DE102014200639A1 - Method and device for monitoring the function of a planetary gear - Google Patents

Method and device for monitoring the function of a planetary gear Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Ermittlung von Betriebsparametern eines Getriebes, insbesondere eines Planetengetriebes (7), umfassend zumindest eine passive RFID- Sensoreinheit (1) mit einem Sensor (6) und einen RFID-Reader (2). Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der RFID-Reader (1) an einem ersten Getriebeteil (13) angeordnet und die RFID-Sensoreinheit (1) an einem zweiten Getriebeteil (8) angeordnet ist, das gegenüber dem ersten Getriebeteil (13) relativ bewegbar ist.The invention relates to a system for determining operating parameters of a transmission, in particular a planetary gear (7), comprising at least one passive RFID sensor unit (1) with a sensor (6) and an RFID reader (2). According to the invention, it is proposed that the RFID reader (1) is arranged on a first transmission part (13) and the RFID sensor unit (1) is arranged on a second transmission part (8) which is relatively movable relative to the first transmission part (13).

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Ermittlung von Betriebsparametern eines Getriebes, insbesondere eines Planetengetriebes, umfassend zumindest eine passive RFID-Sensoreinheit und einen RFID-Reader.The invention relates to a system for determining operating parameters of a transmission, in particular a planetary gear, comprising at least one passive RFID sensor unit and an RFID reader.

Die Überwachung von Maschinen bzw. von Aggregaten, wie zum Beispiel Getriebe, wird immer wichtiger. Insbesondere die online Überwachung spielt eine immer größer werdende Rolle, da sie insbesondere dazu geeignet ist, Betriebszustände auszuwerten um daraus Schlüsse für die nächste Inspektion oder Instandhaltung zu treffen und insbesondere einem vorzeitigen Ausfall ohne Vorankündigung vorzubeugen. Allgemein wird die Überwachung als „Condition-Monitoring“ bezeichnet.The monitoring of machines or of aggregates, such as transmissions, is becoming increasingly important. In particular, the online monitoring is playing an increasingly important role, as it is particularly suitable to evaluate operating conditions in order to draw conclusions for the next inspection or maintenance and in particular to prevent premature failure without advance notice. Generally, monitoring is referred to as "condition monitoring".

So kommen zur Überwachung in Getrieben bereits Schwingungssensoren und Temperatursensoren zum Einsatz. Insbesondere an schwer zugänglichen Stellen, wie zum Beispiel an den Lagern, hat es sich als sinnvoll herausgestellt, Temperatursensoren für die Temperaturüberwachung einzusetzen. Ein Temperaturanstieg ist ein sicheres Indiz für einen erhöhten Verschleiß oder ein bevorstehendes Versagen.For example, vibration sensors and temperature sensors are already being used for monitoring in gearboxes. In particular, in hard to reach places, such as at the camps, it has been found useful to use temperature sensors for temperature monitoring. A rise in temperature is a sure sign of increased wear or imminent failure.

Die Überwachung von Planetengetrieben bzw. der Lager der Planetenräder ist bisher nur mit sehr großem Aufwand möglich, da die Planetenräder je nach Betriebszustand des Planetengetriebes ihre Position zum stehenden Gehäuse verändern. Im Entwicklungs- und Versuchsbereich werden die Lagertemperatur mithilfe von aufwändigen Verdrahtungen und Schleifenring-Drehdurchführungen gemessen.The monitoring of planetary gears or the bearing of the planetary gears has hitherto been possible only with great effort, since the planet gears change their position depending on the operating state of the planetary gear to the stationary housing. In the field of development and testing, the bearing temperature is measured with the help of complex wiring and rotating ring rotary feedthroughs.

Daneben werden auch Telemetriesysteme eingesetzt. Diese sind jedoch teuer und ihre Funktionalität nicht ohne weiteres gegeben, da die Platzverhältnisse innerhalb des Getriebegehäuses aus Eisenwerkstoffen sehr beengt sind.In addition, telemetry systems are also used. However, these are expensive and their functionality is not readily given, since the space within the gear housing made of ferrous materials are very cramped.

