DE102017122089A1

DE102017122089A1 - Monitoring arrangement and method for monitoring a machine

Info

Publication number: DE102017122089A1
Application number: DE102017122089.5A
Authority: DE
Inventors: Sven Klee; Ralf Stalter; Dietmar Rudy
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2019-03-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überwachungsanordnung für eine Maschine (05) umfassend mindestens ein Wälzlager, mindestens einen Schwingungssensor (06) zum Erfassen der in dem Wälzlager auftretenden Schwingungen und eine Auswerteeinheit, welche das schwingungsabhängige Sensorsignal empfängt und aus dem Sensorsignal ein den Zustand des Wälzlagers repräsentierendes Lagersignal (04) und ein den Zustand der Maschine repräsentierendes Maschinensignal (02) extrahiert. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Überwachung einer Maschine (05) mit folgenden Schritten: Erfassen eines schwingungsabhängigen Sensorsignals an dem Wälzlager der Maschine (05); frequenzabhängiges Filtern des Sensorsignals, um aus diesem ein den Zustand des Wälzlagers repräsentierendes Lagersignal (04) und ein den Zustand der Maschine (05) repräsentierendes Maschinensignal (02) zu extrahieren; in einem Referenzzustand der Maschine (05) Aufzeichnen des Maschinensignals (02) als Fingerprint der Maschine (05); in einem Betriebszustand der Maschine (05) Ermitteln der Abweichung zwischen aktuellem Maschinensignal (02) und aufgezeichnetem Fingerprint der Maschine; Generieren eines Fehlersignals, wenn die ermittelte Abweichung einen Schwellenwert überschreitet.The present invention relates to a monitoring arrangement for a machine (05) comprising at least one roller bearing, at least one vibration sensor (06) for detecting the vibrations occurring in the rolling bearing and an evaluation unit which receives the vibration-dependent sensor signal and from the sensor signal representing a state of the bearing Stock signal (04) and a machine signal representing the state of the machine (02) extracted. The invention further relates to a method for monitoring a machine (05) with the following steps: detecting a vibration-dependent sensor signal at the rolling bearing of the machine (05); frequency-dependent filtering of the sensor signal in order to extract therefrom a bearing signal (04) representing the state of the rolling bearing and a machine signal (02) representing the state of the machine (05); in a reference state of the machine (05) recording the machine signal (02) as a fingerprint of the machine (05); in an operating state of the machine (05), determining the deviation between the current machine signal (02) and the recorded fingerprint of the machine; Generating an error signal if the determined deviation exceeds a threshold.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überwachungsanordnung und ein Verfahren zur Überwachung einer Maschine.The present invention relates to a monitoring arrangement and a method for monitoring a machine.

Die Zustandsüberwachung von Maschinen, insbesondere von Maschinen mit rotierenden Bauteilen, gewinnt immer mehr an Bedeutung. Basierend auf der Zustandsüberwachung sind Aussagen und Prognosen zum Allgemeinzustand, zur Ausfallwahrscheinlichkeit und zu der zu erwartenden Lebensdauer der Maschine möglich. Drohende Ausfälle sollen möglichst frühzeitig angezeigt werden, um entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten zu können.The condition monitoring of machines, in particular of machines with rotating components, is becoming more and more important. Based on the condition monitoring, statements and forecasts of the general condition, the probability of failure and the expected service life of the machine are possible. Impending failures should be reported as early as possible in order to initiate appropriate countermeasures.

Die WO 2003/095956 A2 zeigt einen Schwingungssensor und ein Verfahren zur Zustandsüberwachung von rotierenden Bauteilen. Der Schwingungssensor umfasst ein Sensorelement, eine Auswerteelektronik und mindestens eine Schnittstelle. Die Auswerteelektronik beinhaltet einen Analog/Digital-Wandler und eine Signalaufbereitungseinrichtung. In der Signalaufbereitungseinrichtung werden durch das Sensorelement erfasste Signale mit Hilfe einer Signalanalyse und eines Diagnosealgorithmus in einen Zustandswert umgewandelt.The WO 2003/095956 A2 shows a vibration sensor and a method for condition monitoring of rotating components. The vibration sensor comprises a sensor element, evaluation electronics and at least one interface. The evaluation includes an analog / digital converter and a signal conditioning device. In the signal conditioning device, signals detected by the sensor element are converted into a state value by means of a signal analysis and a diagnostic algorithm.

