WO2008052890A2 - Mechanical device with lubricant sensor for lubricant-quantity-independent property of the lubricant - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a mechanical Einrich ⁇ tion with a basic body and at least one with respect to the basic body in at least one bearing movably mounted element, wherein the bearing is lubricated by means of a lubricant.
  • Such devices are well known. They include, for example, internal combustion engines such as gasoline engines, diesel engines, gas turbines or jet engines. They also include electrical machines such as rotary electric generators or rotary and linear electric drives. Furthermore, they include facilities without their own drive, such as pumps for water or Hydraulikol and transmission.
  • the bearings of movably mounted elements must be regularly checked and maintained due to the high thermal and mechanical loads occurring in the bearings. Especially this problem occurs in elekt ⁇ - see machines.
  • the maintenance usually includes re-lubrication of the bearings, so that a used lubricant (grease or oil) is replaced with new one. Such relubrication is required in relatively short time periods, for example, every 4000 hours.
  • bearing sensors In order to detect bearing damage early, bearing sensors are used in the prior art.
  • the bearing sensors can record, for example, a vibration behavior and detect damage relatively early by suitable evaluation. At least a Vorschad Trent the storage but has already occurred when such a change in the vibration behavior has occurred.
  • the object of the present invention is to provide a
  • a mechanical device having the features of claim 1.
  • a Sensorein ⁇ direction on or in the base body at least one arranged in the vicinity of La ⁇ gers, has in contact with the lubricant the lubricant sensor.
  • At least one first electrical quantity, which is characteristic of a first lubricant quantity-independent property of the lubricant, can be determined by the lubricant sensor.
  • At least one dependent on the first Large first signal can be output.
  • the senor determines the first electrical quantity by a chemical analysis of the lubricant.
  • the sensor can determine the water content in the lubricant, the proportion of metal particles in the lubricant, the proportion of, for example, oil in the lubricating grease or the proportion to which the lubricant is oxidized. It is also possible to determine a plurality of lubricant-medium-independent properties of the lubricant.
  • the senor can determine the first electrical quantity by a physical analysis of the lubricant.
  • the sensor can determine the electrical conductivity, a characteristic breakdown voltage, an optical transparency, a refractive index, a density, etc. of the lubricant.
  • the determination of one of the ge ⁇ called properties, or the detection of several of the properties mentioned is alternatively possible.
  • the two approaches can also be combined with each other, be it in the form of a single sensor that performs both types of analyzes, be it in the form of two sensors, with one sensor performing a chemical or a physical analysis of the lubricant.
  • the first signal which can be output by the sensor device, to be dependent on both electrical quantities or to be separated from the sensor device by two. different signals are output, each of which depends on one of each of the two electrical variables.
  • the sensor device does not carry out any further processing of the first electrical variables.
  • the first signal corresponds to the first electrical quantity.
  • the output signal may be a direct measure of breakdown voltage or water content.
  • the sensor device it is possible for the sensor device to have an evaluation device connected to the at least one sensor, from which information about the mechanical connection as such can be determined as a function of the first electrical quantity, and that the first signal is provided with the information about the sensor mechanical device as such corresponds. For example, a pure binary signal indicative of an alarm condition may be issued. It can also be displayed, for example, to what proportion (in percentage or in time) the lubricant is consumed or when (in terms of percentage or time) the next lubricant change should take place. Combinations of such issues are possible.
  • the sensor device may have a number of interfaces.
  • the sensor device can have a human-machine interface via which the first signal (and optionally also further signals) can be output to a human.
  • the output of the first signal can take place permanently or cyclically or periodically.
  • the sensor device may be able to predetermine a polling command for retrieving the first signal from the human via the human-machine interface.
  • the sensor device may comprise a power supply interface for supplying the Sensorein ⁇ direction by having outside of the mechanical device with electrical energy.
  • the sensor device may have a data interface, via which the first signal (and optionally further signals) can be output to a device-external processing unit.
  • the outputting to the device-external processing unit can-analogously to the output via the man-machine interface-take place permanently or cyclically or periodically.
  • a retrieval command for retrieving the first signal can be predetermined.
  • the sensor unit may have a programming interface via which the
  • the programming may, for example, include writing reference values for the at least one lubricant-quantity-independent property into a memory of the sensor device.
  • the programming may comprise activating and / or deactivating reference values written in the memory.
  • the interfaces can be designed as contactless interfaces.
  • they can be designed as capacitive or inductive interfaces, as radio interfaces, as ultrasonic interfaces or as infrared interfaces.
  • the storage of reference values in the sensor device does not necessarily have to be done by programming.
  • the sensor can be stored as reference values that are characteristic of a first electrical quantity determined by the lubricant sensor at this point in time.
  • the sensor device can be given a reset signal, on the basis of which the values are stored.
  • the sensor device can be programmed such that it checks whether currently stored reference values have a predetermined value (for example, all are zero). In this case (and only then) the storage of values takes place in this embodiment.
  • lubricant-quantity-independent properties can be supplemented as required by recording and determining further properties.
  • this may be a lubricant-dependent property.
  • detection devices are generally known as oil level sensors for internal combustion engines.
  • these may be lubricant-independent properties of the mechanical device. For example, an acoustic signal can be detected, which is frequency-analyzed. Also, temperatures, load cycles, field strengths of permanent magnets, humidity in the inside air of the mechanical device, vibrations, operating data, etc. can be detected. Depending on the extent of the additional detection, a more or less complete monitoring of the mechanical device is possible.
  • FIG. 2 a bearing with a lubricant sensor, FIG. 3, a sensor device, FIG.
  • FIG. 4 shows a sensor device and its interfaces
  • FIG. 5 shows a possible flowchart.
  • FIG 1 is a mechanical device - purely by way of example ⁇ - designed as a rotary electric machine.
  • the electric machine has a base body 1 and a shaft 2.
  • the shaft 2 is mounted in bearings 3, so that it is rotatable about a shaft axis 4.
  • the shaft 2 thus corresponds to a movably supported element 2 in accordance with the present ⁇ the invention.
  • the bearings 3 are lubricated by means of a lubricant, not shown, (for example, a lubricating oil or a lubricating grease ⁇ ).
  • a lubricant for example, a lubricating oil or a lubricating grease ⁇ ).
  • the lubricant has in a new, unused condition certain physical and chemical properties.
  • the lubricant contains a certain amount of lubricating oil, generally no metal particles and little or no water. Also the
  • Oxidation of the lubricant is relatively low. In the case of a grease, this has a predetermined Olgehalt.
  • An example of another chemical property is the pH.
  • the lubricant usually has a certain electrical conductivity, a certain optical refractive index and a certain transparency. These and other physical and chemical properties of the lubricant change seriously during operation.
  • the mechanical device has a sensor device 5.
  • the sensor device 5 has at least one lubricant sensor 6, which - see FIG. 2 in addition - is arranged in the vicinity of one of the bearings 3.
  • at least one such lubricant sensor 6 is arranged in the vicinity of each bearing 3.
  • the lubricant sensor 6 is in the basic body 1, in the example of FIG 1 so inside the electric machine arranged. He is in contact with the lubricant.
  • the lubricant sensor 6 is designed in such a way that at least one first electrical quantity El which is characteristic of a lubricant quantity-independent property of the lubricant can be determined by it. If necessary, From the lubricant sensor 6, it is also possible to determine other electrical quantities E 2,... En which are characteristic of further lubricating agent-independent properties of the lubricant.
  • the sensor device 5 outputs only signals e1,..., Which correspond directly and directly with electrical quantities E1,... E determined by the lubricant sensor 6. In this case, the sensor device 5 does not carry out any further processing of the electrical quantities El,... E determined by the lubricant sensor 6. In this case, further Yale evaluation can alternatively be omitted, can be performed intellectually by a human or automatically by an evaluation device 8 take place, the signals el, ... en are supplied.
  • the sensor device 5 has its own evaluation device 9 assigned to the sensor device 5.
  • the evaluation device 9 assigned to the sensor device 5 is arranged on or in the basic body 1. It is connected to the existing lubricant sensors 6.
  • an indication of the next impending lubricant change may be given, for example a message stating that a lubricant change should be made within the next 100, 50 or 20 hours of operation.
  • the signal e corresponding to the information I can be output as an alternative or in addition to the signals e1,...
  • the determination of the electrical quantities El,... En through the lubricant sensor 6 is possible in various ways.
  • the lubricant sensor 6 can determine the electrical quantities El,... En by a chemical and / or physical analysis of the lubricant.
  • the lubricant sensor 6 can be obtained by chemical analysis of the Schmiermit ⁇ means of the pH value, the content of metal particles, in the case of a grease determine its water content and the degree of oxidation of the oil content.
  • the lubricant sensor 6 can determine, for example, the conductivity of the lubricant, its breakdown voltage, its optical transparency, its optical haze, its refractive index, its density and so on. Which variables are determined in the individual case on the basis of which analyzes is at the discretion of the person skilled in the art.
  • the lubricant sensor 6 transmits the electrical quantities El, ... En determined by it to the evaluation device 9, as shown in FIG. 3, which outputs, for example, a corresponding signal e1,... E for each electrical quantity El,.. ,
  • the evaluation device 9 can be derived using the transmitted to them electrical Big El, ... En more information I and output an ent ⁇ speaking signal e.
