具有用于操作潤(rùn)滑泵的控制單元的潤(rùn)滑裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種潤(rùn)滑裝置，包括潤(rùn)滑劑泵(14)；用于向要被潤(rùn)滑的機(jī)器(12)供給潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑劑貯存箱(16)；用于確定機(jī)器的操作狀態(tài)和用于基于至少一個(gè)傳感器(20)的信號(hào)操作所述潤(rùn)滑劑泵(14)的控制單元(18)，所述傳感器(20)配置用于檢測(cè)從被潤(rùn)滑的所述機(jī)器(12)發(fā)出的排放物；以及被配置用于附連至要被監(jiān)控的機(jī)器(12)的潤(rùn)滑噴嘴(22)的殼體(24)。提出了：通過(guò)所述控制單元(18)進(jìn)行的所述傳感器(20)的信號(hào)讀取限于具有預(yù)定寬度的預(yù)定的成組的時(shí)間窗口(26a，26b)，其中，所述時(shí)間窗口(26a，26b)隔開一間隔(28a，28b)，在所述間隔(28a，28b)所述傳感器(20)的信號(hào)不被讀取。
【專利說(shuō)明】
具有用于操作潤(rùn)滑泵的控制單元的潤(rùn)滑裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于機(jī)器或其它機(jī)械裝置的自動(dòng)化潤(rùn)滑的潤(rùn)滑裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]已知要提供例如具有潤(rùn)滑器的電動(dòng)機(jī)、電扇或其它機(jī)器的裝置，這些裝置具有可更換、可再補(bǔ)充的潤(rùn)滑劑貯存箱和連續(xù)地供應(yīng)潤(rùn)滑劑至裝置相關(guān)部分的潤(rùn)滑劑栗。潤(rùn)滑器還可包括驅(qū)動(dòng)潤(rùn)滑劑栗的控制單元。期望的是當(dāng)裝置不操作時(shí)關(guān)閉潤(rùn)滑以便避免在裝置不操作時(shí)被栗入裝置的潤(rùn)滑劑的聚集和浪費(fèi)。
[0003]文獻(xiàn)GB 2463948公開了一種在車輛中使用的潤(rùn)滑器和控制器，其中，當(dāng)車輛靜止時(shí)控制器關(guān)閉潤(rùn)滑器。
[0004]文獻(xiàn)TW201319445 Al公開了一種通過(guò)振動(dòng)頻率檢測(cè)控制其操作模式的油/脂噴射機(jī)構(gòu)以及用于控制油/脂噴射器操作模式的方法。油/脂噴射器包括發(fā)動(dòng)機(jī)、油/脂包(pack)、輸送管線以及中央處理單元。中央處理單元與發(fā)動(dòng)機(jī)電連接以控制發(fā)動(dòng)機(jī)的操作，從而控制油/脂包的脂是否經(jīng)由輸送管線供給至潤(rùn)滑元件。振動(dòng)傳感器設(shè)置在油/脂噴射器中或正被潤(rùn)滑的裝置上，并且電連接于中央處理單元，以感測(cè)正被潤(rùn)滑的裝置的振動(dòng)頻率并且傳送信號(hào)至中央處理單元。中央處理單元使用信號(hào)的振幅值來(lái)檢測(cè)正被潤(rùn)滑的裝置的操作狀態(tài)。
[0005]文獻(xiàn)TW 201319445 Al和GB 2463948需要裝置的操作狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)控，這需要連續(xù)的能量供給和計(jì)算能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明尋求提供一種潤(rùn)滑裝置，其能夠可靠地檢測(cè)要被潤(rùn)滑的機(jī)器的長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)以避免潤(rùn)滑劑的積累同時(shí)減少能量消耗和計(jì)算復(fù)雜性。
[0007]本發(fā)明涉及一種潤(rùn)滑裝置，包括潤(rùn)滑栗、用于供給潤(rùn)滑劑至要被潤(rùn)滑的機(jī)器的確定機(jī)器操作狀態(tài)的潤(rùn)滑劑貯存箱、基于傳感器的信號(hào)來(lái)操作潤(rùn)滑劑栗的控制單元，所述傳感器配置成檢測(cè)從要被潤(rùn)滑的機(jī)器發(fā)出的排放物，以及配置成附連至要被監(jiān)控的潤(rùn)滑噴嘴的殼體。
[0008]本發(fā)明提出，通過(guò)控制單元進(jìn)行的傳感器的信號(hào)的讀取被限于具有預(yù)定寬度的預(yù)定的成組時(shí)間窗口，其中時(shí)間窗口隔開一間隔。在所述間隔內(nèi)傳感器的信號(hào)不被讀取。隔開時(shí)間窗口的間隔對(duì)應(yīng)于控制單元不需要執(zhí)行監(jiān)控任務(wù)的時(shí)期，從而避免有關(guān)能量消耗和計(jì)算能力的使用。在機(jī)器不操作的時(shí)候避免被栗入要被潤(rùn)滑的裝置中的潤(rùn)滑劑積累的目的可被實(shí)現(xiàn)，即使在裝置的操作狀態(tài)的監(jiān)控以非常低的時(shí)間分辨率進(jìn)行的時(shí)候。它通常足以關(guān)閉潤(rùn)滑劑栗，在機(jī)器不操作數(shù)個(gè)小時(shí)、數(shù)天或數(shù)周的時(shí)候，而幾分鐘的停止或者至多一小時(shí)的間隔不會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑劑顯著的聚集，即使是在潤(rùn)滑劑栗持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候。通過(guò)設(shè)定數(shù)據(jù)采樣窗口的頻率和窗口的寬度之間的比值，在操作狀態(tài)的檢測(cè)的時(shí)間分辨率和能量消耗及復(fù)雜性之間的合適平衡得以實(shí)現(xiàn)并且適合基于該特定技術(shù)領(lǐng)域中的要求。