Des Weiteren wurden Versuche unternommen, die Temperaturmessung mittels Funkübertragung unter Anwendung der SAW-Technologie, einer Mikrowellentechnologie wie sie in der DE 10 2010 006 334 A1 beschrieben ist, umzusetzen. Auch diese Technologie ist für diesen Einsatzfall nicht geeignet, da die analogen Signale von der Relativbewegung zwischen Lesegerät und rotierendem SAW-Mess-Chip abhängen.Furthermore, attempts have been made to measure the temperature by radio transmission using SAW technology, a microwave technology such as that described in US Pat DE 10 2010 006 334 A1 is described, implement. Also, this technology is not suitable for this application, since the analog signals depend on the relative movement between the reader and rotating SAW measuring chip.

Für eine wünschenswerte serienmäßige Ausstattung von Getrieben mit einer Planetenlagerüberwachung steht zurzeit kein kostengünstiges funktionsfähiges System zur Betriebsparameterüberwachung zur Verfügung.For a desirable standard equipment of gears with a planetary bearing monitoring is currently no cost-effective operational system for operating parameter monitoring available.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein System vorzuschlagen mittels dem Betriebsparameter von Getrieben, insbesondere Planetengetrieben, kostengünstig überwacht werden können.An object of the invention is therefore to propose a system by means of the operating parameters of transmissions, in particular planetary gears, can be monitored inexpensively.

Erfindungsgemäß wird die Verwendung eines Systems mit mindestens einer passiven RFID-Sensoreinheit und einem RFID-Reader vorgeschlagen. Das System ist dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Reader an einem ersten Getriebeteil und die RFID-Sensoreinheit an einem zweiten Getriebeteil, das gegenüber dem ersten Getriebeteil relativ bewegbar ist, angeordnet sind. Die RFID-Sensoreinheit, wie auch der RFID-Transponder oder TAG, können dabei an oder in dem Bauteil angeordnet sein. Weiterhin kann der RFID-Reader mit einer Auswerteinheit verbunden sein, die mit der Steuerung des Getriebes in Verbindung steht. According to the invention, the use of a system with at least one passive RFID sensor unit and an RFID reader is proposed. The system is characterized in that the RFID reader on a first transmission part and the RFID sensor unit on a second transmission part, which is relatively movable relative to the first transmission part, are arranged. The RFID sensor unit, as well as the RFID transponder or TAG, can be arranged on or in the component. Furthermore, the RFID reader can be connected to an evaluation unit, which is in communication with the control of the transmission.

Die zum Messen von Betriebsparameter benötigte Energie kann vom RFID-Reader aus auf den RFID-Transponder oder TAG übertragen werden, wobei auf dem TAG eine Energiespeichereinheit angeordnet sein kann, mittels der Energie speicherbar ist.The energy required for measuring operating parameters can be transmitted from the RFID reader to the RFID transponder or TAG, wherein an energy storage unit can be arranged on the TAG, by means of which energy can be stored.

Unter einer RFID-Sensoreinheit versteht man einen TAG der mit mindestens einem Sensor verbunden ist. Dabei kann der Sensor auf dem TAG angeordnet oder mit diesem elektrisch verbunden sein. An RFID sensor unit is understood to be a TAG which is connected to at least one sensor. In this case, the sensor can be arranged on the TAG or electrically connected thereto.

Neben Temperatursensoren können auch Sensoren eingesetzt werden, mittels denen einer der folgenden Betriebsparameter Druck, Feuchte und/oder Schwingungen erfassbar sind. In addition to temperature sensors and sensors can be used by means of which one of the following operating parameters pressure, humidity and / or vibrations can be detected.

In einer bevorzugten Ausführung wird vorgeschlagen die RFID-Sensoreinheit am Planetenträger eines Planetengetriebes anzuordnen. Dabei kann vorgesehen werden, dass der Sensor Betriebsparameter eines Planetenrads erfasst. In a preferred embodiment, it is proposed to arrange the RFID sensor unit on the planet carrier of a planetary gear. It can be provided that the sensor detects operating parameters of a planetary gear.

Insbesondere kann die Temperatur eines Planetenradlagers erfasst werden. Weiterhin kann die Überwachung auf alle Planetenradlager ausgeweitet werden, und dafür für jedes Planetenradlager eine RFID-Sensoreinheit an dem Planetenradträger angeordnet sein.In particular, the temperature of a planetary gear bearing can be detected. Furthermore, the monitoring can be extended to all planetary gear bearings, and be arranged for each planetary gear an RFID sensor unit on the planet carrier.