  • the further information I may possibly (per information) more of the electrical Great El, ... En received.
  • the output further information I can with the rest period kor ⁇ respond Schl until the next maintenance of the mechanical device must be done. In this case, for example, on the basis of each individual electric Great El, ... En a
  • the mechanical device can have a plurality of bearings 3. Usually 3, each bearing the moving ⁇ che sensors, so for example one or more lubricants sensors. 6
  • each bearing the moving ⁇ che sensors, so for example one or more lubricants sensors. 6
  • the sensor device 5 exists a variety of ways, which will be explained in more detail below in connection with FIG 4.
  • the sensor device 5 does not have its own power supply.
  • the sensor device 5 has a power supply interface 10. Via the power supply interface 10, the sensor device 5 can be supplied with electrical energy from outside the mechanical device.
  • the power supply interface 10 is formed as a pre-assembled connector.
  • contactless embodiments are also possible, for example by means of a capacitive or inductive coupling. Excitation, for example, by radio waves (similar to transponders) is conceivable.
  • the sensor device 5 can have a human-machine interface 11. Via the human-machine interface 11, the signals el, ... e, e output by the sensor device 5 can be output to the human 7.
  • the signals .alpha.,... E and e output by the sensor device 5 are automatically output by the sensor device 5 permanently or cyclically one after the other via the human-machine interface 11.
  • a retrieval command A for retrieving signals el, ... en, e is predetermined.
  • the human-machine interface 11 can also be connected to the sensor device 5 alternatively via lines or without contact.
  • the Sensorein ⁇ direction 5 has a data interface 12, via which the signals el, ... s and / or e to a device external processing unit - for example, the already mentioned evaluation device 8 - can be output.
  • a line-connected contact can alternatively also be produced here or the data interface 12 can be designed as a contactless interface.
  • the transmission of data and information between the sensor device 5 and the processing unit 8 can take place analogously to the data traffic between the sensor device 5 and the human-machine interface 11.
  • the processing unit 8 may prescribe a polling command A for retrieving signals el,... And e to the sensor device 5.
  • the sensor device 5 can be permanently programmed. Examples of play, the sensor means 5 having an internal memory 5, in which a program and Paramet ⁇ erieux are stored that define the operation of the Sensoreinrich ⁇ tung. 5 For example, a program and several parameter sets can be stored in the memory 5, with at most one of the parameter sets being activated and the other parameter sets being deactivated. In this case, for example, the program could be executed and the parameters of the activated parameter set could be used as part of the execution of the program. Each parameter set contains a number of reference values. The reference values are characteristic of one of the electrical quantities El,... En or the corresponding property of the lubricant. However, it is also possible that the sensor device 5 has a programming interface 13, via which the Sensorein ⁇ direction 5 is programmable. The programming interface 13 may - as well as the data interface 12 - alternatively have contacts or be designed as a contactless interface.
  • the extent of programmability can be determined as needed. It can for example be possible to others the program as such, so the effect of the Sensorein ⁇ device 5 as such. Alternatively or additionally, it may be possible for new parameter sets to be written into the memory 5 '. Again alternatively or additionally, it may be possible to program which of the parameter sets is activated.
  • the sensor device 5 carries out a self-parameterization.
  • the sensor device 5 checks whether a status signal is present. If the state signal is present, it stores in the memory 5 'values determined as Re ference ⁇ values from, which are characteristic of the corresponding electrical Great El, ... En, which were medium sensor of the lubricant collected 6 at this time.
  • the program may determine an absolute or relative tolerance range within which later measured values are considered to be correct.
  • a signal can be used, which is supplied to the sensor device 5 from the outside (for example via the man-machine interface 11 or the data interface 12).
  • the sensor device 5 could also pre-check the contents of the memory 5 'and store reference values in the memory 5' if the memory 5 'is still unrecorded, for example containing all logical zeroes.
  • the mode of operation of the sensor device 5 will be briefly explained again below.
  • the sensor device 5 checks in a step Sl, if they should work in normal operation. If this is the case, the sensor device 5 proceeds to steps S2 to S7. Otherwise, it branches to steps S8 to SlO.
  • step S2 the sensor device 5 activates the lubricant sensor 6.
  • step S3 the sensor device 5 receives the supplied from the lubricant sensor 6 electric large El, ... En.
  • step S4 the sensor device 5 checks whether the supply signal is present. If this is the case, the sensor device 5 moves to step S5, otherwise to step S6.
  • step S5 the sensor device 5 uses the electrical parameters El, ... En to determine reference values and store them in the memory 5 '.
  • step S6 a processing of the electrical parameters El, ... En takes place in the context of step S6.
  • the sensor device 5 determines the derived information I as well as the signals el, ..., e. Otherwise, in the context of step S6, only a determination of the signals e1,... In a step S7, the sensor device 5 outputs the signals el,... And possibly also e determined by it.
  • step S8 the sensor device 5 checks whether it is in the programming mode. If this is the case, it proceeds to step S9, otherwise to step S10.
  • step S9 the sensor device 5 takes over a programming supplied to it and stores it in the memory 5 '.
  • step S the sensor device 5 leads a different Re ⁇ action, which is not relevant in the context of the present invention.
  • the erfmdungsgedorfe sensor device 5 can be extended as desired and needed. For example, it is possible to capture ⁇ satzlich to the above Big El, ... En more Great.
  • the sensor device 5 could additionally detect a lubricant-dependent property and output a signal (oil level or the like) depending thereon.
  • the sensor device 5 can also be detected by means of corresponding sensors, which are not shown in the FIGURE, also other lubricant-independent properties of the mechanical device. Also in this case a dependent signal can be output.
  • a noise development of the mechanical device can be detected and evaluated via spectrum and volume. Thus, in ⁇ a grinding or a hum of the mechanical device can play, be detected.
  • temperatures, load cycles, prevailing field strengths (electrical and / or magnetic), humidity, ionization of the indoor air, etc. can be detected.
  • the quality of the lubricant used can be optimized on the one hand required maintenance cycles.
  • mechanical damage to the storage system can be avoided, since maintenance can be requested even before the mechanical damage.
  • Schmiermit ⁇ tel may further optionally be optimized.
  • the inventive solution can be used in various lubricating ⁇ material classes. Examples of such classes of lubricant are oil mist lubrication, use of standard fumigant-based fats, ester oils with lithium thickener, etc.

Abstract

A mechanical device has a base body (1) and at least one element (2) which is mounted in at least one bearing (3) so as to be movable relative to the base body (1). The bearing (3) is lubricated by means of a lubricant. Arranged on or in the base body (1) is a sensor device (5) which has at least one lubricant sensor (6) which is arranged in the vicinity of the bearing (3) and is in contact with the lubricant. At least one first electric variable, which is characteristic of a first lubricant-quantity-independent property of the lubricant, can be determined by the lubricant sensor (6). The sensor device (5) can output at least one first signal which is dependent on the first electric variable.

Description

Beschreibungdescription
Mechanische Einrichtung mit Schmiermittelsensor für schmier- mittelmengenunabhangige Eigenschaft des SchmiermittelsMechanical device with lubricant sensor for lubricant quantity-independent property of the lubricant
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mechanische Einrich¬ tung mit einem Grundkorper und mindestens einem bezüglich des Grundkorpers in mindestens einem Lager beweglich gelagerten Element, wobei das Lager mittels eines Schmiermittels ge- schmiert ist.The present invention relates to a mechanical Einrich ¬ tion with a basic body and at least one with respect to the basic body in at least one bearing movably mounted element, wherein the bearing is lubricated by means of a lubricant.
Derartige Einrichtungen sind allgemein bekannt. Sie umfassen beispielsweise Verbrennungskraftmaschinen wie Ottomotoren, Dieselmotoren, Gasturbinen oder Strahltriebwerke. Sie umfas- sen weiterhin elektrische Maschinen wie beispielsweise rotatorische elektrische Generatoren oder rotatorische und lineare elektrische Antriebe. Weiterhin umfassen sie Einrichtungen ohne eigenen Antrieb, beispielsweise Pumpen für Wasser oder Hydraulikol und Getriebe.Such devices are well known. They include, for example, internal combustion engines such as gasoline engines, diesel engines, gas turbines or jet engines. They also include electrical machines such as rotary electric generators or rotary and linear electric drives. Furthermore, they include facilities without their own drive, such as pumps for water or Hydraulikol and transmission.
Die Lagerungen von beweglich gelagerten Elementen müssen auf Grund der in den Lagern auftretenden hohen thermischen und mechanischen Belastungen regelmäßig überprüft und gewartet werden. Ganz besonders tritt diese Problematik bei elektπ- sehen Maschinen auf. Das Warten umfasst in der Regel insbesondere eine Nachschmierung der Lager, damit ein verbrauchtes Schmiermittel (Fett oder Ol) gegen neues ausgetauscht wird. Derartige Nachschmierungen sind in relativ kurzen Zeitabstanden erforderlich, beispielsweise alle 4000 Stunden.The bearings of movably mounted elements must be regularly checked and maintained due to the high thermal and mechanical loads occurring in the bearings. Especially this problem occurs in elektπ- see machines. In particular, the maintenance usually includes re-lubrication of the bearings, so that a used lubricant (grease or oil) is replaced with new one. Such relubrication is required in relatively short time periods, for example, every 4000 hours.