[0009]本發(fā)明特別地但不排他地適用于沒(méi)有通信接口或能源供應(yīng)接口至被潤(rùn)滑機(jī)器的控制單元的自主潤(rùn)滑器。
[0010]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，控制單元被配置為基于所述傳感器的信號(hào)確定要被潤(rùn)滑的機(jī)器的操作狀態(tài)。所述控制單元可被配置為簡(jiǎn)單地僅檢測(cè)機(jī)器的“0N”狀態(tài)和“OFF”狀態(tài)，即，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)與否，并且可區(qū)分不同種的ON狀態(tài)，例如具有落在不同范圍或級(jí)別的轉(zhuǎn)速中的轉(zhuǎn)速的狀態(tài)。
[0011]如下面將進(jìn)一步討論的，ON和OFF狀態(tài)的檢測(cè)優(yōu)選通過(guò)使用統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)技術(shù)的統(tǒng)計(jì)分析得以實(shí)現(xiàn)。對(duì)于具有很多數(shù)據(jù)點(diǎn)的大樣本，可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)的可靠結(jié)果。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該時(shí)間窗口優(yōu)選地選擇為以使得傳感器信號(hào)的至少100個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，更優(yōu)選為500個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，被采樣。傳感器可以是數(shù)字傳感器，例如周期性地發(fā)出信號(hào)的芯片，該信號(hào)可以是數(shù)字的和/或預(yù)先處理的且被濾波的，或者模擬傳感器。
[0012]優(yōu)選地，時(shí)間窗口的寬度比要被監(jiān)控機(jī)器的平均開通時(shí)間和平均關(guān)斷時(shí)間小至少十倍。相應(yīng)地，該窗口與其中機(jī)器的操作模式從ON切換成OFF或反之亦然的切換周期重疊的概率相當(dāng)?shù)?。如果采樣窗口與這樣的切換階段重疊，那么檢測(cè)結(jié)果會(huì)受損，但對(duì)于決策或潤(rùn)滑率方面的影響不嚴(yán)重。與用于診斷的時(shí)間窗口相比，潤(rùn)滑間隔較大。
[0013]此外，提出的是，控制單元被配置為確定傳感器信號(hào)的樣本的至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，以比較統(tǒng)計(jì)參數(shù)與至少一個(gè)預(yù)定的閾值，并基于比較的結(jié)果確定操作狀態(tài)。
[0014]對(duì)于具有低計(jì)算復(fù)雜度的統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)處理可以使用制定好的算法容易地實(shí)現(xiàn)。
[0015]在本發(fā)明的可能的實(shí)施方式中，控制單元可使用不同的閾值，用于從ON模式切換至IjOFF模式或從OFF模式切換到ON模式，從而產(chǎn)生滯后。閾值可以在工廠中預(yù)先設(shè)定并且通過(guò)終端用戶使用撥號(hào)盤等根據(jù)SKF建議的預(yù)先設(shè)定而改變。
[0016]根據(jù)情況，統(tǒng)計(jì)參數(shù)可以是方差(variance)、標(biāo)準(zhǔn)偏差、中值(meanvalue)或它們的任何合適的組合。在具有總是正的振幅的單極傳感器信號(hào)的情況下，中值可以作為正被潤(rùn)滑的裝置的操作狀態(tài)的函數(shù)變化。在機(jī)器從空閑模式切換到非空閑模式時(shí)中值不變化的雙極傳感器信號(hào)的情況下，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)可基于方差或基于標(biāo)準(zhǔn)偏差。對(duì)于雙極信號(hào)，也需要將信號(hào)整流并且需要確定和使用中值(例如rms)或方差或散布在統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)中的中值附近，以確定ON或OFF狀態(tài)。
[0017]還提出，控制單元被配置為在檢測(cè)到要被監(jiān)控的機(jī)器的OFF狀態(tài)時(shí)就切換成沒(méi)有潤(rùn)滑劑供給時(shí)的OFF模式或切換成安全潤(rùn)滑模式，用于兩個(gè)或更多個(gè)隨后的傳感器信號(hào)樣本。這避免了其中去激活或激活是不必要或不益的短時(shí)期的停機(jī)時(shí)潤(rùn)滑器的激活。
[0018]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，傳感器被容納在殼體中。已經(jīng)證明，機(jī)器的振動(dòng)大多具有衰減地被傳送到潤(rùn)滑的殼體，這種衰減使得操作狀態(tài)的可靠測(cè)仍然可能。在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，傳感器可被附連到要被潤(rùn)滑的機(jī)器的殼體并且通過(guò)電線或電纜連接到控制單元。