Die EP 2 199 654 B1 beschreibt ein Maschinenlager-Schmierungssystem mit einem Vibrationssensor, einer Überwachungseinrichtung, die konfiguriert ist, um von dem Vibrationssensor ein Signal zu empfangen und einen Spitzenenergiewert zu berechnen, sowie einer automatisierten Schmierungsvorrichtung. Die Schmierungsvorrichtung sorgt für eine Schmierung des Maschinenlagers in Abhängigkeit von dem ermittelten Spitzenenergiewert. Dem Maschinenlager wird Schmiermittel zugeführt, wenn der Spitzenenergiewert einen Schwellwert übersteigt, wenn eine minimale Zeitdauer zwischen Schmierungszyklen aufgetreten ist, und in dem Fall, dass eine maximale Schmiermittelmenge pro Zyklus nicht überschritten worden ist.The EP 2 199 654 B1 describes a machine bearing lubrication system including a vibration sensor, a monitor configured to receive a signal from the vibration sensor and calculate a peak power value, and an automated lubrication device. The lubrication device provides for lubrication of the machine bearing as a function of the determined peak energy value. Lubricant is supplied to the engine store when the peak power value exceeds a threshold when a minimum amount of time has occurred between lubrication cycles and in the event that a maximum amount of lubricant per cycle has not been exceeded.

In der EP 2 169 496 A1 ist ein System beschrieben, welches eine Steuerung umfasst, die Sensorsignale von einem Maschinensystem empfängt und den Betrieb des Maschinensystems über Stellglieder steuert. Das System beinhaltet weiterhin Funktionsblöcke, die in der Steuerung gespeichert sind, Maschinenüberwachungsinformationen empfangen und Vibrationsparameter basierend auf den Maschinenzustandsüberwachungsinformationen berechnen. Die Funktionsblöcke können u. a. Anweisungen zum Berechnen eines Vibrationsprofils mittels der schnellen Fourier-Transformation und für ein Vibrationsprofil auf Grundlage der Maschinenzustandsüberwachungsinformationen umfassen.In the EP 2 169 496 A1 For example, a system is described which includes a controller that receives sensor signals from a machine system and controls the operation of the machine system via actuators. The system further includes functional blocks stored in the controller, receiving engine monitoring information, and calculating vibration parameters based on the machine condition monitoring information. The functional blocks may include, among other things, instructions for calculating a vibration profile by means of the fast Fourier transform and for a vibration profile based on the machine condition monitoring information.

Die US 2011/0193715 A1 zeigt ein dynamisches Überwachungssystem für rotierende Maschinen mit einem dynamischen Monitor, der mit mindestens einem Sensor gekoppelt ist, um einen mechanisch dynamischen Parameter der Maschine zu erfassen und Sensorsignale zu empfangen. In den Monitor ist ein Server integriert, welcher zum Speichern einer Vielzahl zugänglicher Webseiten dient, wobei der Server so konfiguriert ist, dass er die Webseiten mit aus den Sensorsignalen generierten Daten befüllt und einem entfernten Benutzer über ein Netzwerk verfügbar macht.The US 2011/0193715 A1 shows a dynamic monitoring system for rotating machinery with a dynamic monitor coupled to at least one sensor to detect a mechanical dynamic parameter of the machine and to receive sensor signals. A server is integrated in the monitor, which serves to store a plurality of accessible web pages, wherein the server is configured to fill the web pages with data generated from the sensor signals and make them available to a remote user via a network.

