DE19703446A1 - System zur Fernüberwachung von Maschinenbetriebszuständen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Fernüberwachung von Ma­ schinenbetriebszuständen, insbesondere zur Fernüberwachung von Maschinen mit rotierenden Maschinenteilen.

Im Privatbereich und in der Industrie werden die unterschied­ lichsten Maschinen eingesetzt. Die Maschinen führen automatisch verschiedene Vorgänge durch, bei spielsweise Herstellungs- oder Bearbeitungsvorgänge. Dabei ist es meistens notwendig, den ak­ tuellen Maschinenzustand zu überwachen. Durch die Überwachung kann die Bedienperson der Maschine darauf hingewiesen werden, daß die Maschinen einen bestimmten Teilvorgang beendet hat und nur nach entsprechendem Tätigwerden der Bedienperson kann der nächste Vorgang eingeleitet werden. Beispielsweise wird ein Arbeiter darauf aufmerksam gemacht, daß er ein Bearbei­ tungswerkzeug bei einer Fertigungsmaschine auswechseln soll.

Im privaten Bereich wird beispielsweise eine Hausfrau darauf aufmerksam gemacht, daß der Waschvorgang beendet ist und die Waschtrommel entleert werden soll. Um einen Arbeiter innerhalb des Produktionsprozesses flexibler einsetzen zu können oder es der Hausfrau zu ermöglichen, neben dem Waschvorgang andere Tä­ tigkeiten durchzuführen, besteht zunehmend das Bedürfnis dem Betriebszustand der zu überwachenden Maschinen fernzuüberwa­ chen, d. h. die Bedienperson wird über den Maschinenbetriebszu­ stand informiert, ohne daß sie unmittelbar neben der Maschine steht. Beispielsweise wird ein Arbeiter darauf aufmerksam ge­ macht, daß er an einer Maschine, die sich in einer anderen Werkshalle befindet, ein Werkzeug auswechseln soll oder eine Hausfrau, welche sich innerhalb ihrer Wohnung befindet, wird darüber informiert, daß die im Keller aufgestellte Waschmaschi­ ne den Waschvorgang beendet hat.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung ein System zur Fernüber­ wachung des Betriebszustandes einer Maschine zu schaffen, wel­ che kostengünstig herstellbar und einfach zu bedienen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein System mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung zur Erläuterung weiterer Merkmale be­ schrieben.

Die Figur zeigt schematisch eine an einer zu überwachenden Ma­ schine 4 vorgesehene erfindungsgemäße Sensor- und Sendeeinrich­ tung 1 sowie eine zugehörige erfindungsgemäße Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2. Das erfindungsgemäße Fernüberwa­ chungssystem besteht aus mindestens einer Sensor- und Sendeein­ richtung 1 und mindestens einer Empfangs- und Signalisierein­ richtung 2.

Die Sensor- und Sendeeinrichtung 1 ist über eine Befestigungs­ einrichtung 3 an eine zu überwachende Maschine 4 anbringbar. Die Befestigungseinrichtung 3 kann dabei aus Magneten, Saugnäp­ fen, Klebestreifen, Klettverschlüssen, Schellen oder beliebigen Kombinationen dieser Einrichtungen bestehen.

Die Sensor- und Sendeeinrichtung 1 weist einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung von Betriebszustandsparametern der Ma­ schine 4 auf. Diese Betriebszustandsparameter können unter­ schiedlichster Natur sein, beispielsweise die Vibration der Maschine, die Stromaufnahme durch die Maschine bzw. der Span­ nungsabfall an der Maschine, die Wärmeabstrahlung des Maschi­ nengehäuses oder die von dem Maschinengehäuse abgeleitete Wär­ me. Weitere erfaßbare Maschinenbetriebszustandsparameter sind die von dem Maschinengehäuse abgegebenen Schallwellen oder von der Maschine abgegebene optische Signale.

Die Sensor- oder Sendeeinrichtung 1 kann neben den geeigneten Sensoren 5 über eine nicht gezeigte Interface-Einrichtung an die Steuerelektronik der Maschine 4 angeschlossen sein. Die direkte elektronische Ankoppelung ermöglicht dann die Schaltzu­ stände der Maschine, spezielle Signale des Maschinenherstellers sowie Input/Output-Parameter der Maschinensteuerrelektronik, beispielsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerelektronik, zu erfassen.

