)。如果機(jī)械的功率輸出不可被直接測(cè)量，但功耗也可純粹地通過(guò)監(jiān)測(cè)電機(jī)功率來(lái)進(jìn)行。也就是說(shuō)，如果這種電機(jī)功率在過(guò)程保持不變的同時(shí)持續(xù)地升高，就必須將額外供給的功率作為損耗納入預(yù)算。

為了獲得與機(jī)器部件的實(shí)際存在的損壞相關(guān)的更加準(zhǔn)確的結(jié)論，優(yōu)選一種磨損傳感器，有利的是一種顆粒計(jì)數(shù)器或油狀態(tài)傳感器，被設(shè)置為用于算出機(jī)器部件的磨損，其中，這種所測(cè)定的磨損可作為磨損測(cè)量信號(hào)被傳輸給所述分析單元，該分析單元另外還將這種磨損測(cè)量信號(hào)納入考量，用以計(jì)算損壞指標(biāo)。具體來(lái)說(shuō)，例如可以采用這樣一種磨損傳感器，該磨損傳感器是一種智能的傳感器，用于借助鐵磁性的磨損顆粒來(lái)確定液壓和潤(rùn)滑系統(tǒng)的狀態(tài)。這種傳感器被實(shí)施為旋入式傳感器或者浸入式傳感器，并且被設(shè)計(jì)為用于持續(xù)監(jiān)測(cè)油內(nèi)的鐵磁污染。

而作為這種所測(cè)定的由于運(yùn)行使用所引起的磨損的替代或補(bǔ)充方案，時(shí)效老化(即自所述機(jī)器部件開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)起的時(shí)間段)也可影響損壞指標(biāo)的計(jì)算。這樣一種時(shí)效老化甚至也在不使用的情況下出現(xiàn)，即純粹由于時(shí)間流逝。因此，換句話說(shuō)，所述機(jī)器部件的純粹年齡也可構(gòu)成損壞指標(biāo)的計(jì)算要素。

本發(fā)明的這一目的根據(jù)第二個(gè)方面也通過(guò)一種具有權(quán)利要求3所述特征的設(shè)備得以實(shí)現(xiàn)。據(jù)此規(guī)定，所述設(shè)備具有分析單元和用于測(cè)定所述機(jī)器部件的磨損的磨損傳感器，其中，表示這一所測(cè)定的磨損的磨損測(cè)量信號(hào)可被傳輸給所述分析單元，并且，所述分析單元被設(shè)計(jì)為，由所述磨損測(cè)量信號(hào)計(jì)算出所述機(jī)器部件的損壞指標(biāo)。所述磨損傳感器優(yōu)選作為一種用于測(cè)定潤(rùn)滑劑內(nèi)的(磨損)顆粒數(shù)量的顆粒計(jì)數(shù)器。

在該第二個(gè)方面中，所述設(shè)備可另外優(yōu)選具有至少一個(gè)功耗傳感器，用于測(cè)定代表所述機(jī)器部件內(nèi)和/或上的功耗的功耗-測(cè)量信號(hào)，和/或至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器，用于算出代表所述機(jī)器部件的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)-測(cè)量信號(hào)，其中，所述分析單元被設(shè)計(jì)為，由所述功耗-測(cè)量信號(hào)和/或由所述運(yùn)動(dòng)-測(cè)量信號(hào)連同所述磨損測(cè)量信號(hào)計(jì)算出所述機(jī)器部件的損壞指標(biāo)。

所有在從屬權(quán)利要求或者說(shuō)附圖說(shuō)明中所給出的優(yōu)選實(shí)施例或者說(shuō)可能的變型-只要在邏輯上合理-均適用于本發(fā)明的上述兩個(gè)方面。