Die EP 2 378 146 A1 beschreibt ein Verfahren zur Überwachung einer Linearführung, welche einen auf einem geschmierten Wälzkontakt entlang einer Schiene verlagerbaren Wagen umfasst. Mittels einer Sensoreinrichtung wird ein Schwingungszeitsignal erfasst, aus dem nach einer Hochpassfilterung mit Hilfe einer Effektivwertbestimmung ein mit zunehmender Degradierung des Schmierstoffs ansteigender Kennwert ermittelt wird. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes werden Maßnahmen zur Verbesserung der Schmiereigenschaften eingeleitet.The EP 2 378 146 A1 describes a method for monitoring a linear guide comprising a carriage which is displaceable on a lubricated rolling contact along a rail. By means of a sensor device, a vibration time signal is detected, from which, after a high-pass filtering with the aid of an effective value determination, a characteristic value increasing with increasing degradation of the lubricant is determined. If a predetermined threshold value is exceeded, measures to improve the lubricating properties are initiated.

Aus der EP 2 169 497 B1 ist ein Verfahren und ein System zum Überwachen des Schwingungszustandes und zum Steuern eines Maschinensystems bekannt. Das Maschinensystem wird über Aktoren und erste Signale, welche von Sensoren erfasst werden, gesteuert. Von einem Schwingungssensor wird ein zweites Signal erfasst. Auf Grundlage des zweiten Signals werden Schwingungsparameter unter Verwendung der schnellen Fourier-Transformation berechnet. Die Schwingungsparameter werden normalisiert und in einer Bedienerschnittstelle dargestellt. Die Bedienerschnittstelle umfasst einen Diagnose-Anzeigebildschirm, der eine Anzeige der Position des Schwingungssensors in dem Maschinensystem enthält.From the EP 2 169 497 B1 For example, a method and system for monitoring the state of vibration and controlling a machine system is known. The machine system is controlled by actuators and first signals, which are detected by sensors. From a vibration sensor, a second signal is detected. Based on the second signal, vibration parameters are calculated using the fast Fourier transform. The vibration parameters are normalized and displayed in an operator interface. The operator interface includes a diagnostic display screen that includes an indication of the position of the vibration sensor in the machine system.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Überwachungsanordnung für eine Maschine bereitzustellen, wobei die Maschine mindestens ein Wälzlager umfasst und die im Wälzlager auftretenden Schwingungen erfasst werden. Die Überwachungsanordnung soll darüber hinaus eine Überwachung der gesamten Maschine und ihrer einzelnen Komponenten ermöglichen, ohne dass die Schwingungen in sämtlichen Komponenten erfasst werden müssen. Weiterhin soll ein Verfahren zur Überwachung einer Maschine bereitgestellt werden.The object of the present invention is to provide an improved monitoring arrangement for a machine, wherein the machine comprises at least one rolling bearing and the vibrations occurring in the rolling bearing are detected. The monitoring arrangement is also intended to allow monitoring of the entire machine and its individual components, without the vibrations in all components must be detected. Furthermore, a method for monitoring a machine is to be provided.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dienen eine Überwachungsanordnung für eine Maschine gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Überwachung einer Maschine gemäß Anspruch 7.To achieve the object of the invention serve a monitoring arrangement for a machine according to claim 1 and a method for monitoring a machine according to claim 7.