Den Sensoren 5 zur Erfassung der Maschinenbe­ triebszustandsparameter und der üblicherweise zusätzlich vor­ handenen Interface-Schaltung ist eine Signalverarbeitungsschal­ tung 6 nachgeschaltet. Die Signalverarbeitungsschaltung 6 er­ mittelt aus den verschiedenen gemessenen Betriebszustandspara­ metern bzw. aus den direkt eingekoppelten elektronischen Steu­ ersignalen den aktuellen Betriebszustand der Maschine 4. Die Signalverarbeitungsschaltung 6 gibt dann ein internes Informa­ tionssteuersignal, welches dem Betriebszustand der Maschine 4 entspricht, an eine Kodier- und Modulationseinrichtung 7. Die Kodiereinrichtung kodiert in das von der Signalverarbeitungs­ schaltung 6 abgegebene interne Informationssteuersignal eine zusätzliche Information darüber ein, welche Sensor- und Sende­ einrichtung 1 ein Signal absendet. Diese Kodierung verhindert eine fälschliche Zuordnung von verschiedenen Sendern und Emp­ fängern. Das von der Kodier- und Modulationseinrichtung 7 abge­ gebene Signal wird durch einen Sender 8 an die Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2 gesendet.

Die Sensor- und Sendeeinrichtung 1 weist zusätzlich eine Strom­ versorgungseinrichtung 9 auf. Die Stromversorgungseinrichtung 9 besteht aus Batterien oder einem Netzteil oder aus Solarzellen oder aus einer Kombination dieser Einrichtungen.

Die Stromversorgungseinrichtung 9 dient der unabhängigen Strom­ versorgung der Sensor- und Sendeeinrichtung 1. In einer Ausfüh­ rungsform, bei der die Sensor- und Sendeeinrichtung 1 direkt elektrisch an die Maschine 4 angekoppelt ist, ist auch eine Stromversorgung über die Maschine 4 möglich.

An die Stromversorgungseinrichtung 9 ist eine Überwachungsein­ richtung 10 zur Überwachung einer ausreichenden Stromversorgung der Sensor- und Sendeeinrichtung 1 angeschlossen. Die Stromver­ sorgungsüberwachungseinrichtung 10 gibt bei Unterschreiten ei­ nes voreingestellten Schwellenwertes ein Stromversorgungswarnsignal ab. Das Stromversorgungswarnsignal weist die Bedienperson über eine nicht dargestellte Anzeigeein­ richtung darauf hin, daß die Stromversorgung der Sensor- und Sendeeinrichtung 1 gefährdet ist und beispielsweise die Batte­ rien auszuwechseln sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich von der Stromversorgungsüberwachungseinrichtung 10 ein Steuersignal an die Signalverarbeitungsschaltung 6 abgegeben, welche diese In­ formation zusätzlich in das an die Kodiermodulationseinrichtung 7 abgegebene interne Steuerinformationssignal integriert. Da­ durch wird auch eine entfernt stehende Bedienperson, welche sich bei der Emfpangs- und Signalisiereinrichtung 2, befindet auf die gefährdete Stromversorgung der Sensor- und Sendeein­ richtung 1 aufmerksam gemacht.

Die Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2 weist einen Empfän­ ger 11 zum Empfang des von dem Sender 8 abgegebenen Informa­ tionssignales auf. Dem Empfänger 11 ist eine Demodulier- und Dekodiereinrichtung 12 nachgeschaltet, welche das empfangene Informationssignal demoduliert und dekodiert. Durch die Deko­ dierung ist es möglich festzustellen, von welcher Sensor- und Sendeeinrichtung 1 das empfangene Informationssignal stammt.