原則上，可使用所述設(shè)備對(duì)每個(gè)機(jī)器部件的損壞進(jìn)行檢查。這樣一個(gè)機(jī)器部件優(yōu)選實(shí)施運(yùn)動(dòng)，因此，通過(guò)這種運(yùn)動(dòng)，自然就出現(xiàn)磨損。尤其有意義的是，如果這種機(jī)器部件是一種驅(qū)動(dòng)單元，那么就使用這樣一種設(shè)備來(lái)檢驗(yàn)尤其是油潤(rùn)滑的機(jī)器部件的狀態(tài)。這例如可以是一種活塞-缸單元或者是一種帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。但尤其優(yōu)選使用所述設(shè)備來(lái)檢驗(yàn)一種形式上為傳動(dòng)裝置、優(yōu)選滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的、例如應(yīng)用于成型機(jī)的合模單元中的機(jī)器部件。這樣一種滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有絲杠、絲杠螺母以及被布置在其間的、優(yōu)選為球狀的滾動(dòng)體。因?yàn)檫@樣的滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作精確并且損壞可能引起高昂的成本，所述設(shè)備于是可以非常有效地被應(yīng)用在這樣的滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中。取代滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之情形，所述設(shè)備還可被用于正齒輪、行星齒輪傳動(dòng)、齒條、軸承等等。

所述功耗傳感器或者說(shuō)溫度傳感器可被集成在磨損傳感器中。因此，這兩方面的傳感器可構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)單元。

如果基于一個(gè)唯一的功耗傳感器算出功耗，原則上就已經(jīng)足夠。但為了獲得更加有說(shuō)服力的值，優(yōu)選在所述成型機(jī)的周?chē)O(shè)置用于測(cè)量環(huán)境溫度的環(huán)境溫度傳感器，該環(huán)境溫度可作為環(huán)境溫度-測(cè)量信號(hào)被傳輸給所述分析單元，其中，所述分析單元將功耗-測(cè)量信號(hào)用所述環(huán)境溫度-測(cè)量信號(hào)校準(zhǔn)成去雜的溫度測(cè)量信號(hào)。因此，過(guò)冷或過(guò)熱的環(huán)境溫度或與時(shí)辰相關(guān)的溫度波動(dòng)不會(huì)非期望地歪曲實(shí)際的功耗。

所述運(yùn)動(dòng)傳感器可被構(gòu)造為振動(dòng)傳感器或者被構(gòu)造為速度傳感器。優(yōu)選所述運(yùn)動(dòng)傳感器被構(gòu)造為加速度傳感器，該傳感器對(duì)所述機(jī)器部件的位置的第二(二階)時(shí)間導(dǎo)數(shù)進(jìn)行測(cè)量。所述運(yùn)動(dòng)傳感器還可包括這些傳感器中的一個(gè)或多個(gè)。所述加速度傳感器很好地適用于給出不同的振動(dòng)頻率范圍作為頻帶。這些頻帶的非常重要的特征是頻峰或者脈沖信號(hào)。這些特征適用于算出剝落指標(biāo)。但作為補(bǔ)充方案或者替選方案，磨損傳感器的測(cè)量參量也可一同影響著剝落指標(biāo)(absplitterungsindikator)的測(cè)定。

摩擦指標(biāo)構(gòu)成了所述損壞指標(biāo)的另一個(gè)部分-指標(biāo)(Teil-Indikator)。其可通過(guò)所述分析單元由所述功耗-測(cè)量信號(hào)、優(yōu)選由去雜的溫度測(cè)量信號(hào)計(jì)算出來(lái)。耗損指標(biāo)可通過(guò)所述分析單元又由運(yùn)動(dòng)-測(cè)量信號(hào)計(jì)算出來(lái)。因此，所述損壞指標(biāo)由剝落指標(biāo)、摩擦指標(biāo)和耗損指標(biāo)組成。