Die erfindungsgemäße Überwachungsanordnung umfasst zunächst mindestens ein Wälzlager und mindestens einen Schwingungssensor zum Erfassen der in dem Wälzlager auftretenden Schwingungen. Das Wälzlager beinhaltet Wälzkörper und Laufbahnen, die im Wälzkontakt mit den Wälzkörpern stehen. Der Schwingungssensor steht vorzugsweise unmittelbar mit mindestens einer der Laufbahnen in Kontakt. Er ist bevorzugt in das Wälzlager integriert. Ein weiterer Bestandteil der Überwachungsanordnung ist eine Auswerteeinheit, welche das schwingungsabhängige Sensorsignal empfängt. Die Auswerteeinheit extrahiert aus dem schwingungsabhängigen Sensorsignal einerseits ein den Zustand des Wälzlagers repräsentierendes Lagersignal und andererseits ein den Zustand der Maschine repräsentierendes Maschinensignal. Hierfür ist die Auswerteeinheit mit entsprechenden Funktionalitäten zur Signalanalyse ausgestattet. Das Lagersignal wird beispielsweise für die Steuerung der Schmierstoffzufuhr des Wälzlagers genutzt. The monitoring arrangement according to the invention initially comprises at least one rolling bearing and at least one vibration sensor for detecting the vibrations occurring in the rolling bearing. The rolling bearing includes rolling elements and raceways, which are in rolling contact with the rolling elements. The vibration sensor is preferably in direct contact with at least one of the raceways. It is preferably integrated in the rolling bearing. Another component of the monitoring arrangement is an evaluation unit, which receives the vibration-dependent sensor signal. The evaluation unit extracts from the vibration-dependent sensor signal, on the one hand, a bearing signal representing the state of the rolling bearing and, on the other hand, a machine signal representing the state of the machine. For this purpose, the evaluation unit is equipped with corresponding functionalities for signal analysis. The bearing signal is used, for example, for controlling the lubricant supply of the rolling bearing.

Ein wesentlicher Vorteil der Überwachungsanordnung besteht darin, dass mit Hilfe des Schwingungssensors, der bereits im Lager integriert ist, nicht nur der Zustand des Wälzlagers sondern auch der Zustand der gesamten Maschine überwacht werden kann. Durch Analyse des Maschinensignals kann dabei auf den Zustand einzelner Komponenten der Maschine zurückgeschlossen werden, ohne dass die in der jeweiligen Komponente auftretenden Schwingungen erfasst werden müssen. Auf diese Weise verringern sich der Installationsaufwand und der Wartungsaufwand im Vergleich zu Lösungen, welche eine Überwachung jeder einzelnen Komponente erfordern.An essential advantage of the monitoring arrangement is that with the aid of the vibration sensor, which is already integrated in the bearing, not only the state of the rolling bearing but also the state of the entire machine can be monitored. By analyzing the machine signal, it is possible to deduce the condition of individual components of the machine without having to detect the vibrations occurring in the respective component. This reduces installation and maintenance costs compared to solutions that require monitoring of each component.

Der Schwingungssensor weist bevorzugt zwei unterschiedliche überwachte Frequenzbereiche auf. In einem ersten Frequenzbereich wird das Maschinensignal erfasst, während ein zweiter Frequenzbereich zur Aufnahme des Lagersignals dient.The vibration sensor preferably has two different monitored frequency ranges. In a first frequency range, the machine signal is detected, while a second frequency range is used to record the bearing signal.

Die Auswerteeinheit kann sich im unmittelbaren Umfeld der Maschine befinden. Alternativ ist auch eine maschinenferne Anordnung der Auswerteeinheit möglich.The evaluation unit can be located in the immediate vicinity of the machine. Alternatively, a machine-remote arrangement of the evaluation is possible.

Die Überwachungsanordnung ist vorzugsweise mit einem Speicher ausgestattet. In dem Speicher ist zumindest ein in einem Referenzzustand der Maschine aufgezeichnetes Maschinensignal als sogenannter Fingerprint der Maschine abgespeichert. Der Speicher ist vorzugsweise Bestandteil der Auswerteeinheit. Er kann jedoch auch als separater Speicher ausgeführt sein und über eine Datenverbindung mit der Auswerteeinheit verbunden sein.The monitoring arrangement is preferably equipped with a memory. At least one machine signal recorded in a reference state of the machine is stored in the memory as a so-called fingerprint of the machine. The memory is preferably part of the evaluation unit. However, it can also be designed as a separate memory and be connected via a data connection to the evaluation unit.