[0019]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，傳感器是振動(dòng)傳感器或加速度計(jì)。傳感器還可以被形成為或者補(bǔ)充為其它類型的傳感器，例如聲學(xué)發(fā)射傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等。優(yōu)選地，感測(cè)原則應(yīng)該是這樣的，它可以在殼體的內(nèi)部執(zhí)行并且可以在沒(méi)有額外的外部導(dǎo)線、電池供電的情況下工作。傳感器信號(hào)應(yīng)根據(jù)取決于機(jī)器的操作狀態(tài)在振幅和/或頻譜內(nèi)容上變化。
[0020]—個(gè)可能的實(shí)施方式是使用振動(dòng)傳感器(單軸或多軸)，并將它用作閾值交叉檢測(cè)器和作為檢測(cè)機(jī)構(gòu)在時(shí)間窗口期間計(jì)算閾值交叉的數(shù)量，區(qū)分“0N”狀態(tài)與” OFF”狀態(tài)。形成為芯片的一些振動(dòng)傳感器已經(jīng)存在，處理單元集成在這樣的芯片中，并且可以在振幅靈敏度、閾值水平、頻率范圍，平均長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)輸出率等方面進(jìn)行配置。
[0021]可結(jié)合振動(dòng)傳感器優(yōu)選地為以上所述的芯片裝置形式的可替代實(shí)施方式，可以是振動(dòng)結(jié)構(gòu)，其被設(shè)計(jì)成使得它易感測(cè)到或具有圍繞栗或機(jī)器的操作旋轉(zhuǎn)頻率的一個(gè)或更多個(gè)諧振頻率，其典型地具有與行頻率(歐洲50Hz，美國(guó)60Hz)相關(guān)的操作頻率。在歐洲，感應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作頻率取決于磁極的數(shù)量，典型地是12.5、25、50Hz或倍數(shù)。
[0022]這種實(shí)施方式的示例可以是形成為一件薄板金屬或特定長(zhǎng)度的塑料以及在端部處的質(zhì)量塊的振動(dòng)結(jié)構(gòu)，其像經(jīng)典振動(dòng)理論已知的無(wú)夾緊梁結(jié)構(gòu)或兩端夾緊的梁結(jié)構(gòu)那樣振動(dòng)。質(zhì)量塊可結(jié)合振動(dòng)檢測(cè)芯片?？商娲恼駝?dòng)結(jié)構(gòu)可以是具有附連的質(zhì)量塊的振動(dòng)繩。如果這樣的繩或振動(dòng)結(jié)構(gòu)被附連至脂罐中的活塞，它不僅可被用于檢測(cè)機(jī)器的操作狀態(tài)，還可以檢測(cè)潤(rùn)滑器的正確功能的操作狀態(tài)以及罐(貯存箱)中剩余脂體積的操作狀態(tài)。如果彈簧張力取決于活塞位置，使得張力增加并且頻率增加，或相反地預(yù)張緊，工廠設(shè)定，被釋放并且由此諧振或繩頻率降低，這可能是檢測(cè)活塞位置的移動(dòng)并且由此檢測(cè)潤(rùn)滑器正確功能的機(jī)構(gòu)，并且它檢測(cè)剩余的脂體積。隨著活塞在預(yù)張緊的方向上操作，可以避免用來(lái)張緊彈簧所需要的額外的能量消耗。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，控制單元被配置為在檢測(cè)到要被監(jiān)控的機(jī)器的OFF狀態(tài)時(shí)切換成安全潤(rùn)滑模式，其中，非零量的潤(rùn)滑劑被供給到處在安全潤(rùn)滑模式的機(jī)器。非零量的潤(rùn)滑劑比當(dāng)已經(jīng)檢測(cè)到ON狀態(tài)時(shí)所采用的至少一個(gè)操作模式中供給的潤(rùn)滑劑的量更少。
[0024]安全潤(rùn)滑模式中潤(rùn)滑劑供給量是這樣的，其使得機(jī)器的嚴(yán)重?fù)p害可以被避免，SP使是在誤檢測(cè)到OFF狀態(tài)的情況下或延遲檢測(cè)到ON狀態(tài)的情況下。在此上下文下，應(yīng)當(dāng)注意的是，OFF狀態(tài)可以各種方式限定。一種可能性是使用僅包括機(jī)器根本不旋轉(zhuǎn)的實(shí)際OFF狀態(tài)的狹義解釋，或者包含機(jī)器的空閑模式的較寬解釋。否則，空閑模式可能作為與實(shí)際OFF狀態(tài)和ON狀態(tài)不同的第三操作狀態(tài)處理。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出，控制單元配置為基于傳感器信號(hào)確定潤(rùn)滑劑貯存箱中剩余的潤(rùn)滑劑體積。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，潤(rùn)滑器的振動(dòng)、特別是在傳感器是附連至潤(rùn)滑器的殼體的壁或者在具有微電子控制器的印刷電路板上的振動(dòng)傳感器的情況下，相當(dāng)?shù)厝Q于潤(rùn)滑劑貯存箱中的體積，因?yàn)橘A存箱對(duì)于潤(rùn)滑器的重量和慣量是決定性的。這可以被利用，使用振動(dòng)振幅或頻率檢測(cè)潤(rùn)滑劑水平。
[0026]本發(fā)明涉及機(jī)器操作狀態(tài)的檢測(cè)，S卩，運(yùn)轉(zhuǎn)開”或停頓、空閑、關(guān)斷、啟動(dòng)或停止正在維修或監(jiān)控機(jī)器的裝置。特別是，以脂供給嘴與機(jī)器連接的潤(rùn)滑裝置能夠被檢測(cè)，如果機(jī)器或過(guò)程處在“0N”或“OFF”狀態(tài)，以能夠切斷潤(rùn)滑器。感測(cè)原理需要施加，其導(dǎo)致具有在“0N”和“OFF”狀態(tài)之間的良好辨別或區(qū)分的傳感器信號(hào)。特別是用于具有電動(dòng)機(jī)和電池操作的單點(diǎn)潤(rùn)滑器，不需要電線連接于機(jī)器的或放置在機(jī)器上的傳感器。