但為了計(jì)算所述損壞指標(biāo)，并不僅僅可以援引使用所述設(shè)備的傳感器的數(shù)據(jù)信息，而甚至很有利的是，所述分析單元另外獲得成型機(jī)的至少一個(gè)電氣信號(hào)。所述成型機(jī)的這至少一個(gè)電氣信號(hào)例如可代表所述成型機(jī)的機(jī)器部件的位置和/或運(yùn)動(dòng)方向。也就是說(shuō)，如果正好經(jīng)歷一個(gè)作用力非常集中的循環(huán)部段，測(cè)量結(jié)果就相應(yīng)地與之適配。首先可能在工作循環(huán)的這樣一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上出現(xiàn)更強(qiáng)的振動(dòng)，但這種更強(qiáng)的振動(dòng)并不意味著能夠推導(dǎo)出任何更大的損壞。這些值可基于所述與所述機(jī)器部件的位置和/或運(yùn)動(dòng)方向相關(guān)的信息相應(yīng)地被納入考量或者被濾出。

但也可行的是，成型機(jī)的至少一個(gè)電氣信號(hào)表示該成型機(jī)的一個(gè)零部件、例如絲杠的溫度，這一信號(hào)也影響著所述功耗的測(cè)定。因此，還可援引在所述成型機(jī)內(nèi)無(wú)論如何都存在的信號(hào)來(lái)更加準(zhǔn)確地測(cè)定出所述功耗。因此，所述功耗尤其是由功耗-測(cè)量信號(hào)(其例如等于潤(rùn)滑油溫度)、表示絲杠溫度的電氣信號(hào)以及表示環(huán)境溫度的環(huán)境溫度-測(cè)量信號(hào)組成。

本發(fā)明還提請(qǐng)保護(hù)一種成型機(jī)，尤其是注塑機(jī)或者壓鑄機(jī)，其具有根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。在此優(yōu)選規(guī)定，所述成型機(jī)具有與所述分析單元處于信號(hào)技術(shù)連接的控制或調(diào)節(jié)(開(kāi)環(huán)控制或閉環(huán)控制)單元，用于控制或調(diào)節(jié)所述成型機(jī)。所述分析單元還可被集成到所述控制或調(diào)節(jié)單元中。所述分析單元尤其可以是一種儲(chǔ)存在所述控制或調(diào)節(jié)單元內(nèi)的程序。

原則上可行的是，所述控制或調(diào)節(jié)單元依據(jù)由所述分析單元傳輸給該控制或調(diào)節(jié)單元的損壞指標(biāo)來(lái)控制或調(diào)節(jié)成型機(jī)，例如，所述機(jī)器部件可以在相應(yīng)的值上停止或者在達(dá)到所述損壞指標(biāo)的預(yù)定閾值的情況下甚至完全被關(guān)停。一般而言可以規(guī)定，在已經(jīng)識(shí)別到損壞的情況下要更小心地執(zhí)行控制或調(diào)節(jié)，以便避免或者至少延遲進(jìn)一步的損壞。例如可以更低的加速度或者沖擊進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。

優(yōu)選規(guī)定，當(dāng)所傳輸?shù)膿p壞指標(biāo)達(dá)到規(guī)定的閾值時(shí)，可通過(guò)所述控制或調(diào)節(jié)單元依據(jù)由所述分析單元傳輸給所述控制或調(diào)節(jié)單元的損壞指標(biāo)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。這一報(bào)警信號(hào)例如可以聲音的方式給出。但所述損壞指標(biāo)的當(dāng)前值和/或所述報(bào)警信號(hào)也可被回傳給所述控制或調(diào)節(jié)單元，或者通過(guò)可選的網(wǎng)絡(luò)連接轉(zhuǎn)發(fā)給遠(yuǎn)程維修點(diǎn)(例如服務(wù)中心等等)。優(yōu)選所述損壞指標(biāo)(例如作為數(shù)值)通過(guò)顯示設(shè)備被顯示出來(lái)。這一顯示設(shè)備可以是所述分析單元的組成部分。但也可為此利用成型機(jī)的控制或調(diào)節(jié)單元的大多無(wú)論如何都存在的顯示設(shè)備(屏幕)。