Die Überwachungsanordnung beinhaltet weiterhin eine Anzeigeeinheit zur Ausgabe von Zustands- und Warnmeldungen. Die ausgegebenen Meldungen betreffen zumindest das Wälzlager und die gesamte Maschine. Vorzugsweise werden auch Zustands- und Warnmeldungen für weitere einzelne Komponenten der Maschine ausgegeben. Die Meldungen können sowohl visuell als auch akustisch ausgegeben werden.The monitoring arrangement further includes a display unit for outputting status and warning messages. The messages issued concern at least the roller bearing and the entire machine. Preferably, status and warning messages are also output for further individual components of the machine. The messages can be output both visually and acoustically.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Überwachungsanordnung mindestens einen weiteren Sensor, welcher zur Erfassung eines Betriebsparameters der Maschine dient. Der zusätzlich erfasste Betriebsparameter kann beispielsweise die Drehzahl, die Geschwindigkeit oder die bewegte Masse sein. Auf diese Weise können dynamische Maschinenzustände bei Ermittlung der Ausgangssignale der Überwachungsanordnung einbezogen werden, was einen positiven Einfluss auf die Qualität der Ausgangssignale hat.According to an advantageous embodiment, the monitoring arrangement comprises at least one further sensor which serves to detect an operating parameter of the machine. The additionally detected operating parameters can be, for example, the rotational speed, the speed or the moved mass. In this way dynamic machine conditions can be included in determining the output signals of the monitoring arrangement, which has a positive influence on the quality of the output signals.

Die Überwachungsanordnung ist zweckmäßigerweise mit mehreren in der Maschine verteilt angeordneten Wälzlagern ausgestattet. Zumindest einige der Wälzlager sind mit jeweils einem Schwingungssensor zum Erfassen der in dem Wälzlager auftretenden Schwingungen ausgestattet. Dadurch, dass die Schwingungen in mehreren verteilt angeordneten Wälzlagern erfasst werden, stehen für die Analyse mehrere, parallel erfasst Signale zur Verfügung, was wiederum die Qualität der von der Überwachungsanordnung ausgegebenen Ausgangssignale erhöht. Hierdurch können auch Messfehler leichter erkannt und eliminiert werden.The monitoring arrangement is expediently equipped with a plurality of rolling bearings arranged distributed in the machine. At least some of the rolling bearings are each equipped with a vibration sensor for detecting the vibrations occurring in the rolling bearing. The fact that the oscillations are detected in a plurality of distributed rolling bearings, for the analysis, a plurality of signals detected in parallel, which in turn increases the quality of the output from the monitoring device output signals. As a result, measurement errors can be more easily detected and eliminated.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Überwachung einer Maschine, welche eine Vielzahl von Komponenten aufweist, von denen mindestens eine Komponente als ein Wälzlager ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst folgende Schritte. Zunächst wird ein schwingungsabhängiges Sensorsignal an dem mindestens einem Wälzlager der Maschine erfasst. Nachfolgend erfolgt ein frequenzabhängiges Filtern des Sensorsignals, um aus diesem einerseits ein den Zustand des Wälzlagers repräsentierendes Lagersignal und andererseits ein den Zustand der Maschine repräsentierendes Maschinensignal zu extrahieren. In einem Referenzzustand der Maschine wird das Maschinensignal als Fingerprint der Maschine aufgezeichnet und gespeichert. In einem Betriebszustand der Maschine wird die Abweichung zwischen dem aktuellen Maschinensignal und dem aufgezeichneten Fingerprint der Maschine ermittelt. In dem Fall, dass die ermittelte Abweichung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wird ein Fehlersignal generiert.The inventive method is used to monitor a machine having a plurality of components, of which at least one component is designed as a rolling bearing. The method comprises the following steps. First, a vibration-dependent sensor signal is detected at the at least one rolling bearing of the machine. This is followed by a frequency-dependent filtering of the sensor signal in order to extract from this, on the one hand, a bearing signal representing the state of the rolling bearing and, on the other hand, a machine signal representing the state of the machine. In a reference state of the machine, the machine signal is recorded and stored as a fingerprint of the machine. In an operating state of the machine, the deviation between the current machine signal and the recorded fingerprint of the machine is determined. In the event that the determined deviation exceeds a predetermined threshold value, an error signal is generated.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform werden bei Vorliegen des Fehlersignals aus dem Maschinensignal die den Fehler verursachenden Komponenten ermittelt. Dies erfolgt anhand abgespeicherter Signalprofile der Komponenten. Jede Komponente einer Maschine besitzt ein für sie typisches Signalverhalten, welches eine Identifikation der Komponente ermöglicht. Auf diese Weise können auch Fehler bei Komponenten erkannt werden, deren Schwingungen nicht separat mittels Schwingungssensor erfasst werden.According to an advantageous embodiment, when the error signal is present from the machine signal, the components causing the error are determined. This is done on the basis of stored signal profiles of the components. Each component of a machine has a typical signal behavior, which allows identification of the component. In this way, errors in components can be detected, the vibrations are not detected separately by means of vibration sensor.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zumindest ein Betriebsparameter der Maschine erfasst wird. Der erfasste Betriebsparameter findet bei Auswertung der ermittelten Abweichung zwischen dem aktuellen Maschinensignal und dem aufgezeichneten Fingerprint der Maschine als Korrekturfaktor Berücksichtigung. Außerdem ist es vorteilhaft, bei Auswertung der ermittelten Abweichung auch den jeweiligen Betriebsmodus der Maschine zu berücksichtigen.Furthermore, it has proved to be advantageous if at least one operating parameter of the machine is detected. The detected operating parameter is considered as a correction factor when evaluating the determined deviation between the current machine signal and the recorded fingerprint of the machine. In addition, it is advantageous to take into account the respective operating mode of the machine when evaluating the determined deviation.