[0027]本發(fā)明公開內(nèi)容提出了一種使用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法檢測(cè)機(jī)器“0N”或“OFF”狀態(tài)的構(gòu)思。這種構(gòu)思本身在統(tǒng)計(jì)學(xué)上是公知的，但在檢測(cè)機(jī)器狀態(tài)上并非如此。機(jī)器的操作狀態(tài)應(yīng)當(dāng)100%可靠地被檢測(cè)出得這種技術(shù)偏見，可能在其它應(yīng)用領(lǐng)域是對(duì)的，結(jié)果是在潤(rùn)滑裝置領(lǐng)域沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，其大多數(shù)情況下不需要非常快速地反應(yīng)。
[0028]本發(fā)明是普遍適用于具有連接到機(jī)器或過(guò)程的服務(wù)或裝置并且該服務(wù)或裝置在機(jī)器或過(guò)程處在“空閑”或“OFF1’狀態(tài)時(shí)需要被停止的各種應(yīng)用。
[0029]可替代的方法是尋找“空閑”和“非空閑”之間的頻率內(nèi)容，然后用數(shù)字濾波、鑒別和檢測(cè)算法可被發(fā)展。更多的統(tǒng)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)在于，不需要知道頻率內(nèi)容或者“空閑”或“非空閑”狀態(tài)之間的差別。然而，傳感器信號(hào)需要具有在從“空閑”和“非空閑”模式變化的頻譜中的足夠的頻率內(nèi)容。當(dāng)機(jī)械狀態(tài)從“空閑”變化為“非空閑”或從“開”變化為“關(guān)”時(shí)，在統(tǒng)計(jì)方面，必須在信號(hào)中存在充分的統(tǒng)計(jì)意義。
[0030]在某些機(jī)器或應(yīng)用中，有可能不僅檢測(cè)“0N”狀態(tài)，也檢測(cè)操作水平(速度、負(fù)載)。這可以通過(guò)在時(shí)間窗口期間統(tǒng)計(jì)內(nèi)容(中值、方差)的變化而被檢測(cè)。這可能也被用于在有限的設(shè)定跨度內(nèi)適應(yīng)潤(rùn)滑速率設(shè)定。這種功能性使得潤(rùn)滑劑貯存箱排空的速率有些無(wú)法預(yù)測(cè)的。但是，剩余的脂量(的狀態(tài))的檢測(cè)和發(fā)信號(hào)可以在監(jiān)控潤(rùn)滑器和機(jī)器的正常功能方面幫助和支持最終用戶或操作人員。當(dāng)例如剩余的脂量已經(jīng)超過(guò)閾值水平時(shí)，可使用LED燈發(fā)信來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送信號(hào)，并且它可以使用低功率的無(wú)線發(fā)射技術(shù)被傳送到中央工廠控制單元或操作室。
[0031]本發(fā)明的上述實(shí)施方式以及所附權(quán)利要求和附圖示出本發(fā)明以特定組合的多個(gè)突出特征。技術(shù)人員能容易地考慮到這些特征的進(jìn)一步組合或子組合以使權(quán)利要求限定的本發(fā)明適用于他的特定需求。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是根據(jù)本發(fā)明的安裝在電動(dòng)機(jī)上的潤(rùn)滑裝置；
[0033]圖2是示出在不同操作狀態(tài)的根據(jù)權(quán)利要求1的潤(rùn)滑裝置的振動(dòng)傳感器的傳感器信號(hào)的曲線圖；
[0034]圖3是示出時(shí)間窗口的曲線圖，傳感器信號(hào)在時(shí)間窗口內(nèi)受到統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)；
[0035]圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的包括壓電致動(dòng)器的潤(rùn)滑裝置;以及
[0036]圖5a_5f是根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施方式的設(shè)有不同振動(dòng)結(jié)構(gòu)的潤(rùn)滑裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]圖1是根據(jù)本發(fā)明的安裝在電動(dòng)機(jī)12上的潤(rùn)滑裝置10。潤(rùn)滑裝置10包括潤(rùn)滑栗14、用于供給潤(rùn)滑劑至作為要被潤(rùn)滑的機(jī)器的電動(dòng)機(jī)12的潤(rùn)滑劑貯存箱16以及電池23。用于基于配置為檢測(cè)從電動(dòng)機(jī)12發(fā)出排放物(emiss1n)的傳感器20的信號(hào)來(lái)操作潤(rùn)滑栗的控制單元18設(shè)置在容納貯存箱16、潤(rùn)滑栗14和控制單元18的殼體24內(nèi)。如下所述的，控制單元18檢測(cè)電動(dòng)機(jī)12的操作狀態(tài)。
[0038]潤(rùn)滑裝置10被附連至電動(dòng)機(jī)12的潤(rùn)滑噴嘴22。到噴嘴22的附連借助于螺旋連接實(shí)現(xiàn)，并且該連接足夠硬，能夠?qū)碾妱?dòng)機(jī)12發(fā)出的至少一部分振動(dòng)傳送至潤(rùn)滑裝置10的殼體。當(dāng)機(jī)器12操作時(shí)潤(rùn)滑裝置10的殼體24振動(dòng)，當(dāng)機(jī)器12不操作、即處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，潤(rùn)滑裝置不振動(dòng)或以較小振幅振動(dòng)。傳感器20安裝在潤(rùn)滑裝置10的殼體24內(nèi)的一位置，在該位置處通過(guò)噴嘴22傳送的足夠強(qiáng)的振動(dòng)能夠被測(cè)量，同時(shí)受到保護(hù)并隔斷外部環(huán)境。合適的安裝位置包括潤(rùn)滑劑出口，其直接附連至噴嘴22或潤(rùn)滑裝置10的發(fā)動(dòng)機(jī)隔室的內(nèi)壁，或者與已經(jīng)存在用于控制單元18中的微處理器芯片的印刷電路板集成，用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制。