Eine Wartung der Maschine muss vor Ort durchgeführt werden. Sie ist daher umständlich, teuer und fehlertrachtig . Wird eine Wartung nicht oder zu spat durchgeführt, besteht die Gefahr eines Lagerschadens, welcher im Extremfall einen Still- stand einer gesamten Anlage zur Folge haben kann.Maintenance of the machine must be carried out on site. It is therefore cumbersome, expensive and error-prone. If maintenance is not carried out or carried out too late, there is the risk of bearing damage, which in extreme cases can result in a standstill of an entire system.
Im Stand der Technik werden üblicherweise eine Lagerlebensdauer sowie Nachschmierfπsten vorgegeben. Die Vorgaben beru- hen auf wissenschaftlichen Erkenntnissen sowie auf Erfahrungswerten. Insbesondere müssen die Nachschmierfπsten zeit¬ lich so bestimmt sein, dass in allen möglichen Einsatzfallen hinreichende Reserven des Schmiersystems vorhanden sind. Die technisch mögliche Gebrauchsdauer des Schmiersystems wird daher nicht ausgenutzt. Dennoch kann es im Betrieb auf Grund ungewöhnlicher Haufungen außergewöhnlicher Betriebszustande vorkommen, dass ein Lager vor dem nächsten Nachschmierzyklus ausfallt .In the prior art usually a bearing life and Nachschmierfπsten be specified. The specifications are based on scientific findings and empirical values. In particular, the Nachschmierfπsten must be time ¬ Lich determined so that in all possible use cases sufficient reserves of the lubrication system are available. The technically possible service life of the lubrication system is therefore not exploited. Nevertheless, due to unusual heaps of abnormal operating conditions, a bearing may fail during operation before the next relubrication cycle.
Um Lagerschaden frühzeitig erkennen zu können, werden im Stand der Technik Lagersensoren eingesetzt. Die Lagersensoren können beispielsweise ein Schwingungsverhalten erfassen und durch geeignete Auswertung Schaden relativ frühzeitig erken- nen. Zumindest eine Vorschadigung der Lagerung ist aber bereits aufgetreten, wenn eine derartige Änderung des Schwingungsverhaltens eingetreten ist.In order to detect bearing damage early, bearing sensors are used in the prior art. The bearing sensors can record, for example, a vibration behavior and detect damage relatively early by suitable evaluation. At least a Vorschadigung the storage but has already occurred when such a change in the vibration behavior has occurred.
Im Stand der Technik ist weiterhin bekannt, bei elektrischen Maschinen über die Lager fließende Lagerstrome zu erfassen und auf einer darauf beruhenden Auswertung auf einen eventuellen Schaden zu schließen. Auch bei diesem Verfahren ist ein Schaden des Lagers bereits aufgetreten, wenn der Sensor an¬ spricht .In the prior art it is furthermore known to detect bearing currents flowing through the bearings in electrical machines and to conclude that damage has been caused on an evaluation based thereon. Also in this process damage the camp has already occurred when the sensor responds ¬.
Da im Stand der Technik bereits eine Schädigung der Lagerung vorliegt, wenn der Sensor anspricht, ist in der Regel ein Austausch des Lagers erforderlich.Since there is already a damage to the storage in the prior art, when the sensor responds, an exchange of the bearing is usually required.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eineThe object of the present invention is to provide a
Möglichkeit zu schaffen, mittels derer Änderungen des Schmie- rungszustands von Lagerungen so frühzeitig erkannt werden können, dass beim Ansprechen des Sensors noch kein Lagerschaden aufgetreten ist.Possibility to create by means of which changes in the lubrication state of bearings can be detected so early that no bearing damage has occurred when the sensor responds.
Die Aufgabe wird durch eine mechanische Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost. Erfindungsgemaß ist am oder im Grundkorper eine Sensorein¬ richtung angeordnet, die mindestens einen in der Nahe des La¬ gers angeordneten, mit dem Schmiermittel in Kontakt stehenden Schmiermittelsensor aufweist. Von dem Schmiermittelsensor ist mindestens eine erste elektrische Große ermittelbar, die für eine erste schmiermittelmengenunabhangige Eigenschaft des Schmiermittels charakteristisch ist. Von der Sensoreinrichtung ist mindestens ein von der ersten Große abhangiges erstes Signal ausgebbar.The object is achieved by a mechanical device having the features of claim 1. According to the invention there is arranged a Sensorein ¬ direction on or in the base body, at least one arranged in the vicinity of La ¬ gers, has in contact with the lubricant the lubricant sensor. At least one first electrical quantity, which is characteristic of a first lubricant quantity-independent property of the lubricant, can be determined by the lubricant sensor. Of the sensor device at least one dependent on the first Large first signal can be output.
In einer ersten möglichen Ausgestaltung ermittelt der Sensor die erste elektrische Große durch eine chemische Analyse des Schmiermittels. Beispielsweise kann der Sensor den Wasseranteil im Schmiermittel, den Anteil von Metallpartikeln im Schmiermittel, den Anteil von beispielsweise Ol im Schmierfett oder den Anteil, zu dem das Schmiermittel oxidiert ist, ermitteln. Auch eine Ermittlung mehrerer derartiger schmier- mittelmengenunabhangiger Eigenschaften des Schmiermittels ist möglich .In a first possible embodiment, the sensor determines the first electrical quantity by a chemical analysis of the lubricant. For example, the sensor can determine the water content in the lubricant, the proportion of metal particles in the lubricant, the proportion of, for example, oil in the lubricating grease or the proportion to which the lubricant is oxidized. It is also possible to determine a plurality of lubricant-medium-independent properties of the lubricant.
In einer zweiten möglichen Ausgestaltung kann der Sensor die erste elektrische Große durch eine physikalische Analyse des Schmiermittels ermitteln. Beispielsweise kann der Sensor die elektrische Leitfähigkeit, eine charakteristische Durch- schlagspannung, eine optische Transparenz bzw. Trübung, einen Brechungsindex, eine Dichte usw. des Schmiermittels ermitteln. Auch hier ist alternativ die Ermittlung einer der ge¬ nannten Eigenschaften oder die Ermittlung mehrerer der genannten Eigenschaften möglich.In a second possible embodiment, the sensor can determine the first electrical quantity by a physical analysis of the lubricant. For example, the sensor can determine the electrical conductivity, a characteristic breakdown voltage, an optical transparency, a refractive index, a density, etc. of the lubricant. Again, the determination of one of the ge ¬ called properties, or the detection of several of the properties mentioned is alternatively possible.
Die beiden Vorgehensweisen sind auch miteinander kombinier- bar, sei es in Form eines einheitlichen Sensors, der beide Arten von Analysen vornimmt, sei es in Form von zwei Sensoren, wobei je ein Sensor eine chemische bzw. eine physikali- sehe Analyse des Schmiermittels durchfuhrt. In diesem Fall ist es alternativ möglich, dass das von der Sensoreinrichtung ausgebbare erste Signal von beiden elektrischen Großen abhangig ist oder von der Sensoreinrichtung zwei voneinander ver- schiedene Signale ausgegeben werden, von denen je eines von je einer der beiden elektrischen Großen abhangig ist.The two approaches can also be combined with each other, be it in the form of a single sensor that performs both types of analyzes, be it in the form of two sensors, with one sensor performing a chemical or a physical analysis of the lubricant. In this case, it is alternatively possible for the first signal, which can be output by the sensor device, to be dependent on both electrical quantities or to be separated from the sensor device by two. different signals are output, each of which depends on one of each of the two electrical variables.
Es ist möglich, dass die Sensoreinrichtung keine weitergehen- de Aufbereitung der ersten elektrischen Große vornimmt. In diesem Fall korrespondiert das erste Signal mit der ersten elektrischen Große. Beispielsweise kann das ausgegebene Signal ein direktes Maß für eine Durchschlagspannung oder für einen Wasseranteil sein.It is possible that the sensor device does not carry out any further processing of the first electrical variables. In this case, the first signal corresponds to the first electrical quantity. For example, the output signal may be a direct measure of breakdown voltage or water content.
Alternativ ist es möglich, dass die Sensoreinrichtung eine mit dem mindestens einen Sensor verbundene Auswertungseinrichtung aufweist, von der in Abhängigkeit von der ersten elektrischen Große eine Information über die mechanische Ein- πchtung als solche ermittelbar ist, und dass das erste Signal mit der Information über die mechanische Einrichtung als solche korrespondiert. Beispielsweise kann ein reines binares Signal ausgegeben werden, das auf einen Alarmzustand hinweist. Auch kann beispielsweise angezeigt werden, zu welchem Anteil (prozentual oder zeitlich) das Schmiermittel verbraucht ist bzw. wann (prozentual oder zeitlich) der nächste Schmiermittelwechsel erfolgen sollte. Auch Kombinationen derartiger Ausgaben sind möglich.Alternatively, it is possible for the sensor device to have an evaluation device connected to the at least one sensor, from which information about the mechanical connection as such can be determined as a function of the first electrical quantity, and that the first signal is provided with the information about the sensor mechanical device as such corresponds. For example, a pure binary signal indicative of an alarm condition may be issued. It can also be displayed, for example, to what proportion (in percentage or in time) the lubricant is consumed or when (in terms of percentage or time) the next lubricant change should take place. Combinations of such issues are possible.
