[发明专利]用于监控运行中的齿轮的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对齿轮的监控，其在运行中的应力可以非常高，并且在损坏情况下必须更换齿轮或整个系统。

背景技术

避免齿轮断裂的问题迄今仅能通过间接方法来处理。在此，一方面可以缩短维护间隔的长度并且更换相应涉嫌疲劳的关键构件。另一方面可以设置对驱动电流的监控，以便确定特别是在运行中的过载。然而这两种方法都具有缺点。

第一种方法与高成本相关联，这是因为一方面在硬件方面要替换构件，并且另一方面停工时间导致了低生产率。

第二种方法总体上非常不准确。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种方法和设备，以便非接触地监控运行中的齿轮。

该目的的解决方案分别通过独立表达的权利要求的特征组合来实现。

本发明基于以下的认知，即通过非破坏性地测量运行期间在齿轮处的机械应力，能实现监控齿轮的或全部齿轮系统的面临的故障。这通过应用磁弹性传感器而实现，其在待监测的齿轮上首先安装在端面处，并且特别是在出现最大机械应力的那个位置上。这意味着，磁弹性传感器通常平行于齿轮轴线地取向，并且与齿轮表面的间距较小。通常监控齿轮在其中出现最大机械载荷的区域。

磁弹性传感器测量在铁磁性的工件中在出现机械应力时的磁导率。这些机械应力在齿轮载荷变化时发生改变。如果这样的齿轮超载，那么这由磁弹性传感器来确定，并且可以及时地在断裂之前关断齿轮或齿轮系统。

特别有利的是，将这种方法与频率分析相组合。由此例如可以计算齿轮啮合频率。因此获得例如关于传动装置状态的附加信息。

如果使用附加的磁弹性传感器，那么附加地可以直接测量其他的力。这要求附加的磁弹性传感器主灵敏度的取向相对于至少一个传感器改变。通过调整附加的磁弹性传感器的传感器头能进行调节。

有利地，为了改善力分布的区域解析而应用磁弹性传感器阵列。这可以首先以一维解析的行传感器的描述形式来实现。

在这种传感器中，多个磁弹性的传感器依次布置在一行中。

二维地、即平面设计的传感器阵列具有多个磁弹性传感器，它们定位出一个面。

特别有利的是，也将监控用于对齿轮的质量控制。在此，齿轮在模拟运行中被监控，以使得机械应力近似地相应于现实情况。然而在这种情况下对该运行进行模拟。

由此不仅在实际运行中而且在模拟运行中可以监控静态的或动态的状态。利用该方法可以非常精确地检查一个或多个齿轮的应力能力或应力。

利用相同的方法，基于在构件中的机械应力，时间解析地测定齿轮的旋转数和当前的角位置。

如果磁弹性的传感器前面地或侧面地实施在齿轮的轮齿附近，那么识别齿轮的轮廓。由此能以有利的方式确定在几何尺寸中的偏差。由此再次可以实施监控磨损或损坏情况。

相应于本发明的方法的实施能以有利的方式通过传感器装置实现，其适用于检测在齿轮处的应力。这利用使用一个或多个磁弹性的传感器而实现，其能够非破坏性地记录在运行中在一个或多个齿轮处的、例如在相互的啮合区域中的机械的应力。

附图说明

以下结合示意图描述不限制本发明的实施例。附图示出：

图1是齿轮监控装置，具有非接触地工作的磁弹性的传感器1以及与齿轮3啮合的齿轮2，磁弹性的传感器对准待监控的齿轮3，

图2是相应于图1的视图，其转过了90°。

具体实施方式

磁弹性的传感器1以在长度变化中磁性的磁导率变化的效应为基础。在此材料的磁特性由出现的机械的力影响，这些机械的力作用于该材料。

相应的传感器的特征在于高的测量准确性以及直接测量力。这种形式的传感器非接触地以与待测量的物体确定的间距地定位并且可以在运行中应用。那么通过非接触地借助于磁弹性的传感器测量轴的磁导率的变化，例如可以测量传输力的轴的转矩。

相应于本发明能实现齿轮的非接触的监控，其由于从外部作用的力经受机械的应力。在此测定在运行中的齿轮。如果在应用构件之前应该进行待实施的质量安全，那么也可以模拟该运行，其中进一步地产生类似运行的状态。由此例如将一个齿轮与另一个齿轮啮合并且将待检验的齿轮如同在运行中那样被加应力。由磁弹性的传感器测量在模拟运行中的应力，以使得记录在待监控的齿轮中的力并且例如起到机械的应力的确定的额定值。

由此能实现的是，通过及时地调整这个构件或设备的运行，阻止机器的断裂或损坏。总体上特别是可以延长维护间隔。由此并不更换在有规律的检查中还没有疲劳的构件。由此可以延长设备的耐用度。