[0039]控制單元18接收和處理傳感器20的信號(hào)，并具有軟件以基于傳感器20的信號(hào)確定要被潤(rùn)滑的機(jī)器12的操作狀態(tài)。軟件基本上決定，如果振動(dòng)強(qiáng)度超過(guò)某一閾值，則機(jī)器12正在操作，其中強(qiáng)度可以根據(jù)從信號(hào)或從濾波獲得的信號(hào)的導(dǎo)數(shù)得出的(平均)振幅、方差、標(biāo)準(zhǔn)偏差或統(tǒng)計(jì)參數(shù)的組合，進(jìn)行測(cè)量。
[0040]控制單元18不是以連續(xù)的方式而是以由其中不監(jiān)控操作狀態(tài)的間隔28a、28b分開的間斷的時(shí)間窗口 26a、26b(圖3)來(lái)確定操作狀態(tài)。換言之，通過(guò)控制單元18的傳感器20的信號(hào)讀取限于具有預(yù)定寬度的預(yù)定的成組時(shí)間窗口26a、26b，其中，所述時(shí)間窗口被傳感器20信號(hào)不被讀取的間隔分開。
[0041]每臺(tái)機(jī)器都有典型的操作周期和有關(guān)的時(shí)間尺度。有些機(jī)器只操作幾分鐘，然后停頓數(shù)小時(shí)或數(shù)天，其它機(jī)器連續(xù)操作數(shù)小時(shí)或數(shù)天并且周末或節(jié)假日期間或由于環(huán)境因素(夏季，冬季等)有停頓間隔。時(shí)間窗口 26a、26b的寬度被設(shè)置，使得它比要被檢測(cè)的機(jī)器的平均開通時(shí)間和平均關(guān)斷時(shí)間小至少10倍。因此，窗口與從“0N”狀態(tài)至“OFF”狀態(tài)的過(guò)渡操作相重疊的可能性小于10%，并且可以通過(guò)減少比值而被進(jìn)一步減小。如果時(shí)間窗口重疊過(guò)渡事件，效果僅是它可以導(dǎo)致在特定的時(shí)間窗口上的操作狀態(tài)的錯(cuò)誤判斷或決定，但是，開始或停止?jié)櫥臎Q定優(yōu)選地不基于僅一個(gè)決定狀態(tài)。
[0042]還應(yīng)當(dāng)指出的是，如果機(jī)器狀態(tài)被正確地判斷為“開(On)”時(shí)，潤(rùn)滑器將執(zhí)行由最終用戶或操作者預(yù)先設(shè)定的潤(rùn)滑速率或間隔。當(dāng)機(jī)器進(jìn)到“OFF”狀態(tài)時(shí)，潤(rùn)滑器會(huì)仍繼續(xù)在由潤(rùn)滑速率設(shè)定所指示的一些時(shí)間點(diǎn)潤(rùn)滑，直到?jīng)Q策算法已經(jīng)檢測(cè)到連續(xù)的許多時(shí)間點(diǎn)(time-1nstances)的“OFF”狀態(tài)并且潤(rùn)滑被“擱置”或進(jìn)入到安全潤(rùn)滑速率模式。如果機(jī)器和潤(rùn)滑器都處在“OFF”狀態(tài)，那么狀態(tài)檢測(cè)可以在潤(rùn)滑器中執(zhí)行，使得統(tǒng)計(jì)值在規(guī)律的時(shí)間間隔被確定或“喚醒”觸發(fā)器可被使用，如某些振動(dòng)或加速計(jì)半導(dǎo)體芯片具有“挑選(tap)”檢測(cè)功能以從“待機(jī)休眠”模式喚醒。
[0043]另一方面，間隔28a，28b的選擇應(yīng)使得操作狀態(tài)的相關(guān)的變化被安全地檢測(cè)到。在這種情況下，變化都被認(rèn)為是相關(guān)的，如果不能適應(yīng)潤(rùn)滑速率會(huì)導(dǎo)致由于缺乏潤(rùn)滑劑引起損害或磨損增加，或?qū)е掠捎陂L(zhǎng)期未被檢測(cè)到的“OFF”狀態(tài)引起的潤(rùn)滑劑的浪費(fèi)。這意味著，采樣間隔應(yīng)該比機(jī)器的典型的開通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間的機(jī)器中較小的更小。
[0044]對(duì)于每個(gè)樣品，控制單元18確定傳感器信號(hào)的樣本的至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，對(duì)統(tǒng)計(jì)參數(shù)與至少一個(gè)預(yù)定的閾值30進(jìn)行比較，并基于比較的結(jié)果確定操作狀態(tài)。
[0045]圖2是示出在鋼鐵廠的電動(dòng)機(jī)的不同操作狀態(tài)下的圖1的潤(rùn)滑裝置10的振動(dòng)傳感器20的傳感器信號(hào)的曲線圖。上部曲線圖表示在垂直軸線測(cè)量的振動(dòng)，下部曲線圖表示在水平軸線測(cè)量的振動(dòng)。符合“0N狀態(tài)”的具有不同負(fù)載或轉(zhuǎn)速的不同操作模式在垂直虛線的左手邊是清楚可辨別的，OFF狀態(tài)或停頓狀態(tài)對(duì)應(yīng)于曲線圖中垂直虛線的右手邊的部分。一些振動(dòng)在OFF狀態(tài)被測(cè)量到。這些振動(dòng)可能由工廠現(xiàn)場(chǎng)存在的外部噪聲引起。