Die Demodulier- und Dekodiereinrichtung 12 der Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2 gibt ein dem empfangenen Informations­ signal entsprechendes demoduliertes und dekodiertes Steuersi­ gnal an eine Signalisiereinrichtung 13 ab. Die Signalisierein­ richtung 13 gibt dann ein dem empfangenen Informationssignal entsprechendes Reizsignal ab. Das Reizsignal informiert eine Bedienperson über einen bestimmten Betriebszustand der Maschine 4. Bei dem Reizsignal kann es sich um ein optisches, akusti­ sches oder um ein mechanisch vibrierendes Signal handeln. Die Signalisiereinrichtung 13 kann dabei auch aus verschiedenen Reizgebern bestehen, die Reizsignale unterschiedlicher Art ab­ geben.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Bedienperson durch eine Kombination von optischen, akustischen und mechani­ schen Signalen auf bestimmte Maschinenbetriebszustände hinge­ wiesen.

Die Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2 weist zusätzlich eine Stromversorgungseinrichtung 14 sowie eine Stromversor­ gungsüberwachungseinrichtung 15 auf. Die Stromversor­ gungseinrichtung 14 sowie die Versorgungsüberwachungseinrich­ tung 15 der Empfangs- und Signalisiereinrichtung entsprechen im wesentlichen der Stromversorgungseinrichtung 9 und der Strom­ versorgungsüberwachungseinrichtung 10 der Sensor- und Sendeein­ richtung 1.

Der Sender 8 der Sensor- und Sendeeinrichtung 1 weist eine be­ stimmte Sendereichweite auf. Bei einer bevorzugten Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Überwachungssystems ist zusätzlich eine Reichweitenüberwachung vorgesehen. Bewegt sich beispiels­ weise eine Bedienperson mit einer mobilen Empfangs- und Signa­ lisiereinrichtung 2 aus dem Reichweitengebiet des Senders 8 hinaus, wird durch die Signalisiereinrichtung 13 der Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2 ein Reichweitenwarnsignal abgege­ ben. Dazu sendet der Sender 8 neben den Informationssignalen zusätzlich zeitzyklisch ein zweites Signal aus, welches durch den Empfänger 11 der Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2 erfaßt wird. Kann der Empfänger 11 das von dem Sender 8 abge­ gebene Reichweitenüberwachungssignal nicht mehr empfangen, wird durch eine nicht dargestellte Signalverarbeitungsschaltung der Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2 erkannt, daß sich die Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2 außerhalb des Sendebe­ reiches des Senders 8 der Sensor- bzw. Sendeeinrichtung 1 be­ findet. Dann gibt die Signalverarbeitungsschaltung ein internes Steuersignal an die Signalisiereinrichtung 13 ab, welche einen entsprechendes Warnreizsignal abgibt. Zur Erzeugung des zeitzy­ klischen Reichweitenüberwachungssignals innerhalb der Sensor- und Sendeeinrichtung 1 weist die Sendeeinrichtung 8 einen Zeit­ geber auf. Durch das von der Signalisiereinrichtung 13 abgege­ bene Reichweitenwarnreizsignal erkennt der Träger der mobilen Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2, daß er sich außerhalb der Reichweite der Sensor- und Sendeeinrichtung 1 befindet und kehrt in den Reichweitenbereich des Senders 8 zurück.