Das Auslesen aller der RFID-Sensoreinheiten kann mittels einem RFID-Reader erfolgen, der während der Drehung des Planetenträgers die einzelnen RFID-Sensoreinheiten kommuniziert und mit Energie versorgt. Wobei zur Unterscheidung der Messstellen codierte Daten übermittelt werden können. The reading out of all the RFID sensor units can take place by means of an RFID reader which, during the rotation of the planet carrier, communicates and supplies the individual RFID sensor units with energy. Coded data can be transmitted to distinguish the measuring points.

In einer weiteren Ausführung kann vorgesehen sein, dass jeder RFID-Sensoreinheit ein RFID-Reader zugeordnet ist. Dabei können die RFID-Sensoreinheiten sowie die zugeordneten RFID-Reader radial versetzt angeordnet werden, um eine eindeutige Zuordnung zu erhalten.In a further embodiment it can be provided that each RFID sensor unit is associated with an RFID reader. In this case, the RFID sensor units and the associated RFID reader arranged radially offset to obtain a unique assignment.

Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Systems und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.Further features of the system according to the invention and further advantages of the invention will become apparent from the following description with reference to the drawing.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to drawings.

In diesen zeigen:In these show:

1 Funktionsprinzip des RFID-Systems 1 Functional principle of the RFID system

2 Planetengetriebe mit RFID-System 2 Planetary gear with RFID system

In 1 wird schematisch das aus dem Stand der Technik bekannte Funktionsprinzip eines RFID-Systems dargestellt. Ein RFID-System umfasst einen RFID-Transponder 2, dieser wird ebenso als RFID-Etikett, Smartlabel, RFID-TAG oder Funktionsetikett bezeichnet, und eine Lesevorrichtung, auch als RFID-Reader 1 bezeichnet.In 1 is schematically illustrated the known from the prior art operating principle of an RFID system. An RFID system comprises an RFID transponder 2 , this is also referred to as an RFID tag, smart label, RFID tag or function label, and a reading device, also as an RFID reader 1 designated.

Die Energieübertragung wie auch die Datenübertragung erfolgt über die Antennen 3 der beiden Bauteile 1, 2.The energy transfer as well as the data transmission takes place via the antennas 3 of the two components 1 . 2 ,

Der RFID-TAG sieht neben einer Antenne, einen analogen Schaltkreis zum Empfangen und Senden, sowie einen digitalen Schaltkreis bzw. Mikrochip vor. Weiterhin weist der RFID-TAG eine Energieversorgungseinheit auf, welche für die Stromversorgung der Schaltkreise sorgt.The RFID tag provides an antenna, an analogue circuit for receiving and transmitting as well as a digital circuit or microchip. Furthermore, the RFID tag has a power supply unit, which provides for the power supply of the circuits.

In 2 ist ein Planetengetriebe 7 mit einem RFID-System dargestellt. Das dargestellte Planetengetriebe 7 ist nur beispielhaft zu sehen. Anstelle von diesem kann auch jedes andere Planetengetriebe gesetzt werden.In 2 is a planetary gear 7 represented with an RFID system. The illustrated planetary gear 7 is only an example. Instead of this, any other planetary gear can be set.

Das dargestellte Planetengetriebe 7 ist in einem Getriebegehäuse 13 untergebracht. Der RFID-Reader 1 ist an dem Getriebegehäuse 13 angebracht, wobei dieser sowohl an dem Getriebegehäuse 13 wie auch in dieses integriert sein kann.The illustrated planetary gear 7 is in a gearbox 13 accommodated. The RFID reader 1 is on the gearbox 13 attached, this on both the transmission housing 13 as well as being integrated into this.

Der RFID-TAG 2 sowie der Sensor 6 sind an dem Planetenträger 8 angebracht, wobei auch hier eine Integration in den Planetenträger 8 denkbar ist. Der Sensor 6 ist ein Temperatursensor, mit dem die Temperatur des Lagers 10 des Planetenrads 9 gemessen wird. Die Anordnung am Planetenträger 8 ist deshalb derart zu wählen, dass der Sensor 6 möglichst nah am Lager 10 positioniert ist.The RFID tag 2 as well as the sensor 6 are at the planet carrier 8th attached, with an integration in the planet carrier 8th is conceivable. The sensor 6 is a temperature sensor with which the temperature of the bearing 10 of the planetary gear 9 is measured. The arrangement on the planet carrier 8th is therefore to be chosen such that the sensor 6 as close to the camp as possible 10 is positioned.

Während das Getriebe in Bewegung ist, findet ständig eine Relativbewegung zwischen Getriebegehäuse 13 und Planetenträger 8 statt, die entsprechend der Ansteuerung des Getriebes verändert werden kann. While the transmission is in motion, there is always a relative movement between the transmission housing 13 and planet carrier 8th instead, which can be changed according to the control of the transmission.