[0046]圖3是示出時(shí)間窗口26a、26b的曲線圖，在時(shí)間窗口內(nèi)傳感器信號(hào)受到統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)。該曲線圖出傳感器信號(hào)的振幅的中值的典型例子，但是，所述傳感器信號(hào)沒(méi)有被連續(xù)地而僅在某些時(shí)間窗口 26a、26b中處理。當(dāng)繪出例如在浮動(dòng)的時(shí)間窗口 26a、26b內(nèi)的信號(hào)的方差或信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)類似的曲線圖。時(shí)間窗口 26a、26b的寬度的選擇使得從傳感器信號(hào)被采樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)達(dá)到500個(gè)的數(shù)量。數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量選擇使其既不會(huì)太少，出于統(tǒng)計(jì)置信的原因，也不會(huì)太多，因?yàn)橛?jì)算處理能力和存儲(chǔ)能力的原因。水平虛線指示對(duì)于振幅的中值30的閾值?？刂茊卧?8計(jì)算用于窗口 26a、26b內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的振幅的平均值并將該平均值與閾值30比較。如果平均值達(dá)不到閾值30，控制單元18結(jié)論是，假設(shè)“OFF狀態(tài)”為真，否則，虛假設(shè)” ON狀態(tài)“為真。如果需要，統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)可以使用更復(fù)雜的模型和統(tǒng)計(jì)參數(shù)的組合進(jìn)行。進(jìn)一步可能的是對(duì)于ON模式切換到OFF模式以及OFF模式切換成ON模式使用不同的閾值，從而產(chǎn)生滯后。
[0047]機(jī)器的OFF狀態(tài)的檢測(cè)并不一定意味著潤(rùn)滑立即停止或潤(rùn)滑劑栗完全停止。相反，控制單元18在檢測(cè)到要被潤(rùn)滑的機(jī)器12的OFF狀態(tài)時(shí)可切換成安全潤(rùn)滑模式，用于傳感器信號(hào)的兩個(gè)或更多個(gè)后續(xù)樣本。然后少量的潤(rùn)滑劑仍以安全潤(rùn)滑模式供給，從而在未檢測(cè)到或延遲檢測(cè)到機(jī)器啟動(dòng)的情況下，保證最小程度的潤(rùn)滑。
[0048]在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方式中，控制單元18基于所述傳感器信號(hào)的處理確定在潤(rùn)滑劑貯存箱16中的剩余潤(rùn)滑劑的體積。潤(rùn)滑裝置的振動(dòng)的共振頻率取決于其總質(zhì)量，由此取決于潤(rùn)滑劑貯存箱16中的剩余量。質(zhì)量減少，諧振頻率隨潤(rùn)滑劑體積減少而增加。因此，控制單元18可以檢測(cè)在振動(dòng)傳感器20的信號(hào)的頻譜中的頻率峰值的偏移并通過(guò)參照預(yù)定特性或表而確定在貯存箱16中潤(rùn)滑劑的體積。另外，振動(dòng)的振幅隨潤(rùn)滑裝置10慣量減少而增加，使得對(duì)于給定的頻率或?qū)τ谄频念l率峰值也可被用作潤(rùn)滑劑的量的指標(biāo)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，典型的異步電機(jī)的頻率分量從振動(dòng)傳感器20的信號(hào)中被濾出。這些對(duì)應(yīng)于例如50Hz的行頻率的整數(shù)或半整數(shù)倍，取決于極的數(shù)量和操作速度。此外，可能的是，監(jiān)控如用于被選擇的振動(dòng)傳感器20所指定的低通頻帶中的振幅。在檢測(cè)到剩余的潤(rùn)滑劑量不足規(guī)定閾值時(shí)，控制單元18發(fā)出警告信號(hào)。為了這個(gè)目的，該潤(rùn)滑裝置可以配備有LED指示填充水平。當(dāng)超過(guò)某一填充水平以及在某一時(shí)幀內(nèi)期待/建議再填充時(shí)，LED可開始閃爍。
[0049]在圖4所示的本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方式中，壓電致動(dòng)器32被集成在潤(rùn)滑裝置的殼體24中。壓電促動(dòng)器32可以一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的頻率或以掃描頻率主動(dòng)地產(chǎn)生殼體24的振動(dòng)。這些振動(dòng)以受控的方式產(chǎn)生，使得對(duì)如由振動(dòng)傳感器20所測(cè)量的這些振動(dòng)的響應(yīng)對(duì)潤(rùn)滑裝置10的慣性產(chǎn)生非常可靠的信息，并且可被控制單元18使用，以確定潤(rùn)滑劑貯存箱16的填充狀態(tài)。這樣的壓電致動(dòng)器32也可以連接到參照附圖5a-5b在下面進(jìn)一步描述的振動(dòng)結(jié)構(gòu)。
[0050]在上述各情況下，在附加的正交軸線上測(cè)量的振動(dòng)可用于冗余和置信水平的增加。
[0051]根據(jù)傳感器信號(hào)的性質(zhì)，有不同的可能的方案:
[0052]A)如果傳感器信號(hào)是雙極的(振幅>0和〈O)，中值在當(dāng)機(jī)器從“空閑”變化到“非空閑”狀態(tài)時(shí)不發(fā)生改變，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)可檢驗(yàn)方差或標(biāo)準(zhǔn)偏差。
[0053]B)如果傳感器信號(hào)是雙極的，中值在當(dāng)機(jī)器從“空閑”變化到“非空閑”狀態(tài)時(shí)發(fā)生改變，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)可檢驗(yàn)中值、方差或標(biāo)準(zhǔn)偏差。
[0054]C)傳感器信號(hào)是單極的(例如溫度)(振幅>0)，中值不發(fā)生改變，那么又只能使用方差或標(biāo)準(zhǔn)偏差。