此外，本發(fā)明還提請(qǐng)保護(hù)一種用于檢驗(yàn)尤其是具有根據(jù)第一個(gè)方面所述設(shè)備的成型機(jī)的機(jī)器部件狀態(tài)的方法。在其中規(guī)定了測(cè)定所述機(jī)器部件內(nèi)和/或機(jī)器部件上的功耗、測(cè)定所述機(jī)器部件的運(yùn)動(dòng)以及通過(guò)所述分析單元由所述功耗以及由所述運(yùn)動(dòng)算出所述機(jī)器部件的損壞指標(biāo)的步驟。更詳細(xì)地來(lái)說(shuō)，這些步驟包括使用功耗傳感器測(cè)定所述機(jī)器部件內(nèi)和/或機(jī)器部件上的功耗，其中，這一所測(cè)定的功耗被作為功耗-測(cè)量信號(hào)傳輸給分析單元；使用運(yùn)動(dòng)傳感器測(cè)定所述機(jī)器部件的運(yùn)動(dòng)，其中，這一所測(cè)定的運(yùn)動(dòng)被作為運(yùn)動(dòng)-測(cè)量信號(hào)傳輸給所述分析單元；以及通過(guò)所述分析單元由所述功耗-測(cè)量信號(hào)以及由所述運(yùn)動(dòng)-測(cè)量信號(hào)算出所述機(jī)器部件的損壞指標(biāo)。

優(yōu)選還再規(guī)定了另一使用磨損傳感器測(cè)定所述機(jī)器部件的磨損的步驟，其中，這一所測(cè)定的磨損被作為磨損測(cè)量信號(hào)傳輸給所述分析單元，該分析單元另外將這一磨損測(cè)量信號(hào)納入考量，以便計(jì)算損壞指標(biāo)。

此外，本發(fā)明還提請(qǐng)保護(hù)一種用于檢驗(yàn)尤其是具有根據(jù)第二個(gè)方面所述的設(shè)備的成型機(jī)的機(jī)器部件狀態(tài)的方法。在其中規(guī)定了測(cè)定所述機(jī)器部件的磨損、通過(guò)所述分析單元由所測(cè)定的磨損算出所述機(jī)器部件的損壞指標(biāo)的步驟。另外，可優(yōu)選規(guī)定測(cè)定所述機(jī)器部件內(nèi)和/或上的功耗的步驟和/或測(cè)定所述機(jī)器部件的運(yùn)動(dòng)的步驟以及通過(guò)所述分析單元算出所述機(jī)器部件的損壞指標(biāo)的步驟，其中，附加地還將所述功耗和/或所述運(yùn)動(dòng)納入考量來(lái)計(jì)算所述損壞指標(biāo)。

所有關(guān)于所述設(shè)備和關(guān)于所述成型機(jī)述及的可能的實(shí)施例還可按照其意義適用于作為上述用于檢驗(yàn)成型機(jī)的機(jī)器部件狀態(tài)的方法的可能的或者優(yōu)選的實(shí)施變型方案。

附圖說(shuō)明

在下面借助附圖說(shuō)明參照附圖中所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的更多細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。其中示出：