Das schwingungsabhängige Sensorsignal wird vorzugsweise auf Basis einer Fourier-Transformation, einer schnellen Fourier-Transformation oder eines Root-Mean-Square (RMS)-Spektrums analysiert. Es soll jedoch keine Einschränkung auf die genannten Signalanalysen erfolgen, andere geeignete Signalanalysen sind durchaus möglich.The vibration-dependent sensor signal is preferably analyzed on the basis of a Fourier transformation, a fast Fourier transformation or a Root Mean Square (RMS) spectrum. However, it should not be limited to the signal analysis mentioned, other suitable signal analyzes are quite possible.

Die erfassten Signale werden vorzugsweise einer Plausibilitätsprüfung unterzogen, um Messfehler erkennen zu können. Hierbei wird berücksichtigt, dass Schäden in der Regel nicht spontan auftreten, sondern sich über einen gewissen Zeitraum entwickeln. Plötzlich auftretende Signalspitzen könnten daher auf eine Fehlfunktion des Sensors oder externe Fehlereinflüsse zurückzuführen sein.The detected signals are preferably subjected to a plausibility check in order to be able to detect measurement errors. This takes into account that damage usually does not occur spontaneously but develops over a certain period of time. Sudden signal peaks could therefore be due to a malfunction of the sensor or external fault influences.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Diagramm eines erfindungsgemäß erfassten Sensorsignals;
2 ein Diagramm eines aus dem Sensorsignal extrahierten Maschinensignals zu einem Zeitpunkt t₁ ;
3 ein Diagramm des aus dem Sensorsignal extrahierten Maschinensignals zu einem Zeitpunkt t _2;
4 eine Maschine mit einer Anzahl von Schwingungssensoren;
5 Diagramme mit dem per Signalanalyse aufbereiteten Sensorsignal.

Preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying figures. Show it:

1 a diagram of a sensor signal detected according to the invention;
2 a diagram of an extracted from the sensor signal machine signal at a time t ₁ ;
3 a diagram of the extracted from the sensor signal machine signal at a time t _2;
4 a machine with a number of vibration sensors;
5 Diagrams with the signal processed by the sensor signal.

1 zeigt ein Diagramm eines erfindungsgemäß erfassten Sensorsignals. Dargestellt ist der Amplitudenbetrag über der Frequenz. In einem ersten Frequenzbereich 01 wird ein Maschinensignal 02 und in einem zweiten Frequenzbereich 03 ein Lagersignal 04 erfasst. 1 shows a diagram of a sensor signal detected according to the invention. Shown is the amplitude amount over the frequency. In a first frequency range 01 becomes a machine signal 02 and in a second frequency range 03 a storage signal 04 detected.