[0055]D)傳感器信號(hào)是單極(例如溫度)(振幅>0)，中值確實(shí)發(fā)生改變，那么可分開地或同時(shí)地使用中值、方差或標(biāo)準(zhǔn)偏差。
[0056]對(duì)于本發(fā)明的目的，最初的“雙極的”信號(hào)可以通過(guò)整流和取平均或通過(guò)確定“rms”值而變成“單極”。如果傳感器信號(hào)是(變成)單極，則統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)可以分開地或同時(shí)地檢驗(yàn)中值、方差和標(biāo)準(zhǔn)偏差。不論使用哪個(gè)參數(shù)，重要的是，當(dāng)機(jī)器從“空閑”變化到“非空閑”狀態(tài)時(shí)，這些統(tǒng)計(jì)參數(shù)或間隔改變，反之亦然。
[0057]在此提出的發(fā)明，它本身并不需要數(shù)據(jù)樣本是統(tǒng)計(jì)上獨(dú)立的并且所用的統(tǒng)計(jì)模型是機(jī)械系統(tǒng)的實(shí)際動(dòng)態(tài)的在機(jī)械上和物理上精確的模型。相反，統(tǒng)計(jì)方法已經(jīng)被證明是對(duì)預(yù)期目標(biāo)足夠可靠的，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和安裝在其上的潤(rùn)滑裝置在現(xiàn)實(shí)中不是隨機(jī)的。
[0058]圖5a_5d是根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方式的潤(rùn)滑裝置的示意圖，潤(rùn)滑裝置設(shè)有不同的振動(dòng)結(jié)構(gòu)，傳感器20安裝在振動(dòng)結(jié)構(gòu)上，傳感器優(yōu)選地形成為三軸加速傳感器芯片。
[0059]在圖5a所示的實(shí)施方式中，柔性梁34被附連或夾緊到殼體24的內(nèi)壁并且質(zhì)量塊(mass)36附連到其端部。包括質(zhì)量塊36和柔性梁34的振動(dòng)結(jié)構(gòu)具有良好限定的諧振頻率，質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)的振幅取決于操作狀態(tài)(開/關(guān))以及在貯存箱16中的剩余潤(rùn)滑劑體積，足夠強(qiáng)到從通過(guò)傳感器20測(cè)量到的信息振幅獲得信息。傳感器20可附連到質(zhì)量塊36或梁34，或兩個(gè)或更多個(gè)傳感器可設(shè)在振動(dòng)系統(tǒng)上和/或殼體24上。
[0060]在圖5b所示的實(shí)施方式中，柔性梁或繩34被附連到殼體24的相對(duì)的內(nèi)壁并且質(zhì)量塊36被附連到其中間部分。振動(dòng)結(jié)構(gòu)包括質(zhì)量塊36和柔性繩34并且傳感器20可被附連到質(zhì)量塊36或繩34。
[0061]圖5c的實(shí)施方式與圖5b的實(shí)施方式不同之處在于，附連到殼體24的內(nèi)壁的梁或繩34的張力不是由質(zhì)量塊產(chǎn)生而是由連接繩34的中間部分至潤(rùn)滑栗15的活塞38的繩或繩34’產(chǎn)生。當(dāng)活塞38被電動(dòng)機(jī)12所驅(qū)動(dòng)的主軸40的旋轉(zhuǎn)向下推動(dòng)時(shí)，張力以及由此包括繩34和34’的振動(dòng)系統(tǒng)中的諧振頻率增加，使得通過(guò)附連到系統(tǒng)的振動(dòng)部分的振動(dòng)傳感器20所測(cè)量的諧振頻率也增加。
[0062]其它實(shí)施方式(未示出)將包括類似于繩或繩34’的張力線，但是，其不附連至移動(dòng)的活塞38而是在被驅(qū)動(dòng)時(shí)被電動(dòng)機(jī)12松開，使得張力作為剩余潤(rùn)滑劑的減少體積的函數(shù)而減小。
[0063]圖5d中的實(shí)施方式與圖5c的實(shí)施方式的不同之處在于，另一個(gè)質(zhì)量塊36被附連到梁或繩34的分支點(diǎn)以及繩或繩34’以根據(jù)需要適應(yīng)諧振頻率。
[0064]在圖5e的實(shí)施方式中，繩34的一個(gè)端部被附連到殼體24的內(nèi)壁，然后繩34經(jīng)由滾動(dòng)觸點(diǎn)42被導(dǎo)引至活塞38。質(zhì)量塊36被懸吊在殼體壁和滾動(dòng)觸點(diǎn)42之間的繩34的部分上。當(dāng)活塞38被向下推動(dòng)以輸送潤(rùn)滑劑時(shí)，繩34的張力和系統(tǒng)的諧振頻率增加。
[0065]圖5f的實(shí)施方式不同于圖5e的實(shí)施方式之處在于，繩在活塞38之下的第二滾動(dòng)觸點(diǎn)42’上被導(dǎo)引，使得當(dāng)活塞38被向下推動(dòng)以輸送潤(rùn)滑劑時(shí)，繩34的張力和系統(tǒng)的諧振頻率減小。
[0066]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0067]10潤(rùn)滑裝置
[0068]12 機(jī)器
[0069]14 栗
[0070]16貯存箱
[0071]18控制單元
[0072]20傳感器
[0073]22 噴嘴
[0074]24 殼體
[0075]26a，26b 時(shí)間窗口
[0076]28a，28b 間隔
[0077]30 閾值