圖1為具有用于檢驗(yàn)機(jī)器部件狀態(tài)的設(shè)備的成型機(jī)的示意性圖示；

圖2為機(jī)器部件的功耗沿著時(shí)間軸的圖表圖形；

圖3為通過(guò)加速度傳感器所獲取的頻帶沿著時(shí)間軸的圖表圖形；

圖4為包括了損壞指標(biāo)沿著時(shí)間軸的組成的圖表圖形；

圖5為具有閾值的功耗-測(cè)量信號(hào)的圖表圖形；以及

圖6為與圖5相匹配的損壞指標(biāo)具有影響函數(shù)的圖表圖形。

具體實(shí)施方式

在圖1中示意性地示出了成型機(jī)3。該成型機(jī)具有滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10作為(至少)一個(gè)機(jī)器部件2。該滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10至少由絲杠8和絲杠螺母9組成。在所述滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10的下方設(shè)有貯油槽14。在該貯油槽14的區(qū)域內(nèi)，設(shè)置有功耗傳感器5，用于測(cè)定功耗V_L。尤其是，該功耗傳感器5可以是一種用于測(cè)定油溫的溫度計(jì)。由所述功耗傳感器5將功耗-測(cè)量信號(hào)M_VL轉(zhuǎn)發(fā)給分析單元4。此外，在所述貯油槽14的區(qū)域內(nèi)，設(shè)置有磨損傳感器7，用于測(cè)定磨損VS。尤其是，該磨損傳感器7可以是一種顆粒計(jì)數(shù)器或者是油狀態(tài)傳感器。具體來(lái)說(shuō)，設(shè)置了這樣一種設(shè)備，用該設(shè)備測(cè)定出潤(rùn)滑劑或潤(rùn)滑材料內(nèi)的鐵磁顆粒(的數(shù)量)。為此可以設(shè)置有電磁塞，借其拾取在潤(rùn)滑劑或潤(rùn)滑材料內(nèi)的伺服磁性顆粒。由所述磨損傳感器7同樣將磨損測(cè)量信號(hào)M_VS轉(zhuǎn)發(fā)給所述分析單元4。在所述機(jī)器部件2內(nèi)或上，布置有運(yùn)動(dòng)傳感器6，用于測(cè)定所述機(jī)器部件2的運(yùn)動(dòng)B。尤其是，該運(yùn)動(dòng)傳感器6可以是一種用于測(cè)定頻帶的加速度傳感器。由所述運(yùn)動(dòng)傳感器6同樣將運(yùn)動(dòng)-測(cè)量信號(hào)M_B轉(zhuǎn)發(fā)給所述分析單元4。還可設(shè)置有環(huán)境溫度傳感器11，用于測(cè)量環(huán)境溫度U以及將相應(yīng)的環(huán)境溫度-測(cè)量信號(hào)M_U轉(zhuǎn)發(fā)給所述分析單元4。

接下來(lái)，在所述分析單元4內(nèi)，由這些輸入信號(hào)計(jì)算出損壞指標(biāo)SI，該損壞指標(biāo)可以得出與機(jī)器部件2實(shí)際存在的損壞相關(guān)的(相當(dāng))準(zhǔn)確的結(jié)論。為此，首先所述功耗-測(cè)量信號(hào)M_VL和所述環(huán)境溫度-測(cè)量信號(hào)M_U被匯集成去雜的溫度測(cè)量信號(hào)M_T。然后，由這一去雜的溫度測(cè)量信號(hào)M_T在所述分析單元4內(nèi)通過(guò)所儲(chǔ)存的算法計(jì)算出摩擦指標(biāo)RI。由所述運(yùn)動(dòng)-測(cè)量信號(hào)M_B在所述分析單元4內(nèi)算出耗損指標(biāo)NI。在所述分析單元4內(nèi)，由所述磨損-測(cè)量信號(hào)M_VS算出所述剝落指標(biāo)AI。作為補(bǔ)充或替選方案，這一剝落指標(biāo)AI還可由所述運(yùn)動(dòng)傳感器6的頻帶的頻峰或脈沖信號(hào)算出(詳見(jiàn)圖1中的虛線)。最后，由這些指標(biāo)(即摩擦指標(biāo)RI、耗損指標(biāo)NI和剝落指標(biāo)AI)中的至少一個(gè)，優(yōu)選由所有三個(gè)指標(biāo)，基于儲(chǔ)存在所述分析單元4內(nèi)的算法，算出所述損壞指標(biāo)SI。在圖1中，所述功耗僅僅通過(guò)溫度信號(hào)來(lái)描繪反映，但實(shí)際上所述功耗也可由額外消耗的驅(qū)動(dòng)功率測(cè)算出來(lái)。