Die 2 und 3 zeigen Diagramme des aus dem Sensorsignal extrahierten Maschinensignals zu unterschiedlichen Zeitpunkten, wobei auch hier der frequenzabhängige Amplitudenbetrag dargestellt ist. In 2 ist das zu einem Zeitpunkt t₁ aufgezeichnete Maschinensignal 02 dargestellt. Zum Zeitpunkt t₁ ist die Maschine beispielsweise in ihrem Neuzustand, d. h. sämtliche Komponenten sind neu und funktionieren fehlerfrei. Das zum Zeitpunkt t₁ erfasste Maschinensignal dient als Fingerprint der Maschine. 3 kann das zu einem Zeitpunkt t₂ erfasste Maschinensignal 02 entnommen werden. Die Maschine ist zum Zeitpunkt t₂ schon eine gewisse Zeit in Betrieb, so dass an einigen Komponenten der Maschine bereits Verschleißerscheinungen auftreten, welche in Folge zum Ausfall der Komponenten führen könnten. Das zum Zeitpunkt t₂ erfasste Maschinensignal 02 wird mit dem zum Zeitpunkt t₁ erfassten Maschinensignal 02 verglichen und analysiert. Für die Signalanalyse werden bekannte Signalprofile der einzelnen Komponenten genutzt. Die einzelnen Komponenten können anhand der für sie typischen Frequenz identifiziert werden. So gilt beispielsweise: f₁ => Komponente 1, f₂ => Komponente 2, f₃ => Komponente 3, f₁ und f => Komponente 4, f₁ und f₃ und nicht f₂ => Komponente 5. The 2 and 3 show diagrams of the extracted from the sensor signal machine signal at different times, wherein also here the frequency-dependent amplitude amount is shown. In 2 That is at a time t ₁ recorded machine signal 02 shown. At the time t ₁ For example, the machine is in its new state, ie all components are new and function correctly. That at the time t ₁ recorded machine signal serves as a fingerprint of the machine. 3 can do that at a time t ₂ recorded machine signal 02 be removed. The machine is at the time t ₂ already in operation for a certain period of time, so that on some components of the machine wear already occurs, which could result in failure of the components. That at the time t ₂ recorded machine signal 02 will be at the time t ₁ detected machine signal 02 compared and analyzed. For signal analysis, known signal profiles of the individual components are used. The individual components can be identified by their typical frequency. For example: f ₁ => Component 1, f ₂ => Component 2, f ₃ => Component 3, f ₁ and f => Component 4, f ₁ and f ₃ and not f ₂ => Component 5.

3 kann beispielsweise entnommen werden, dass bei den Komponenten 1 und 3 zum Zeitpunkt t₂ höhere Schwingungen auftreten als zum Zeitpunkt t₁ . Dies könnte auf einen Defekt hindeuten. Die Komponente 2 funktioniert hingegen noch einwandfrei. 3 For example, it can be seen that in the components 1 and 3 at the time t ₂ higher vibrations occur than at the time t ₁ , This could indicate a defect. The component 2 on the other hand works perfectly.

4 beinhaltet eine Maschine 05 mit einer Anzahl von Schwingungssensoren 06, welche über die gesamte Maschine 05 verteilt angeordnet sind, insbesondere in entsprechende Wälzlager integriert sind. In 4 ist lediglich die Positionierung der Schwingungssensoren 06 bzw. der diese beinhaltenden Lager mittels Pfeilen dargestellt. Die Schwingungssensoren 06 detektieren vorzugsweise die Schwingungen in den Wälzlagern der Maschine 05. Sie sind vorzugsweise in die Wälzlager integriert. Durch die verteilt angeordneten Schwingungssensoren 06 können die in der gesamten Maschine 05 auftretenden Schwingungen besonders gut detektiert werden. 4 includes a machine 05 with a number of vibration sensors 06 , which over the entire machine 05 are distributed, are integrated in particular rolling bearings. In 4 is only the positioning of the vibration sensors 06 or the bearing containing them by means of arrows. The vibration sensors 06 preferably detect the vibrations in the rolling bearings of the machine 05 , They are preferably integrated in the rolling bearings. Through the distributed vibration sensors 06 can be used throughout the machine 05 occurring vibrations are detected particularly well.