Das oben beschriebene erfindungsgemäße System zur Fernüberwa­ chung des Betriebszustandes einer Maschine kann in den ver­ schiedensten Bereichen angewendet werden. Beispielsweise eignet es sich zur Überwachung einer Waschmaschine. Dazu wird die Sen­ sor- und Sendeeinrichtung 1, beispielsweise mittels Magneten, die als Befestigungseinrichtung 3 dienen, an das Gehäuse der Waschmaschine 4 angebracht. Die Sensor- und Sendeeinrichtung 1 weist für diese Anwendung einen Beschleunigungssensor 5 auf, welcher die von der Waschtrommel der Waschmaschine ausgehenden Vibrationen am Gehäuse der Waschmaschine erfaßt. Die dem Be­ schleunigungssensor nachgeschaltete Signalverarbeitungsschal­ tung 6 ermittelt aus der gemessenen Vibration den aktuellen Betriebszustand der Waschmaschine. Solange der Beschleunigungs­ sensor Vibrationen am Gehäuse der Waschmaschine feststellt, wird erkannt, daß sich die Waschtrommel der Waschmaschine dreht und der Wachvorgang noch nicht beendet ist. Hört die Trommelbe­ wegung der Waschmaschine auf, erfaßt der Beschleunigungssensor keine Vibration am Gehäuse der Waschmaschine. Ein Signalverar­ beitungsschaltung 6 vorgesehenes Zeitglied mißt die ab dem Ende der Gehäusevibration verstrichene Zeit. Erkennt die Signalver­ arbeitungsschaltung 6, daß das von dem Beschleunigungssensor abgegebene Signal zur Anzeige der Waschmaschinenvibration für eine bestimmte voreingestellte Zeit nicht aufgetreten ist, er­ kennt die Signalverarbeitungsschaltung 6, daß das Waschprogramm der Waschmaschine zu Ende ist. Dann gibt die Signalverarbei­ tungsschaltung 6 ein entsprechendes internes Informationssteu­ ersignal an die Kodier- und Moduliereinrichtung 7 ab, welche den Sender 8 dazu veranlaßt, ein entsprechendes Informations­ signal an die Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2 abzugeben. In der Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2 wird das Informa­ tionssignal demoduliert und dekodiert und die Signalisierein­ richtung 13 wird die die Waschmaschine bedienende Hausfrau dar­ auf aufmerksam machen, daß das Waschprogramm der Waschmaschine zu Ende ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erhält die Hausfrau zusätzlich eine Information darüber, bei welcher Waschmaschine das Waschprogramm zu Ende ist.

Durch die oben beschriebene indirekte Erfassung des Betriebs­ zustandes der Waschmaschine ist es möglich, das oben beschrie­ bene erfindungsgemäße System für alle bereits auf dem Markt befindlichen Waschmaschinen zu verwenden. Die Sensor- und Sen­ deeinrichtung 1 wird dabei mittels Magneten an dem Gehäuse der Waschmaschine angebracht und kann mühelos entfernt werden.

Eine beliebige Anzahl an Sensor- und Sendeeinrichtungen 1 sowie von Empfangs- und Signalisiereinrichtungen 2 werden bei dem erfindungsgemäßen System durch vorsehende Dekodiereinrichtung 7 und der Dekodiereinrichtung 12 ermöglicht. Das von dem Sender 8 abgesendete Informationssignal enthält eine durch die Kodier­ einrichtung 7 einkodierte Information darüber, welche die Sen­ sor- und Sendeeinrichtung 1 das Informationssignal sendet. Die Dekodiereinrichtung 12 der Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2 ermöglicht eine Identifikation der Sensor- und Sendeeinrich­ tung 1, so daß die Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2 auch Informationssignale von verschiedenen Sensor- und Sendeeinrich­ tungen 1 empfangen kann. Beispielsweise gibt die Signalisier­ einrichtung 13 der Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2 einem Arbeiter, welcher mehrere Maschinen zu betreuen hat, über ver­ schiedene Reizgeber mehrere Reizsignale, die dem Arbeiter ei­ nerseits darüber informieren, von welcher Maschine das Informa­ tionssignal stammt und andererseits darüber in welchem Maschi­ nenzustand sich die Maschine befindet.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Reichweitenüberwa­ chung aus Sicherheitsgründen auch zu einem automatischen Ab­ schalten der Maschine 4 führen. Dazu weist die Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2 zusätzlich einen nicht gezeigten Reichweitenüberwachungssender auf, welcher ein zweites Reich­ weitenüberwachungssignal an einem nicht gezeigten Empfänger der Sensor- und Sendeeinrichtung 1 abgibt. Erkennt die Sensor- und Sendeeinrichtung 1 ein Ausbleiben dieses Reichweitenüberwa­ chungssignals, schaltet die Maschine 4 automatisch aus. Selbst­ verständlich ist auch eine Kombination eines von der Sensor- und Sendeeinrichtung 1 in Richtung auf die Empfangs- und Signa­ lisiereinrichtung 2 gesendeten ersten Überwachungssignales und eines von der Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2 an die Sensor- und Sendeeinrichtung 1 gesendeten zweiten Reichweiten­ überwachungssignales möglich, so daß der Träger der Empfangs- und Signalisiereinrichtung 2 eine Reichweitenüberschreitung erkennt und die Sensor- und Sendeeinrichtung 1 gleichzeitig die Maschine 4 automatisch ausschaltet.