然后，將這一損壞指標(biāo)SI與機(jī)器部件2的制造商的使用壽命說(shuō)明進(jìn)行對(duì)比，由此確定(可能的)剩余使用壽命。如果沒(méi)有任何可用的制造商說(shuō)明，可通過(guò)所述損壞指標(biāo)的升高來(lái)說(shuō)明預(yù)測(cè)的失效(SI＝1)的時(shí)間點(diǎn)。然后，這一損壞指標(biāo)SI(或者說(shuō)由此推導(dǎo)的剩余使用壽命)可通過(guò)顯示設(shè)備顯示出來(lái)。尤其是，這一點(diǎn)可通過(guò)所述成型機(jī)13的控制或調(diào)節(jié)單元12的顯示設(shè)備13(屏幕)予以實(shí)現(xiàn)。但也可行的是，所述損壞指標(biāo)SI在超出極限值時(shí)作為聲音或光學(xué)的報(bào)警信號(hào)W、優(yōu)選通過(guò)所述顯示設(shè)備13被輸出。也可能的是，所述控制或調(diào)節(jié)單元12依據(jù)由所述分析單元4傳輸給所述控制或調(diào)節(jié)單元12的損壞指標(biāo)SI來(lái)控制或調(diào)節(jié)所述成型機(jī)3，優(yōu)選關(guān)停、制動(dòng)所述機(jī)器部件2或者限制特定的運(yùn)動(dòng)。在所述損壞指標(biāo)SI的計(jì)算當(dāng)中，還可引入至少一個(gè)直接來(lái)自所述成型機(jī)3或者說(shuō)來(lái)自其控制或調(diào)節(jié)單元12的值。例如，成型機(jī)3的至少一個(gè)電氣信號(hào)可代表所述機(jī)器部件2的位置P和/或運(yùn)動(dòng)方向R和/或功率消耗。

在圖1中，運(yùn)動(dòng)傳感器6和功耗傳感器5是與分析單元4分開(kāi)構(gòu)造或設(shè)置的。與圖示情況不同，這些傳感器也可以是所述分析單元4的組成部分。

圖2以圖表圖形示出了去雜的溫度M_T。從圖2中可以看出，功耗VL幾乎單調(diào)地(或者說(shuō)連續(xù)地)升高，并且只有在最終才又(略微)下陷。對(duì)于所述損壞指標(biāo)SI的探測(cè)，如果在某一特定的時(shí)間間隔內(nèi)去雜的溫度M_T超過(guò)了與該時(shí)間間隔相關(guān)的統(tǒng)計(jì)值(離散度、平均值、中位數(shù)等等)，就可落實(shí)。(對(duì)此，可首先參照?qǐng)D4：因?yàn)槿ルs的溫度M_T在時(shí)間點(diǎn)t₆之前不久又下陷，摩擦指標(biāo)RI的值也回落。)

圖3以三個(gè)圖表圖形示出了在不同頻率范圍內(nèi)通過(guò)所述加速度傳感器所測(cè)量的信號(hào)幅度SA。其中，不同的頻帶(頻帶1、2和3)要單獨(dú)隔離開(kāi)加以研究或者說(shuō)觀察。

在圖4中記錄了沿著時(shí)間軸t的各項(xiàng)不同指標(biāo)。在時(shí)間軸結(jié)束時(shí)(正好在t₅與t₆之間)，(在此情況中)不斷升高的剝落指標(biāo)AI、摩擦指標(biāo)RI和耗損指標(biāo)NI匯總成損壞指標(biāo)SI，該損壞指標(biāo)自此時(shí)便起處于閾值L以上。這在本實(shí)例中就相當(dāng)于完全失效。這種在滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)-試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)記錄的分析延伸覆蓋了足夠多數(shù)量的測(cè)試循環(huán)，其中，測(cè)試循環(huán)的數(shù)量相當(dāng)于所述滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的平均使用持續(xù)時(shí)間。其中，所述滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在終端處磨損嚴(yán)重或者說(shuō)不再可繼續(xù)使用?？梢钥吹綔囟鹊拿黠@上升(更大的摩擦)、各個(gè)頻峰(剝離)或者說(shuō)在終端處可以看到振動(dòng)的總體增加(損耗)。由所述損壞指標(biāo)SI的上升，較早時(shí)候就已經(jīng)能夠推斷出失效時(shí)間點(diǎn)T_ausfall(相應(yīng)于時(shí)間點(diǎn)t₆或者說(shuō)達(dá)到閾值L)。在實(shí)際的運(yùn)行中，在這里就已經(jīng)可以采取應(yīng)對(duì)措施或者將維保措施納入計(jì)劃。