Die Sensoreinrichtung kann eine Anzahl von Schnittstellen aufweisen .The sensor device may have a number of interfaces.
Beispielsweise kann die Sensoreinrichtung eine Mensch- Maschme-Schnittstelle aufweisen, über die das erste Signal (und gegebenenfalls auch weitere Signale) an einen Menschen ausgebbar ist.By way of example, the sensor device can have a human-machine interface via which the first signal (and optionally also further signals) can be output to a human.
Die Ausgabe des ersten Signals (und gegebenenfalls weiterer Signale) kann permanent oder zyklisch bzw. periodisch erfol- gen. Alternativ ist es möglich, dass der Sensoreinrichtung von dem Menschen über die Mensch-Maschine-Schnittstelle ein Abrufbefehl zum Abrufen des ersten Signals vorgebbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensoreinrichtung eine Energieversorgungsschnittstelle zum Versorgen der Sensorein¬ richtung von außerhalb der mechanischen Einrichtung mit elektrischer Energie aufweisen.The output of the first signal (and possibly further signals) can take place permanently or cyclically or periodically. Alternatively, it is possible for the sensor device to be able to predetermine a polling command for retrieving the first signal from the human via the human-machine interface. Alternatively or additionally, the sensor device may comprise a power supply interface for supplying the Sensorein ¬ direction by having outside of the mechanical device with electrical energy.
Alternativ oder zusätzlich kann die Sensoreinrichtung eine Datenschnittstelle aufweisen, über die das erste Signal (und gegebenenfalls weitere Signale) an eine einrichtungsexterne Verarbeitungseinheit ausgebbar ist.Alternatively or additionally, the sensor device may have a data interface, via which the first signal (and optionally further signals) can be output to a device-external processing unit.
Das Ausgeben an die einrichtungsexterne Verarbeitungseinheit kann - analog zum Ausgeben über die Mensch-Maschine-Schnittstelle - permanent oder zyklisch bzw. periodisch erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, dass der Sensoreinrichtung von der Verarbeitungseinheit über die Datenschnittstelle ein Abrufbefehl zum Abrufen des ersten Signals (und gegebenenfalls weiterer Signale) vorgebbar ist.The outputting to the device-external processing unit can-analogously to the output via the man-machine interface-take place permanently or cyclically or periodically. However, it is also possible that the sensor device from the processing unit via the data interface, a retrieval command for retrieving the first signal (and optionally further signals) can be predetermined.
Wiederum alternativ oder zusatzlich kann die Sensoreinπch- tung eine Programmierschnittstelle aufweisen, über die dieAgain alternatively or additionally, the sensor unit may have a programming interface via which the
Sensoreinrichtung programmierbar ist. Das Programmieren kann beispielsweise ein Einschreiben von Referenzwerten für die mindestens eine schmiermittelmengenunabhangige Eigenschaft in einen Speicher der Sensoreinrichtung umfassen. Alternativ oder zusatzlich kann das Programmieren ein Aktivieren und/oder ein Deaktivieren von in den Speicher eingeschriebenen Referenzwerten umfassen.Sensor device is programmable. The programming may, for example, include writing reference values for the at least one lubricant-quantity-independent property into a memory of the sensor device. Alternatively or additionally, the programming may comprise activating and / or deactivating reference values written in the memory.
Mit Ausnahme der Mensch-Maschme-Schnittstelle können die Schnittstellen als kontaktlose Schnittstellen ausgebildet sein. Beispielsweise können sie als kapazitive oder induktive Schnittstellen, als Funkschnittstellen, als Ultraschallschnittstellen oder als Infrarotschnittstellen ausgebildet sein.With the exception of the human-machine interface, the interfaces can be designed as contactless interfaces. For example, they can be designed as capacitive or inductive interfaces, as radio interfaces, as ultrasonic interfaces or as infrared interfaces.
Das Einspeichern von Referenzwerten in die Sensoreinrichtung muss nicht notwendigerweise durch ein Programmieren erfolgen. Es ist beispielsweise auch möglich, dass von der Sensorein- richtung in Abhängigkeit von einem Zustandssignal Werte als Referenzwerte abspeicherbar sind, die für eine von dem Schmiermittelsensor zu diesem Zeitpunkt ermittelte erste elektrische Große charakteristisch sind. Beispielsweise kann der Sensoreinrichtung ein Reset-Signal vorgegeben werden, auf Grund dessen das Einspeichern der Werte erfolgt. Alternativ kann die Sensoreinrichtung derart programmiert sein, dass sie prüft, ob momentan abgespeicherte Referenzwerte einen vorbe- stimmten Wert aufweisen (beispielsweise alle Null sind) . In diesem Fall (und nur dann) erfolgt bei dieser Ausgestaltung das Einspeichern von Werten.The storage of reference values in the sensor device does not necessarily have to be done by programming. For example, it is also possible that the sensor Depending on a state signal, values can be stored as reference values that are characteristic of a first electrical quantity determined by the lubricant sensor at this point in time. For example, the sensor device can be given a reset signal, on the basis of which the values are stored. Alternatively, the sensor device can be programmed such that it checks whether currently stored reference values have a predetermined value (for example, all are zero). In this case (and only then) the storage of values takes place in this embodiment.
Die Ermittlung von schmiermittelmengenunabhangigen Eigenschaften kann nach Bedarf durch eine Erfassung und Ermittlung weiterer Eigenschaften ergänzt werden. Zum einen kann es sich hierbei um eine schmiermittelmengenabhangige Eigenschaft handeln. Derartige Erfassungseinrichtungen sind als Olstandsen- soren für Verbrennungskraftmaschinen allgemein bekannt. Zum anderen kann es sich um schmiermittelunabhangige Eigenschaf- ten der mechanischen Einrichtung handeln. Beispielsweise kann ein akustisches Signal erfasst werden, das frequenzanalysiert wird. Auch können Temperaturen, Lastspiele, Feldstarken von Dauermagneten, Feuchtigkeit in der Innenluft der mechanischen Einrichtung, Schwingungen, Betriebsdaten usw. erfasst werden. Je nach Ausmaß der zusatzlichen Erfassung ist eine mehr oder minder vollständige Überwachung der mechanischen Einrichtung möglich .The determination of lubricant-quantity-independent properties can be supplemented as required by recording and determining further properties. On the one hand, this may be a lubricant-dependent property. Such detection devices are generally known as oil level sensors for internal combustion engines. On the other hand, these may be lubricant-independent properties of the mechanical device. For example, an acoustic signal can be detected, which is frequency-analyzed. Also, temperatures, load cycles, field strengths of permanent magnets, humidity in the inside air of the mechanical device, vibrations, operating data, etc. can be detected. Depending on the extent of the additional detection, a more or less complete monitoring of the mechanical device is possible.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:Further advantages and details emerge from the following description of an exemplary embodiment in conjunction with the drawings. In a schematic representation:
FIG 1 eine Grobskizze einer erfindungsgemaßen mechanischen1 shows a rough sketch of a mechanical according to the invention
Einrichtung, FIG 2 ein Lager mit einem Schmiermittelsensor, FIG 3 schematisch eine Sensoreinrichtung,2, a bearing with a lubricant sensor, FIG. 3, a sensor device, FIG.
FIG 4 eine Sensoreinrichtung und deren Schnittstellen und FIG 5 ein mögliches Ablaufdiagramm. Gemäß FIG 1 ist eine mechanische Einrichtung - rein beispiel¬ haft - als rotatorische elektrische Maschine ausgebildet. Die elektrische Maschine weist einen Grundkorper 1 und eine Welle 2 auf. Die Welle 2 ist in Lagern 3 gelagert, so dass sie um eine Wellenachse 4 drehbar ist. Die Welle 2 entspricht somit einem beweglich gelagerten Element 2 im Sinne der vorliegen¬ den Erfindung.4 shows a sensor device and its interfaces, and FIG. 5 shows a possible flowchart. According to FIG 1 is a mechanical device - purely by way of example ¬ - designed as a rotary electric machine. The electric machine has a base body 1 and a shaft 2. The shaft 2 is mounted in bearings 3, so that it is rotatable about a shaft axis 4. The shaft 2 thus corresponds to a movably supported element 2 in accordance with the present ¬ the invention.