Wie hier dargestellt kann an jedem Planetenträgerarm 8 ein RFID-TAG 2 mit einem Sensor 6 angebracht sein, sodass die Temperatur jedes Lagers gemessen werden kann.As shown here can at each Planetenträgerarm 8th an RFID tag 2 with a sensor 6 be mounted so that the temperature of each camp can be measured.

Die Temperaturen der Lager 15, 16 können mit herkömmlichen Messmethoden gemessen werden, da diese stationär im Getriebegehäuse angeordnet sind.The temperatures of the bearings 15 . 16 can be measured with conventional measuring methods, since these are arranged stationary in the gear housing.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
RFID-Reader  RFID Reader
22
RFID-TAG  RFID TAG
33
Antenne  antenna
44
Energieversorgern  energy suppliers
55
Datenaustausch  data exchange
66
Sensor sensor
77
Planetengetriebe planetary gear
88th
Planetenträger planet carrier
99
Planetenrad planet
1010
Lager camp
1111
Sonnenrad  sun
1212
Hohlrad ring gear
13 13
Getriebegehäusegearbox
14 14
Wellewave
15, 1615, 16
Lager camp

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010006334 A1 [0006] DE 102010006334 A1 [0006]

Claims (9)

System zur Ermittlung von Betriebsparametern eines Getriebes, insbesondere eines Planetengetriebes (7), umfassend zumindest eine passive RFID-Sensoreinheit (1) mit einem Sensor (6) und einen RFID-Reader (2), dadurch gekennzeichnet, dass RFID-Reader (1) an einem ersten Getriebeteil (13) angeordnet und die RFID-Sensoreinheit (1) an einem zweiten Getriebeteil (8) angeordnet ist, das gegenüber dem ersten Getriebeteil (13) relativ bewegbar ist.System for determining operating parameters of a transmission, in particular a planetary gear ( 7 ) comprising at least one passive RFID sensor unit ( 1 ) with a sensor ( 6 ) and an RFID reader ( 2 ), characterized in that RFID reader ( 1 ) on a first transmission part ( 13 ) and the RFID sensor unit ( 1 ) on a second transmission part ( 8th ) is arranged, which compared to the first transmission part ( 13 ) is relatively movable. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Sensors (6) zumindest einer der folgenden Betriebsparameter Temperatur, Druck, Feuchte und/oder Schwingungen messbar ist. System according to claim 1, characterized in that by means of the sensor ( 6 ) at least one of the following operating parameters temperature, pressure, humidity and / or vibration is measurable. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die RFID-Sensoreinheit (1) am Planetenträger (8) eines Planetengetriebes (7) angeordnet ist.System according to claim 2, characterized in that the RFID sensor unit ( 1 ) on the planet carrier ( 8th ) of a planetary gear ( 7 ) is arranged. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) Betriebsparameter erfasst, die im Betrieb an mindestens einem Planetenrad (9) herrschen. System according to claim 3, characterized in that the sensor ( 6 ) Operating parameters which, during operation, are detected on at least one planetary gear ( 9 ) to rule. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Planetenradlagers (10) erfasst wird. System according to claim 4, characterized in that the temperature of the planetary gear bearing ( 10 ) is detected. System nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Planetenradlager (10) eine RFID-Sensoreinheit (1) am Planetenträger (8) angeordnet ist. System according to one of claims 4 to 5, characterized in that for each planetary gear bearing ( 10 ) an RFID sensor unit ( 1 ) on the planet carrier ( 8th ) is arranged. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass alle RFID-Sensoreinheiten (2) mittels einem RFID-Reader (1) ausgelesen werden. System according to claim 6, characterized in that all RFID sensor units ( 2 ) by means of an RFID reader ( 1 ). System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder RFID-Sensoreinheit (2) ein RFID-Reader (2) zugeordnet ist.System according to claim 1, characterized in that each RFID sensor unit ( 2 ) an RFID reader ( 2 ) assigned. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die RFID-Sensoreinheit (2) sowie die zugeordneten RFID-Reader (1) radial versetzt am Planetenträger (8) angeordnet sind.System according to claim 1, characterized in that the RFID sensor unit ( 2 ) as well as the assigned RFID reader ( 1 ) offset radially on the planet carrier ( 8th ) are arranged.
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