Claims (21)

1. System zur Fernüberwachung des Betriebszustandes von Ma­ schinen mit
mindestens einer für jede Maschine vorgesehenen Sensor- und Sendeeinrichtung (1) durch die wenigstens ein Be­ triebszustandparameter derselben erfaßbar ist und durch die mittels einer Sendeeinrichtung (8) ein dementsprechen­ des Informationssignal abgebbar ist, und mit
mindenstens einer Empfangseinrichtung (2) für das Informa­ tionssignal, die mit einer Signalisiereinrichtung (13) verbunden ist, durch welche nach Empfang des Informations­ signales ein zugeordnetes Reizsignal abgebbar ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Sensor- und Sendeeinrichtung (1) mittels einer Befesti­ gungseinrichtung (3) an die Maschine (4) anbringbar ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Sensor- und Sendeeinrichtung (1) mindestens einen Sensor (5) zur Erfassung von Betriebszustandsparametern, eine dem jeweiligen Sensor nachgeschaltete Signalverarbei­ tungseinrichtung (6), eine Kodier- und Modulationseinrich­ tung (7), eine Sendeeinrichtung (8) und eine Stromversor­ gungseinrichtung (9) aufweist.

4. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Empfangs- und Signalisiereinrichtung (2) einen Empfänger (11) zum Empfang des Informationssi­ gnales, eine dem Empfänger nachgeschaltete Demodulier- und Dekodiereinrichtung (12), eine Einrichtung (13) zur Abgabe eines Reizsignales und eine Stromversorgungseinrichtung (14) aufweist.

5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reizsignalabgabeeinrichtung (13) ein optisches, akustisches und/oder ein mechanisch vibrie­ rendes Signal abgibt.

6. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungseinrichtung (9, 14) aus Batterien oder Solarzellen und/oder einem Netzteil besteht.

7. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Stromversorgungseinrichtung (9, 14) eine Überwachungseinrichtung (10, 15) zur Überwachung einer ausreichenden Stromversorgung angeschlossen ist.

8. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Überwachung (10, 15) einer ausreichenden Stromversorgung ein Stromversor­ gungswarnsignal bei Unterschreiten eines voreingestellten Schwellenwertes abgibt.

9. System nach einer der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (3) Magne­ te, Saugnäpfe, Klebestreifen, Klettverschlüsse, Schellen oder dergleichen aufweist.

10. System nach einen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor (5) zur Erfassung der Be­ triebszustandsparameter direkt an eine Steuerelektronik der Maschine (4) anschließbar ist.

11. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Sensor (5) zur Erfas­ sung der Maschinenvibrationen ausgebildet ist.

12. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Sensoren (5) Weg-, Geschwindig­ keits- oder Beschleunigungssensoren gehören.

13. System nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung von Schaltzuständen oder speziellen Signalen innerhalb der Maschine (4) geeignete Sensoren (5) vorgesehen sind.

14. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Sensoren (5) die Stromauf­ nahme oder der Spannungsabfall der Maschine (4) miterfaß­ bar ist.

15. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Sensoren (5) die Wärmelei­ tung oder Wärmestrahlung der Maschine (4) erfaßbar ist.

16. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Sensoren (5) ein akustisches oder optisches Signal erfaßbar ist.

17. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System für die Überwachung einer Waschmaschine ausgebildet ist.

18. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensor und Sendeeinrichtung (1) für die Abgabe eines Reichweitenüberwachungssignal an je­ der Empfangseinrichtung (2) ausgebildet ist.

19. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Sensor- und Sendeeinrichtung (1) das Reichweitenüberwachungseinrichtung zeitzyklisch aussendbar ist.

20. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangs- und Signalisiereinrich­ tung (2) eine Reichweitenüberwachungseinrichtung aufweist, welche bei Ausbleiben des Reichweitenüberwachungssignales ein Warnsignal zur Anzeige einer Reichweitenüberschreitung abgibt.

21. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gesendete Informationssignal eine mittels der Kodiereinrichtung (7) kodierte Information zur Identifikation der sendenden Sensor- und Sendeeinrichtung (1) enthält.