Die Lager 3 sind mittels eines nicht dargestellten Schmier- mittels (beispielsweise eines Schmieröls oder eines Schmier¬ fetts) geschmiert. Das Schmiermittel weist in neuem, unverbrauchtem Zustand bestimmte physikalische und chemische Eigenschaften auf. Beispielsweise sind in dem Schmiermittel eine bestimmte Menge an Schmieröl, in der Regel keine Metall- partikel und wenig oder gar kein Wasser enthalten. Auch dieThe bearings 3 are lubricated by means of a lubricant, not shown, (for example, a lubricating oil or a lubricating grease ¬ ). The lubricant has in a new, unused condition certain physical and chemical properties. For example, the lubricant contains a certain amount of lubricating oil, generally no metal particles and little or no water. Also the
Oxidation des Schmiermittels ist relativ gering. Im Falle eines Schmierfetts weist dieses einen vorbestimmten Olgehalt auf. Ein Beispiel einer weiteren chemischen Eigenschaft ist der pH-Wert. Auch weist das Schmiermittel in der Regel eine bestimmte elektrische Leitfähigkeit, einen bestimmten optischen Brechungsindex und eine bestimmte Transparenz auf. Diese und andere physikalische und chemische Eigenschaften des Schmiermittels andern sich im Betrieb gravierend.Oxidation of the lubricant is relatively low. In the case of a grease, this has a predetermined Olgehalt. An example of another chemical property is the pH. Also, the lubricant usually has a certain electrical conductivity, a certain optical refractive index and a certain transparency. These and other physical and chemical properties of the lubricant change seriously during operation.
Zur Erfassung derartiger Eigenschaften weist die mechanische Einrichtung eine Sensoreinrichtung 5 auf. Die Sensoreinrichtung 5 weist mindestens einen Schmiermittelsensor 6 auf, der - siehe ergänzend FIG 2 - in der Nahe eines der Lager 3 angeordnet ist. In der Regel ist in der Nahe jedes Lagers 3 min- destens ein derartiger Schmiermittelsensor 6 angeordnet. Der Schmiermittelsensor 6 ist im Grundkorper 1, bei dem Beispiel der FIG 1 also im Inneren der elektrischen Maschine, angeordnet. Er steht mit dem Schmiermittel in Kontakt.To detect such properties, the mechanical device has a sensor device 5. The sensor device 5 has at least one lubricant sensor 6, which - see FIG. 2 in addition - is arranged in the vicinity of one of the bearings 3. As a rule, at least one such lubricant sensor 6 is arranged in the vicinity of each bearing 3. The lubricant sensor 6 is in the basic body 1, in the example of FIG 1 so inside the electric machine arranged. He is in contact with the lubricant.
Der Schmiermittelsensor 6 ist derart ausgebildet, dass von ihm mindestens eine erste elektrische Große El ermittelbar ist, die für eine schmiermittelmengenunabhangige Eigenschaft des Schmiermittels charakteristisch ist. Gegebenenfalls kon- nen von dem Schmiermittelsensor 6 auch weitere elektrische Großen E2, ... En ermittelbar sein, die für weitere schmier- mittelmengenunabhangige Eigenschaften des Schmiermittels charakteristisch sind.The lubricant sensor 6 is designed in such a way that at least one first electrical quantity El which is characteristic of a lubricant quantity-independent property of the lubricant can be determined by it. If necessary, From the lubricant sensor 6, it is also possible to determine other electrical quantities E 2,... En which are characteristic of further lubricating agent-independent properties of the lubricant.
Im einfachsten Fall gibt die Sensoreinrichtung 5 nur Signale el, ... en aus, die mit vom Schmiermittelsensor 6 ermittelten elektrischen Großen El, ... En direkt und unmittelbar korrespondieren. In diesem Fall erfolgt durch die Sensoreinrichtung 5 keine weitergehende Aufbereitung der vom Schmiermittelsen- sor 6 ermittelten elektrischen Großen El, ... En. Eine weitergehende Sinaiauswertung kann in diesem Fall alternativ unterbleiben, intellektuell durch einen Menschen 7 vorgenommen werden oder automatisch durch eine Auswertungseinrichtung 8 erfolgen, der die Signale el, ... en zugeführt werden.In the simplest case, the sensor device 5 outputs only signals e1,..., Which correspond directly and directly with electrical quantities E1,... E determined by the lubricant sensor 6. In this case, the sensor device 5 does not carry out any further processing of the electrical quantities El,... E determined by the lubricant sensor 6. In this case, further Sinai evaluation can alternatively be omitted, can be performed intellectually by a human or automatically by an evaluation device 8 take place, the signals el, ... en are supplied.
In der Regel weist die Sensoreinrichtung 5 jedoch eine eigene, der Sensoreinrichtung 5 zugeordnete Auswertungseinrichtung 9 auf. Die der Sensoreinrichtung 5 zugeordnete Auswer- tungsemπchtung 9 ist am oder im Grundkorper 1 angeordnet. Sie ist mit den vorhandenen Schmiermittelsensoren 6 verbunden. Sie ermittelt in Abhängigkeit von den von den Schmier- mittelsensoren 6 gelieferten elektrischen Großen El, ... En mindestens eine Information I über die mechanische Einπch- tung als solche und gibt ein hiermit korrespondierendes Signal e aus. Beispielsweise kann sie eine Alarm- oder Warnmeldung ausgeben, wenn ein lagerschadigender Zustand erkannt wird bzw. bevorsteht. Auch kann (alternativ oder zusatzlich) eine Angabe über den nächsten bevorstehenden Schmiermittel- Wechsel gegeben werden, beispielsweise eine Meldung des Inhalts, dass binnen der nächsten 100, 50 oder 20 Betriebsstunden ein Schmiermittelwechsel durchgeführt werden sollte. Das mit der Information I korrespondierende Signal e kann alternativ oder zusatzlich zu den mit den elektrischen Großen El, ... En korrespondierenden Signalen el, ... en ausgegeben werden . Die Ermittlung der elektrischen Großen El, ... En durch den Schmiermittelsensor 6 ist auf verschiedene Weise möglich. Insbesondere kann der Schmiermittelsensor 6 die elektrischen Großen El, ... En durch eine chemische und/oder physikalische Analyse des Schmiermittels ermitteln. Beispielsweise kann der Schmiermittelsensor 6 durch chemische Analyse des Schmiermit¬ tels dessen pH-Wert, dessen Gehalt an Metallpartikeln, im Falle eines Schmierfettes dessen Olgehalt, dessen Wassergehalt und dessen Oxidationsgrad ermitteln. Durch physikalische Analyse des Schmiermittels kann der Schmiermittelsensor 6 beispielsweise die Leitfähigkeit des Schmiermittels, dessen Durchschlagspannung, dessen optische Transparenz, dessen optische Trübung, dessen Brechungsindex, dessen Dichte usw. ermitteln. Welche Großen im Einzelfall anhand welcher Analysen ermittelt werden, liegt im Belieben des Fachmanns.As a rule, however, the sensor device 5 has its own evaluation device 9 assigned to the sensor device 5. The evaluation device 9 assigned to the sensor device 5 is arranged on or in the basic body 1. It is connected to the existing lubricant sensors 6. As a function of the electrical quantities El,... En supplied by the lubricating means sensors 6, it determines at least one information I about the mechanical engagement as such and outputs a signal e corresponding thereto. For example, it can issue an alarm or warning message when a bearing-damaging condition is detected or imminent. Also, (alternatively or additionally) an indication of the next impending lubricant change may be given, for example a message stating that a lubricant change should be made within the next 100, 50 or 20 hours of operation. The signal e corresponding to the information I can be output as an alternative or in addition to the signals e1,... The determination of the electrical quantities El,... En through the lubricant sensor 6 is possible in various ways. In particular, the lubricant sensor 6 can determine the electrical quantities El,... En by a chemical and / or physical analysis of the lubricant. For example, the lubricant sensor 6 can be obtained by chemical analysis of the Schmiermit ¬ means of the pH value, the content of metal particles, in the case of a grease determine its water content and the degree of oxidation of the oil content. By physical analysis of the lubricant, the lubricant sensor 6 can determine, for example, the conductivity of the lubricant, its breakdown voltage, its optical transparency, its optical haze, its refractive index, its density and so on. Which variables are determined in the individual case on the basis of which analyzes is at the discretion of the person skilled in the art.
Der Schmiermittelsensor 6 übermittelt die von ihm ermittelten elektrischen Großen El, ... En gemäß FIG 3 an die Auswertungseinrichtung 9. Diese gibt beispielsweise für jede an sie übermittelte elektrische Große El, ... En ein korrespondierendes Signal el, ... en aus. Auch kann die Auswertungseinrichtung 9 anhand der an sie übermittelten elektrischen Großen El, ... En weitere Informationen I ableiten und ein ent¬ sprechendes Signal e ausgeben. In die weiteren Informationen I können gegebenenfalls (pro Information) mehrere der elektrischen Großen El, ... En eingehen. Beispielsweise kann die ausgegebene weitere Information I mit dem Restzeitraum kor¬ respondieren, bis zu dem die nächste Wartung der mechanischen Einrichtung erfolgen muss. In diesem Fall kann beispielsweise anhand jeder einzelnen elektrischen Große El, ... En eineThe lubricant sensor 6 transmits the electrical quantities El, ... En determined by it to the evaluation device 9, as shown in FIG. 3, which outputs, for example, a corresponding signal e1,... E for each electrical quantity El,.. , The evaluation device 9 can be derived using the transmitted to them electrical Big El, ... En more information I and output an ent ¬ speaking signal e. In the further information I may possibly (per information) more of the electrical Great El, ... En received. For example, the output further information I can with the rest period kor ¬ respondieren until the next maintenance of the mechanical device must be done. In this case, for example, on the basis of each individual electric Great El, ... En a
Restzeit ermittelt werden und als weitere Information I der Mittelwert oder das Minimum der Restzeiten ausgegeben werden.Remaining time to be determined and output as further information I, the average or the minimum of the remaining time.
