用于監(jiān)控運(yùn)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(yùn)行中的齒輪的方法，該運(yùn)行處于在應(yīng)用非接觸測(cè)量的至少一個(gè)磁彈性傳感器（1）的情況下，至少一個(gè)磁彈性傳感器用于在齒輪中存在機(jī)械應(yīng)力時(shí)記錄磁導(dǎo)率的變化，其中至少一個(gè)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(cè)齒輪，并且能經(jīng)過(guò)測(cè)量磁導(dǎo)率的變化來(lái)測(cè)定力。應(yīng)用：在齒輪處非接觸性的數(shù)據(jù)測(cè)定。
【專利說(shuō)明】用于監(jiān)控運(yùn)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(duì)齒輪的監(jiān)控，其在運(yùn)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(gè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]避免齒輪斷裂的問(wèn)題迄今僅能通過(guò)間接方法來(lái)處理。在此，一方面可以縮短維護(hù)間隔的長(zhǎng)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(duì)驅(qū)動(dòng)電流的監(jiān)控，以便確定特別是在運(yùn)行中的過(guò)載。然而這兩種方法都具有缺點(diǎn)。
[0003]第一種方法與高成本相關(guān)聯(lián)，這是因?yàn)橐环矫嬖谟布矫嬉鎿Q構(gòu)件，并且另一方面停工時(shí)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(yùn)行中的齒輪。
[0006]該目的的解決方案分別通過(guò)獨(dú)立表達(dá)的權(quán)利要求的特征組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0007]本發(fā)明基于以下的認(rèn)知，即通過(guò)非破壞性地測(cè)量運(yùn)行期間在齒輪處的機(jī)械應(yīng)力，能實(shí)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(guò)應(yīng)用磁彈性傳感器而實(shí)現(xiàn)，其在待監(jiān)測(cè)的齒輪上首先安裝在端面處，并且特別是在出現(xiàn)最大機(jī)械應(yīng)力的那個(gè)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(jī)械載荷的區(qū)域。
[0008]磁彈性傳感器測(cè)量在鐵磁性的工件中在出現(xiàn)機(jī)械應(yīng)力時(shí)的磁導(dǎo)率。這些機(jī)械應(yīng)力在齒輪載荷變化時(shí)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(lái)確定，并且可以及時(shí)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(jì)算齒輪嚙合頻率。因此獲得例如關(guān)于傳動(dòng)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(cè)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(duì)于至少一個(gè)傳感器改變。通過(guò)調(diào)整附加的磁彈性傳感器的傳感器頭能進(jìn)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(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0012]在這種傳感器中，多個(gè)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(jì)的傳感器陣列具有多個(gè)磁彈性傳感器，它們定位出一個(gè)面。
[0014]特別有利的是，也將監(jiān)控用于對(duì)齒輪的質(zhì)量控制。在此，齒輪在模擬運(yùn)行中被監(jiān)控，以使得機(jī)械應(yīng)力近似地相應(yīng)于現(xiàn)實(shí)情況。然而在這種情況下對(duì)該運(yùn)行進(jìn)行模擬。
[0015]由此不僅在實(shí)際運(yùn)行中而且在模擬運(yùn)行中可以監(jiān)控靜態(tài)的或動(dòng)態(tài)的狀態(tài)。利用該方法可以非常精確地檢查一個(gè)或多個(gè)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(jī)械應(yīng)力，時(shí)間解析地測(cè)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(shí)施在齒輪的輪齒附近，那么識(shí)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(shí)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(shí)施能以有利的方式通過(guò)傳感器裝置實(shí)現(xiàn)，其適用于檢測(cè)在齒輪處的應(yīng)力。這利用使用一個(gè)或多個(gè)磁彈性的傳感器而實(shí)現(xiàn)，其能夠非破壞性地記錄在運(yùn)行中在一個(gè)或多個(gè)齒輪處的、例如在相互的嚙合區(qū)域中的機(jī)械的應(yīng)力。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]以下結(jié)合示意圖描述不限制本發(fā)明的實(shí)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(duì)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(guò)了 90°。
【具體實(shí)施方式】
[0022]磁彈性的傳感器I以在長(zhǎng)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(jī)械的力影響，這些機(jī)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(cè)量準(zhǔn)確性以及直接測(cè)量力。這種形式的傳感器非接觸地以與待測(cè)量的物體確定的間距地定位并且可以在運(yùn)行中應(yīng)用。那么通過(guò)非接觸地借助于磁彈性的傳感器測(cè)量軸的磁導(dǎo)率的變化，例如可以測(cè)量傳輸力的軸的轉(zhuǎn)矩。
[0024]相應(yīng)于本發(fā)明能實(shí)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(jī)械的應(yīng)力。在此測(cè)定在運(yùn)行中的齒輪。如果在應(yīng)用構(gòu)件之前應(yīng)該進(jìn)行待實(shí)施的質(zhì)量安全，那么也可以模擬該運(yùn)行，其中進(jìn)一步地產(chǎn)生類似運(yùn)行的狀態(tài)。由此例如將一個(gè)齒輪與另一個(gè)齒輪嚙合并且將待檢驗(yàn)的齒輪如同在運(yùn)行中那樣被加應(yīng)力。由磁彈性的傳感器測(cè)量在模擬運(yùn)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(jī)械的應(yīng)力的確定的額定值。
[0025]由此能實(shí)現(xiàn)的是，通過(guò)及時(shí)地調(diào)整這個(gè)構(gòu)件或設(shè)備的運(yùn)行，阻止機(jī)器的斷裂或損壞?？傮w上特別是可以延長(zhǎng)維護(hù)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(zhǎng)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(cè)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(gè)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(cuò)開地、與待監(jiān)控的齒輪3錯(cuò)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(gè)視圖，其相對(duì)于在圖1中的視圖轉(zhuǎn)過(guò)90°。這兩個(gè)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(guò)齒輪的相應(yīng)的部分回路的呈現(xiàn)來(lái)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(lái)調(diào)整。在圖2中磁彈性的傳感器I大約對(duì)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(shí)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(yùn)行狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種在使用在齒輪中存在機(jī)械應(yīng)力時(shí)記錄磁導(dǎo)率變化的非接觸式測(cè)量的至少一個(gè)磁彈性傳感器(I)的情況下用于監(jiān)控運(yùn)行中的齒輪的方法，其中，至少一個(gè)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(cè)所述齒輪，并且通過(guò)測(cè)量磁導(dǎo)率變化能測(cè)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(gè)所述磁彈性傳感器(I)測(cè)定的所述力與額定值進(jìn)行比較。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，附加地實(shí)施頻率分析。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，使用具有多個(gè)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(xiàng)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(xiàng)所述的方法，其中，通過(guò)如在所述運(yùn)行中那樣加載荷和測(cè)量所述齒輪來(lái)實(shí)施對(duì)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(xiàng)所述的方法，其中，根據(jù)機(jī)械應(yīng)力時(shí)間解析地測(cè)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(xiàng)所述的方法，其中，至少一個(gè)所述磁彈性傳感器(I)相對(duì)于所述齒輪定位，以示出所述齒輪的輪廓和/或能測(cè)定與額定幾何尺寸的偏差。
9.一種通過(guò)執(zhí)行相應(yīng)于權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法檢測(cè)在至少一個(gè)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(gè)依次定位的、在對(duì)準(zhǔn)齒輪上的磁彈性傳感器(I )，所述磁彈性傳感器用于測(cè)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(duì)準(zhǔn)所述齒輪。
【文檔編號(hào)】G01L1/12GK103827648SQ201280046920
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)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(qǐng)人:西門子公司