5 zeigt Beispiele für die Signalanalyse des schwingungsabhängigen Sensorsignals. Im oberen Diagramm ist die Analyse mittels schneller Fourier-Transformation angedeutet. In dem unteren Diagramm sind die Hüllkurve 07, das Zeitsignal 08 und das Root-Mean-Square-Spektrum 09 dargestellt. 5 shows examples of the signal analysis of the vibration-dependent sensor signal. In the upper diagram, the analysis is indicated by means of fast Fourier transformation. In the lower diagram are the envelope 07 , the time signal 08 and the root mean square spectrum 09 shown.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

0101: erster Frequenzbereichfirst frequency range
0202: Maschinensignalmachine signal
0303: zweiter Frequenzbereichsecond frequency range
0404: Lagersignalbearing signal
0505: Maschinemachine
0606: Schwingungssensorenvibration sensors
0707: Hüllkurveenvelope
0808: Zeitsignaltime signal
0909: Root-Mean-Square-SpektrumRoot-mean-square spectrum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2003/095956 A2 [0003]
EP 2199654 B1 [0004]
EP 2169496 A1 [0005]
US 2011/0193715 A1 [0006]
EP 2378146 A1 [0007]
EP 2169497 B1 [0008]

Claims

Monitoring arrangement for a machine (05) comprising - At least one rolling bearing; - At least one vibration sensor (06) for detecting the vibrations occurring in the rolling bearing; - An evaluation, which receives the vibration-dependent sensor signal and extracts the following signals a. a bearing signal (04) representing the state of the rolling bearing, and b. a machine signal (02) representing the state of the machine.

Monitoring arrangement according to Claim 1 , characterized in that it comprises a memory, wherein in the memory at least one in a reference state of the machine (05) recorded machine signal (02) is stored as a fingerprint of the machine (05).

Monitoring arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized in that it comprises a display unit for outputting status and warning messages.

Monitoring arrangement according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the vibration sensor (06) is integrated in the rolling bearing.

Monitoring arrangement according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that it comprises at least one further sensor for monitoring an operating parameter of the machine (05).

Monitoring arrangement according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that it comprises a plurality of rolling bearings arranged distributed in the machine (05), wherein at least some of the roller bearings are each equipped with a vibration sensor (06) for detecting the vibrations occurring in the rolling bearing.

A method of monitoring a machine (05) having a plurality of components, wherein at least one of the components is configured as a rolling bearing, the method comprising the steps of: - Detecting a vibration-dependent sensor signal to the rolling bearing of the machine (05); - Frequency-dependent filtering of the sensor signal to extract from this the following signals a. a bearing signal (04) representing the state of the rolling bearing, and b. a machine signal (02) representing the state of the machine (05); - in a reference state of the machine (05) recording the machine signal (02) as a fingerprint of the machine (05); in an operating state of the machine (05), determining the deviation between the current machine signal (02) and the recorded fingerprint of the machine; Generating an error signal if the determined deviation exceeds a predetermined threshold value.

Method according to Claim 7 , characterized in that in the presence of the error signal from the machine signal (02) the components causing the error are determined, wherein stored signal profiles of the components are used.

Method according to Claim 7 or 8th , characterized in that at least one operating parameter of the machine (05) is detected, and that the detected operating parameter is taken into account as a correction factor when evaluating the determined deviation between the current machine signal (02) and the recorded fingerprint of the machine (05).

Method according to one of Claims 7 to 9 , characterized in that the vibration-dependent sensor signal based on a Fourier transform, a fast Fourier transform or a Root Mean Square (RMS) spectrum is analyzed.