Wie bereits erwähnt, kann die mechanische Einrichtung mehrere Lager 3 aufweisen. In der Regel weist jedes Lager 3 die glei¬ che Sensorik auf, also beispielsweise einen oder mehrere Schmiermittelsensoren 6. Für die weitere Ausgestaltung der Sensoreinrichtung 5 existiert eine Vielzahl von Möglichkeiten, die nachstehend in Verbindung mit FIG 4 naher erläutert werden.As already mentioned, the mechanical device can have a plurality of bearings 3. Usually 3, each bearing the moving ¬ che sensors, so for example one or more lubricants sensors. 6 For the further embodiment of the sensor device 5 exists a variety of ways, which will be explained in more detail below in connection with FIG 4.
So ist es beispielsweise möglich, dass die Sensoreinrichtung 5 keine eigene Energieversorgung aufweist. In diesem Fall weist die Sensoreinrichtung 5 eine Energieversorgungsschnitt- stelle 10 auf. Über die Energieversorgungsschnittstelle 10 ist die Sensoreinrichtung 5 von außerhalb der mechanischen Einrichtung mit elektrischer Energie versorgbar.For example, it is possible that the sensor device 5 does not have its own power supply. In this case, the sensor device 5 has a power supply interface 10. Via the power supply interface 10, the sensor device 5 can be supplied with electrical energy from outside the mechanical device.
Im einfachsten Fall ist die Energieversorgungsschnittstelle 10 als vorkonfektionierte Steckverbindung ausgebildet. Es sind aber auch kontaktlose Ausgestaltungen möglich, bei- spielsweise mittels einer kapazitiven oder induktiven Ankopp- lung. Auch eine Anregung beispielsweise durch Funkwellen (ahnlich wie bei Transpondern) ist denkbar.In the simplest case, the power supply interface 10 is formed as a pre-assembled connector. However, contactless embodiments are also possible, for example by means of a capacitive or inductive coupling. Excitation, for example, by radio waves (similar to transponders) is conceivable.
Weiterhin ist es möglich, dass die Sensoreinrichtung 5 eine Mensch-Maschme-Schnittstelle 11 aufweist. Über die Mensch- Maschme-Schnittstelle 11 sind die von der Sensoreinrichtung 5 ausgegebenen Signale el, ... en, e an den Menschen 7 ausgebbar .Furthermore, it is possible for the sensor device 5 to have a human-machine interface 11. Via the human-machine interface 11, the signals el, ... e, e output by the sensor device 5 can be output to the human 7.
Es ist möglich, dass die von der Sensoreinrichtung 5 ausgegebenen Signale el, ... en und e von der Sensoreinrichtung 5 selbsttätig permanent oder zyklisch nacheinander über die Mensch-Maschme-Schnittstelle 11 ausgegeben werden. Alternativ ist es möglich, dass der Sensoreinrichtung 5 von dem Men- sehen 7 über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 ein Abrufbefehl A zum Abrufen von Signalen el, ... en, e vorgebbar ist.It is possible that the signals .alpha.,... E and e output by the sensor device 5 are automatically output by the sensor device 5 permanently or cyclically one after the other via the human-machine interface 11. Alternatively, it is possible that the sensor device 5 from the menu 7 via the man-machine interface 11, a retrieval command A for retrieving signals el, ... en, e is predetermined.
Auch die Mensch-Maschme-Schnittstelle 11 kann mit der Sen- soreinπchtung 5 alternativ über Leitungen oder kontaktlos verbunden sein. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 als solche hingegen - also die Einrichtung, die unmittelbar Informationen e, el, ... en an den Menschen 7 ausgibt bzw. Abrufbe- fehle A von dem Menschen 7 entgegennimmt - kann nicht kon¬ taktlos ausgebildet sein, sondern muss selbstverständlich physikalisch vorhanden sein.The human-machine interface 11 can also be connected to the sensor device 5 alternatively via lines or without contact. By contrast, the human-machine interface 11 as such-that is, the device which directly outputs information e, el,... To the human being 7 or retrieves it. lack A from the person 7 receives - can not kon ¬ tactless be formed, but must of course be physically present.
Alternativ oder zusätzlich zum Vorhandensein der Mensch-Alternatively or in addition to the presence of human
Maschine-Schnittstelle 11 ist es möglich, dass die Sensorein¬ richtung 5 eine Datenschnittstelle 12 aufweist, über die die Signale el, ... en und/oder e an eine einrichtungsexterne Verarbeitungseinheit - beispielsweise die bereits erwähnte Auswertungseinrichtung 8 - ausgebbar sind. Analog zur Ener- gieversorgungsschnittstelle 10 kann auch hier alternativ ein leitungsgebundener Kontakt hergestellt werden oder die Datenschnittstelle 12 als kontaktlose Schnittstelle ausgebildet sein.Machine interface 11, it is possible that the Sensorein ¬ direction 5 has a data interface 12, via which the signals el, ... s and / or e to a device external processing unit - for example, the already mentioned evaluation device 8 - can be output. Analogously to the energy supply interface 10, a line-connected contact can alternatively also be produced here or the data interface 12 can be designed as a contactless interface.
Die Übermittlung von Daten und Informationen zwischen der Sensoreinrichtung 5 und der Verarbeitungseinheit 8 kann analog zum Datenverkehr zwischen der Sensoreinrichtung 5 und der Mensch-Maschme-Schnittstelle 11 erfolgen. Insbesondere kann es möglich sein, dass auch von der Verarbeitungseinheit 8 ein Abrufbefehl A zum Abrufen von Signalen el, ... en und e an die Sensoreinrichtung 5 vorgebbar ist.The transmission of data and information between the sensor device 5 and the processing unit 8 can take place analogously to the data traffic between the sensor device 5 and the human-machine interface 11. In particular, it may be possible for the processing unit 8 to prescribe a polling command A for retrieving signals el,... And e to the sensor device 5.
Die Sensoreinrichtung 5 kann fest programmiert sein. Bei- spielsweise kann die Sensoreinrichtung 5 einen internen Speicher 5 aufweisen, in dem ein Programm und Parametπerungen hinterlegt sind, welche die Wirkungsweise der Sensoreinrich¬ tung 5 festlegen. Beispielsweise können im Speicher 5 ein Programm und mehrere Parametersatze hinterlegt sein, wobei maximal einer der Parametersatze aktiviert ist und die anderen Parametersatze deaktiviert sind. In diesem Fall konnte beispielsweise das Programm abgearbeitet werden und im Rahmen der Abarbeitung des Programms auf die Parameter des aktivierten Parametersatzes zurückgegriffen werden. Jeder Parameter- satz enthalt eine Anzahl von Referenzwerten. Die Referenzwerte sind für jeweils eine der elektrischen Großen El, ... En bzw. die hiermit korrespondierende Eigenschaft des Schmiermittels charakteristisch. Es ist jedoch auch möglich, dass die Sensoreinrichtung 5 eine Programmierschnittstelle 13 aufweist, über die die Sensorein¬ richtung 5 programmierbar ist. Die Programmierschnittstelle 13 kann - ebenso wie die Datenschnittstelle 12 - alternativ Kontakte aufweisen oder als kontaktlose Schnittstelle ausgebildet sein.The sensor device 5 can be permanently programmed. Examples of play, the sensor means 5 having an internal memory 5, in which a program and Parametπerungen are stored that define the operation of the Sensoreinrich ¬ tung. 5 For example, a program and several parameter sets can be stored in the memory 5, with at most one of the parameter sets being activated and the other parameter sets being deactivated. In this case, for example, the program could be executed and the parameters of the activated parameter set could be used as part of the execution of the program. Each parameter set contains a number of reference values. The reference values are characteristic of one of the electrical quantities El,... En or the corresponding property of the lubricant. However, it is also possible that the sensor device 5 has a programming interface 13, via which the Sensorein ¬ direction 5 is programmable. The programming interface 13 may - as well as the data interface 12 - alternatively have contacts or be designed as a contactless interface.
Der Umfang der Programmierbarkeit kann nach Bedarf bestimmt sein. So kann es beispielsweise möglich sein, das Programm als solches zu andern, also die Wirkungsweise der Sensorein¬ richtung 5 als solcher. Alternativ oder zusätzlich kann es möglich sein, dass neue Parametersatze in den Speicher 5' eingeschrieben werden. Wiederum alternativ oder zusätzlich kann es möglich sein, dass programmiert werden kann, welcher der Parametersatze aktiviert ist.The extent of programmability can be determined as needed. It can for example be possible to others the program as such, so the effect of the Sensorein ¬ device 5 as such. Alternatively or additionally, it may be possible for new parameter sets to be written into the memory 5 '. Again alternatively or additionally, it may be possible to program which of the parameter sets is activated.