圖5示出了一種溫度傳感器的信號(hào)的記錄的變化曲線，其具有一些峰值(即在足夠平坦的信號(hào)變化曲線上的突然的升高和下降)。只有當(dāng)這種信號(hào)峰值超出虛線標(biāo)示的極限值時(shí)，其才對(duì)圖6中所示的影響函數(shù)起作用?？傮w來(lái)說(shuō)要注意：在出現(xiàn)指標(biāo)事件之后，作用概率也可再次減少。

圖6示出了作用概率在指標(biāo)摩擦下的一種示例。在機(jī)器部件-溫度超過(guò)預(yù)定的極限值之后，它(作用概率)又迅速減少。在超過(guò)極限值之后，所述作用概率呈指數(shù)地降低。在機(jī)器部件-溫度超過(guò)預(yù)定的極限值(在圖5中所示)之后，影響函數(shù)就設(shè)置到1，也就是說(shuō)，該指標(biāo)對(duì)于總指標(biāo)(詳見(jiàn)圖4在時(shí)間點(diǎn)t₅之后)具有影響。因此，在第一次超過(guò)時(shí)，將指標(biāo)設(shè)置到1，以獲取/確認(rèn)這一事件的出現(xiàn)。如果溫度重新低于極限值，影響就不設(shè)置為0，而是開(kāi)始使其按指數(shù)函數(shù)減少。由此，損壞事件的后續(xù)作用時(shí)間(Nachwirkzeit)得以模式化。在時(shí)間點(diǎn)t₀₃或t₀₉之前，出現(xiàn)了重新超過(guò)極限值的情況，因此，影響函數(shù)被重新設(shè)置為1。

最后可確定，一項(xiàng)主要?jiǎng)?chuàng)新是功耗與運(yùn)動(dòng)(振動(dòng))的結(jié)合。此外并未試圖要模擬精確的機(jī)械模型或熱力學(xué)模型，而是更針對(duì)連續(xù)的上升(損耗)或者各個(gè)偏差(剝離)對(duì)頻帶進(jìn)行分析。在圖4中示出了滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)-試驗(yàn)臺(tái)的一種示例性的測(cè)量結(jié)果。明顯看出，已經(jīng)提前(尤其是在實(shí)際失效前幾周)確定了磨損并且由此能夠預(yù)測(cè)失效。

更多的測(cè)量已經(jīng)表明，并不是非得充分融合溫度和振動(dòng)，因?yàn)樵谝恍y(cè)試中，盡管在滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上有大量的損壞，損壞指標(biāo)SI也不會(huì)升高。因此，還附加地建議使用磨損傳感器。該磨損傳感器與鐵磁顆粒的數(shù)量成比例地提供輸出信號(hào)。因?yàn)檫@些顆粒即便是在滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上磨損極少的情況下也會(huì)出現(xiàn)，于是該傳感器值進(jìn)一步改善了損壞指標(biāo)。

附圖標(biāo)記清單

1 設(shè)備

2 機(jī)器部件

3 成型機(jī)

4 分析單元

5 功耗傳感器

6 運(yùn)動(dòng)傳感器

7 磨損傳感器

8 絲杠

9 絲杠螺母

10 滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

11 環(huán)境溫度傳感器

12 控制或調(diào)節(jié)單元

13 顯示設(shè)備

14 貯油槽

VL 功耗

M_VL 功耗-測(cè)量信號(hào)

B 運(yùn)動(dòng)

M_B 運(yùn)動(dòng)-測(cè)量信號(hào)

SI 損壞指標(biāo)

VS 磨損

U 環(huán)境溫度

M_T 去雜的溫度測(cè)量信號(hào)

M_U 環(huán)境溫度-測(cè)量信號(hào)

RI 摩擦指標(biāo)

NI 耗損指標(biāo)

AI 剝落指標(biāo)

P 機(jī)器部件的位置

R 機(jī)器部件的運(yùn)動(dòng)方向

W 報(bào)警信號(hào)

L 閾值

SA 信號(hào)幅度