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種潤(rùn)滑裝置，包括潤(rùn)滑劑栗(14);用于向要被潤(rùn)滑的機(jī)器(12)供給潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑劑貯存箱(16);用于確定機(jī)器的操作狀態(tài)和用于基于至少一個(gè)傳感器(20)的信號(hào)操作所述潤(rùn)滑劑栗(14)的控制單元(18)，所述傳感器(20)配置為以檢測(cè)從要被潤(rùn)滑的機(jī)器(12)發(fā)出的排放物；以及配置用于附連至要被監(jiān)控的機(jī)器(12)的潤(rùn)滑噴嘴(22)的殼體(24)，其特征在于， 通過(guò)所述控制單元(18)的所述傳感器(20)的信號(hào)讀取限于具有預(yù)定寬度的預(yù)定的成組的時(shí)間窗口( 26a，26b )，其中，所述時(shí)間窗口( 26a，26b)隔開一間隔(28a，28b)，在所述間隔(28a，28b)所述傳感器(20)的信號(hào)不被讀取。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤(rùn)滑裝置，其特征在于，所述控制單元(18)被配置為基于至少一個(gè)傳感器(20)的信號(hào)確定要被潤(rùn)滑的機(jī)器(12)的操作狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤(rùn)滑裝置，其特征在于，所述時(shí)間窗口(26a，26b)的寬度被選擇為使得來(lái)自所述傳感器信號(hào)的至少100個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)被采樣。4.根據(jù)前述權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的潤(rùn)滑裝置，其特征在于，所述時(shí)間窗口(26a，26b)的寬度比要被監(jiān)控的機(jī)器(12)的平均開通時(shí)間和平均關(guān)斷時(shí)間小至少10倍。5.根據(jù)前述權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的潤(rùn)滑裝置，其特征在于，所述控制單元(18)被配置為確定傳感器信號(hào)的樣本中的至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，以比較所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)與至少一個(gè)預(yù)定的閾值(30)，以及基于比較的結(jié)果確定所述操作狀態(tài)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的潤(rùn)滑裝置，其特征在于，控制單元(18)被配置為對(duì)于從ON模式切換成OFF模式和從OFF模式切換成ON模式使用不同的閾值，從而產(chǎn)生滯后。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的潤(rùn)滑設(shè)備，其特征在于，所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)為傳感器信號(hào)的方差、標(biāo)準(zhǔn)偏差或平均值。8.根據(jù)前述權(quán)利要求1_3，6中的任一項(xiàng)所述的潤(rùn)滑裝置，其特征在于，所述控制單元(18)被配置為在檢測(cè)到要被潤(rùn)滑的機(jī)器(12)的OFF狀態(tài)時(shí)就切換成其中沒(méi)有潤(rùn)滑劑供給的OFF模式或切換成安全潤(rùn)滑模式，用于傳感器信號(hào)的兩個(gè)或更多隨后的樣本窗口。9.根據(jù)前述權(quán)利要求1_3，6中的任一項(xiàng)所述的潤(rùn)滑裝置，其特征在于，該傳感器(20)被容納在所述殼體(24)中。10.根據(jù)前述權(quán)利要求1-3，6中的任一項(xiàng)所述的潤(rùn)滑裝置，其特征在于，所述傳感器(20)是振動(dòng)傳感器。11.根據(jù)前述權(quán)利要求1_3，6中的任一項(xiàng)所述的潤(rùn)滑裝置，其特征在于，所述控制單元(18)被配置為在檢測(cè)到要被監(jiān)控的機(jī)器(12)的OFF狀態(tài)時(shí)就切換成安全潤(rùn)滑模式，其中，非零量的潤(rùn)滑劑被供給至處于所述安全潤(rùn)滑模式的機(jī)器(12)，其中非零量的潤(rùn)滑劑比在當(dāng)已檢測(cè)到ON狀態(tài)時(shí)所采用的至少一個(gè)操作模式下供給的潤(rùn)滑劑的量更少。12.根據(jù)前述權(quán)利要求1_3，6中的任一項(xiàng)所述的潤(rùn)滑裝置，其特征在于，所述控制單元(18)被配置為基于所述傳感器信號(hào)的處理確定所述潤(rùn)滑劑貯存箱(16)中剩余的潤(rùn)滑劑體積。13.根據(jù)前述權(quán)利要求1_3，6中的任一項(xiàng)所述的潤(rùn)滑裝置，其特征在于，所述控制單元(18)被配置為在檢測(cè)到剩余的潤(rùn)滑劑體積達(dá)不到預(yù)定的閾值時(shí)發(fā)出警告信號(hào)。14.根據(jù)前述權(quán)利要求1_3，6中的任一項(xiàng)所述的潤(rùn)滑裝置，其特征在于，包括振動(dòng)結(jié)構(gòu)(34，34 ’，36)，所述傳感器(20)附連至該振動(dòng)結(jié)構(gòu)。15.根據(jù)前述權(quán)利要求1-3，6中的任一項(xiàng)所述的潤(rùn)滑裝置，其特征在于，所述振動(dòng)結(jié)構(gòu)(34，34’，36)與所述潤(rùn)滑劑栗(12)的活塞(38)相互作用，使得所述振動(dòng)結(jié)構(gòu)(34，34’，36)的諧振頻率取決于所述活塞(38)的位置。
【文檔編號(hào)】F16N7/38GK106015893SQ201610195912
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】G.安格利斯, T.奎珀斯, G.威廉斯
【申請(qǐng)人】斯凱孚公司