Ein Einspeichern eines Parametersatzes in den Speicher 5' kann auch auf andere Weise erfolgen. Insbesondere ist es mög¬ lich, dass die Sensoreinrichtung 5 eine Selbstparametrierung vornimmt. In diesem Fall überprüft die Sensoreinrichtung 5, ob ein Zustandssignal vorliegt. Wenn das Zustandssignal vorliegt, speichert sie im Speicher 5' ermittelte Werte als Re¬ ferenzwerte ab, die für die korrespondierenden elektrischen Großen El, ... En charakteristisch sind, die von dem Schmier- mittelsensor 6 zu diesem Zeitpunkt erfasst wurden. In diesem Fall kann beispielsweise durch das Programm ein - absoluter oder relativer - Toleranzbereich bestimmt sein, innerhalb dessen spatere Messwerte als ordnungsgemäß gewertet werden.A storage of a parameter set in the memory 5 'can also be done in other ways. In particular, it is mög ¬ lich that the sensor device 5 carries out a self-parameterization. In this case, the sensor device 5 checks whether a status signal is present. If the state signal is present, it stores in the memory 5 'values determined as Re ference ¬ values from, which are characteristic of the corresponding electrical Great El, ... En, which were medium sensor of the lubricant collected 6 at this time. In this case, for example, the program may determine an absolute or relative tolerance range within which later measured values are considered to be correct.
Als Zusatzsignal kann beispielsweise ein Signal herangezogen werden, das der Sensoreinrichtung 5 von außen (beispielsweise über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 oder die Datenschnittstelle 12) zugeführt wird. Alternativ konnte die Sensoreinrichtung 5 auch vorab den Inhalt des Speichers 5' uber- prüfen und Referenzwerte im Speicher 5' hinterlegen, wenn der Speicher 5' noch unbeschrieben ist, beispielsweise lauter logische Nullen enthalt. In Verbindung mit FIG 5 wird nachfolgend die Wirkungsweise der Sensoreinrichtung 5 nochmals kurz erläutert.As an additional signal, for example, a signal can be used, which is supplied to the sensor device 5 from the outside (for example via the man-machine interface 11 or the data interface 12). Alternatively, the sensor device 5 could also pre-check the contents of the memory 5 'and store reference values in the memory 5' if the memory 5 'is still unrecorded, for example containing all logical zeroes. In connection with FIG. 5, the mode of operation of the sensor device 5 will be briefly explained again below.
Gemäß FIG 5 prüft die Sensoreinrichtung 5 in einem Schritt Sl, ob sie im Normalbetrieb arbeiten soll. Wenn dies der Fall ist, geht die Sensoreinrichtung 5 zu Schritten S2 bis S7 über. Anderenfalls verzweigt sie zu Schritten S8 bis SlO.According to FIG 5, the sensor device 5 checks in a step Sl, if they should work in normal operation. If this is the case, the sensor device 5 proceeds to steps S2 to S7. Otherwise, it branches to steps S8 to SlO.
Im Schritt S2 steuert die Sensoreinrichtung 5 den Schmiermit- telsensor 6 an. Im Schritt S3 nimmt die Sensoreinrichtung 5 die vom Schmiermittelsensor 6 gelieferten elektrischen Großen El, ... En entgegen.In step S2, the sensor device 5 activates the lubricant sensor 6. In step S3, the sensor device 5 receives the supplied from the lubricant sensor 6 electric large El, ... En.
In einem Schritt S4 prüft die Sensoreinrichtung 5, ob das Zu- Standssignal anliegt. Wenn dies der Fall ist, geht die Sensoreinrichtung 5 zum Schritt S5 über, anderenfalls zum Schritt S6.In a step S4, the sensor device 5 checks whether the supply signal is present. If this is the case, the sensor device 5 moves to step S5, otherwise to step S6.
Im Schritt S5 ermittelt die Sensoreinrichtung 5 anhand der elektrischen Großen El, ... En Referenzwerte und speichert sie im Speicher 5' ab.In step S5, the sensor device 5 uses the electrical parameters El, ... En to determine reference values and store them in the memory 5 '.
Sofern intern eine Auswertungseinrichtung 9 vorhanden ist, erfolgt im Rahmen des Schrittes S6 eine Aufbereitung der elektrischen Großen El, ... En. Die Sensoreinrichtung 5 ermittelt für diesen Fall die abgeleiteten Informationen I sowie die Signale el, ... en, e. Andernfalls erfolgt im Rahmen des Schrittes S6 lediglich eine Ermittlung der Signale el, ... en. In einem Schritt S7 gibt die Sensoreinrichtung 5 die von ihr ermittelten Signale el, ... en und gegebenenfalls auch e aus.If an evaluation device 9 is present internally, a processing of the electrical parameters El, ... En takes place in the context of step S6. In this case, the sensor device 5 determines the derived information I as well as the signals el, ..., e. Otherwise, in the context of step S6, only a determination of the signals e1,... In a step S7, the sensor device 5 outputs the signals el,... And possibly also e determined by it.
Im Schritt S8 prüft die Sensoreinrichtung 5, ob sie sich im Programmiermodus befindet. Wenn dies der Fall ist, geht sie zum Schritt S9 über, anderenfalls zum Schritt SlO.In step S8, the sensor device 5 checks whether it is in the programming mode. If this is the case, it proceeds to step S9, otherwise to step S10.
Im Schritt S9 übernimmt die Sensoreinrichtung 5 eine ihr zu- gefuhrte Programmierung und speichert sie im Speicher 5' ab. Im Schritt SlO fuhrt die Sensoreinrichtung 5 eine andere Re¬ aktion aus, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht relevant ist.In step S9, the sensor device 5 takes over a programming supplied to it and stores it in the memory 5 '. In step S, the sensor device 5 leads a different Re ¬ action, which is not relevant in the context of the present invention.
Die erfmdungsgemaße Sensoreinrichtung 5 kann nach Wunsch und Bedarf erweitert werden. Beispielsweise ist es möglich, zu¬ satzlich zu den oben genannten Großen El, ... En weitere Großen zu erfassen. Beispielsweise konnte hierdurch von der Sen- soreinrichtung 5 zusätzlich auch eine schmiermittelmengenab- hangige Eigenschaft erfasst und ein hiervon abhangiges Signal (Olstand oder dergleichen) ausgegeben werden. Weiterhin können der Sensoreinrichtung 5 mittels entsprechender, in den FIG nicht dargestellter Sensoren auch weitere, schmiermittel- unabhangige Eigenschaften der mechanischen Einrichtung er- fasst werden. Auch kann in diesem Fall ein hiervon abhangiges Signal ausgegeben werden. Beispielsweise kann eine Gerauschentwicklung der mechanischen Einrichtung erfasst und über Spektrum und Lautstarke ausgewertet werden. So kann bei¬ spielsweise ein Schleifen oder ein Brummen der mechanischen Einrichtung erfasst werden. Auch können Temperaturen, Last- spiele, herrschende Feldstarken (elektrisch und/oder magnetisch) , Luftfeuchtigkeit, Ionisierung der Innenluft usw. erfasst werden. Dadurch ist - je nach Umfang der erfassten wei¬ teren Eigenschaften der mechanischen Einrichtung - eine mehr oder minder vollständige Überwachung der mechanischen Einrichtung möglich.The erfmdungsgemaße sensor device 5 can be extended as desired and needed. For example, it is possible to capture ¬ satzlich to the above Big El, ... En more Great. For example, the sensor device 5 could additionally detect a lubricant-dependent property and output a signal (oil level or the like) depending thereon. Furthermore, the sensor device 5 can also be detected by means of corresponding sensors, which are not shown in the FIGURE, also other lubricant-independent properties of the mechanical device. Also in this case a dependent signal can be output. For example, a noise development of the mechanical device can be detected and evaluated via spectrum and volume. Thus, in ¬ a grinding or a hum of the mechanical device can play, be detected. Also, temperatures, load cycles, prevailing field strengths (electrical and / or magnetic), humidity, ionization of the indoor air, etc. can be detected. A more or less complete monitoring of the mechanical device possible - this is - depending on the size of the detected white ¬ more advanced features of the mechanical device.
Durch die erfmdungsgemaße Ausgestaltung der mechanischen Einrichtung kann kontinuierlich die Qualität des eingesetzten Schmiermittels ermittelt werden. Dadurch können zum einen erforderliche Wartungszyklen optimiert werden. Zum anderen können mechanische Schädigungen des Lagersystems vermieden werden, da bereits vor der mechanischen Schädigung eine Wartung angefordert werden kann. Durch eine Analyse der Historie von Messergebnissen kann weiterhin gegebenenfalls das Schmiermit¬ tel optimiert werden. Die erfindungsgemaße Losung ist bei verschiedenen Schmier¬ stoffklassen einsetzbar. Beispiele derartiger Schmierstoff- klassen sind eine Olnebelschmierung, eine Verwendung von Standardfetten auf Mmeralolbasis, Esterole mit Lithiumverdi- cker usw.By erfmdungsgemaße embodiment of the mechanical device can be determined continuously, the quality of the lubricant used. This can be optimized on the one hand required maintenance cycles. On the other hand, mechanical damage to the storage system can be avoided, since maintenance can be requested even before the mechanical damage. By analyzing the history of the measurement results Schmiermit ¬ tel may further optionally be optimized. The inventive solution can be used in various lubricating ¬ material classes. Examples of such classes of lubricant are oil mist lubrication, use of standard fumigant-based fats, ester oils with lithium thickener, etc.
Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefugten Ansprüche bestimmt sein. The above description is only for explanation of the present invention. The scope of the present invention, however, should be determined solely by the appended claims.

Claims

Patentansprüche claims
1. Mechanische Einrichtung mit einem Grundkorper (1) und mindestens einem bezuglich des Grundkorpers (1) in mindestens einem Lager (3) beweglich gelagerten Element (2), wobei das Lager (3) mittels eines Schmiermittels geschmiert ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,1. A mechanical device having a basic body (1) and at least one element (2) movably mounted relative to the basic body (1) in at least one bearing (3), wherein the bearing (3) is lubricated by means of a lubricant, d a d e r c h e c e n e c e,
- dass am oder im Grundkorper (1) eine Sensoreinrichtung (5) angeordnet ist, die mindestens einen in der Nahe des Lagers (3) angeordneten, mit dem Schmiermittel in Kontakt stehen¬ den Schmiermittelsensor (6) aufweist,- that on or in the base body (1) a sensor device (5) is arranged a near the bearing (3) arranged at least, are in contact with the lubricant the lubricant ¬ sensor (6),
- dass von dem Schmiermittelsensor (6) mindestens eine erste elektrische Große (El) ermittelbar ist, die für eine erste schmiermittelmengenunabhangige Eigenschaft des Schmiermit- tels charakteristisch ist, undthat at least one first electrical quantity (El), which is characteristic of a first lubricant quantity-independent property of the lubricant, can be determined by the lubricant sensor (6), and
- dass von der Sensoreinrichtung (5) mindestens ein von der ersten elektrischen Große (El) abhangiges erstes Signal- That of the sensor device (5) at least one of the first electrical large (El) dependent first signal
(el, e) ausgebbar ist.(el, e) is dispensable.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schmiermittelsensor (6) die erste elektrische Große (El) durch eine chemische Analyse des Schmiermittels ermittelt.2. Device according to claim 1, characterized in that the lubricant sensor (6) determines the first electrical quantity (El) by a chemical analysis of the lubricant.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schmiermittelsensor (6) die erste elektrische Große (El) durch eine physikalische Analyse des Schmiermittels ermittelt.3. Device according to claim 1, characterized in that the lubricant sensor (6) determines the first electrical quantity (El) by a physical analysis of the lubricant.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t ,4. A device according to claim 3, wherein said device comprises:
- dass von dem Schmiermittelsensor (6) auch eine zweite elektrische Große (E2) ermittelbar ist, die für eine zweite schmiermittelmengenunabhangige Eigenschaft des Schmiermit- tels charakteristisch ist,that a second electrical quantity (E2), which is characteristic for a second lubricant quantity-independent property of the lubricant, can also be determined from the lubricant sensor (6),
- dass der Schmiermittelsensor (6) die zweite elektrische Große (E2) durch eine chemische Analyse des Schmiermittels ermittelt und - dass das erste Signal (e) auch von der zweiten elektrischen Große (E2) abhangig ist und/oder von der Sensoreinrichtung (5) mindestens ein von der zweiten elektrischen Große (E2) abhangiges zweites Signal (e2) ausgebbar ist.- That the lubricant sensor (6) determines the second electrical quantity (E2) by a chemical analysis of the lubricant and - That the first signal (e) is also dependent on the second electrical large (E2) and / or at least one of the second electrical large (E2) dependent second signal (e2) can be output from the sensor device (5).
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das erste Signal (el) mit der ersten elektrischen Große (El) korrespondiert .5. Device according to one of claims 1 to 4, since ¬ characterized in that the first signal (el) with the first electrical Great (El) corresponds.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sensoreinrichtung (5) eine mit dem mindestens einen Schmiermittelsensor (6) verbundene Auswertungseinrichtung (9) aufweist, von der in Abhängigkeit von der ersten elektrischen Große (El) eine Information (I) über die mechanische Einrichtung als solche ermittelbar ist, und dass das erste Signal (e) mit der Information (I) über die mechanische Einrichtung als solche korrespondiert.6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sensor device (5) has an associated with the at least one lubricant sensor (6) evaluation device (9), of which in dependence on the first electrical large (El) information ( I) can be determined as such via the mechanical device, and that the first signal (e) corresponds to the information (I) via the mechanical device as such.
7. Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sensor¬ einrichtung (5) eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (11) auf¬ weist, über die das erste Signal (el, e) an einen Menschen (7) ausgebbar ist.7. Device according to one of the above claims, characterized in that the sensor device ¬ (5) has a human-machine interface (11) on ¬ over which the first signal (el, e) to a human (7) can be output ,
8. Einrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t , dass der Sensoreinrichtung (5) von dem Menschen (7) über die Mensch-Maschine-Schnittstelle (11) ein Abrufbefehl (A) zum Abrufen des ersten Signals (el, e) vorgebbar ist.8. Device according to claim 7, characterized dadurchgekenn ¬ records that the sensor device (5) of the human (7) via the man-machine interface (11) a retrieval command (A) for retrieving the first signal (el, e) is predetermined ,
9. Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sensor- einrichtung (5) eine Energieversorgungsschnittstelle (10) zum Versorgen der Sensoreinrichtung (5) von außerhalb der mechanischen Einrichtung mit elektrischer Energie aufweist. 9. Device according to one of the above claims, characterized in that the sensor device (5) has a power supply interface (10) for supplying the sensor device (5) from outside the mechanical device with electrical energy.
10. Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sensor¬ einrichtung (5) einen Datenschnittelle (12) aufweist, über die das erste Signal (el, e) an eine einrichtungsexterne Ver- arbeitungsemheit (8) ausgebbar ist.10. Device according to one of the above claims, characterized in that the sensor device ¬ (5) has a data section (12) via which the first signal (el, e) can be output to a device external processing unit (8).
11. Einrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sensoreinrichtung (5) von der Verarbeitungseinheit (8) über die Datenschnittstelle (12) ein Abrufbefehl (A) zum Abrufen des ersten Signals (el, e) vorgebbar ist.11. Device according to claim 10, characterized in that the sensor device (5) from the processing unit (8) via the data interface (12), a retrieval command (A) for retrieving the first signal (el, e) is predetermined.
12. Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sensor- einrichtung (5) eine Programmierschnittstelle (13) aufweist, über die die Sensoreinrichtung (5) programmierbar ist.12. Device according to one of the above claims, characterized in that the sensor device (5) has a programming interface (13) via which the sensor device (5) is programmable.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Programmieren ein Ein- schreiben von Referenzwerten für die mindestens eine schmier- mittelmengenunabhangige Eigenschaft in einen Speicher (5' ) der Sensoreinrichtung (5) umfasst.13. The device of claim 12, wherein the programming comprises writing reference values for the at least one lubricant-quantity-independent property into a memory (5 ') of the sensor device (5).
14. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Programmieren ein14. A device as claimed in claim 12 or 13, wherein said programming includes
Aktivieren und/oder Deaktivieren von in einen Speicher (5') der Sensoreinrichtung (5) eingeschriebenen Referenzwerten um¬ fasst .Activation and / or deactivation of reference values written in a memory (5 ') of the sensor device (5) are summarized.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens eine der Schnittstellen (10,12,13) als kontaktlose Schnittstelle ausgebildet ist.15. Device according to one of claims 9 to 14, d a d u r c h e c e n e e c e in that at least one of the interfaces (10,12,13) is formed as a contactless interface.
16. Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass von der Sensoreinrichtung (5) in Abhängigkeit von einem Zustandssignal in einem Speicher (5') der Sensoreinrichtung (5) Werte als Referenzwerte abspeicherbar sind, die für eine von dem Schmiermittelsensor (6) zu diesem Zeitpunkt ermittelte erste elektrische Große (El) charakteristisch sind.16. Device according to one of the above claims, characterized in that of the sensor device (5) in response to a state signal in a memory (5 ') of the sensor device (5) values as Reference values are stored, which are characteristic of one of the lubricant sensor (6) determined at this time first electrical quantity (El).
17. Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass von der Sen¬ soreinrichtung (5) zusätzlich mindestens eine schiermittel- mengenabhangige Eigenschaft erfassbar und ein hiervon abhangiges Signal ausgebbar ist.17. Device according to one of the above claims, characterized in that of the Sen ¬ soreinrichtung (5) additionally at least one siermittel- volume-dependent property can be detected and a dependent thereon signal can be output.
18. Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass von der Sensoreinrichtung (5) zusätzlich mindestens eine schmiermittelu- nabhangige Eigenschaft der mechanischen Einrichtung erfassbar ist und ein hiervon abhangiges Signal ausgebbar ist. 18. Device according to one of the above claims, characterized in that at least one lubricant-independent property of the mechanical device can additionally be detected by the sensor device (5) and a signal dependent thereon can be output.
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