[发明专利]用于计算轴承寿命的电机接口模块设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种接口模块设备，所述接口模块设备可连接在一个具有轴承的电机上，并用于输出所述轴承的剩余寿命。此外，本发明还涉及一种具有这种接口模块设备的电机。

背景技术

由超负荷运转引起的轴承磨损或轴承疲劳会使电动机上的相应轴承失效，进而致使电动机发生故障。润滑油脂润滑性能的减弱所引起的轴承磨损与轴承的历史负荷相关，尤其是与轴承温度和转速相关，是电动机轴承失效的主要原因。轴承疲劳主要与轴承所受到的横向力负荷、振动及转速相关。

通常建议电动机只采用可以计算出来并经试验验证的轴承更换期限。一般情况下无需将属于个别情形的磨损或疲劳状态考虑在内。

DE 199 37 203 A1中公开了一种监测轴承寿命和负荷的方法。其中，一个系统对滚动元件轴承中的滚动元件负荷进行实时检测。一些传感器围绕轴承的内滚道和外滚道布置，以便输出与确定负荷相符的传感器数据。一个控制单元根据传感器数据对轴承的寿命进行预测，并根据传感器数据实时确定轴承的负荷范围。传感器数据为周期性数据，从传感器数据中提取峰值和谷值，从而确定滚动元件负荷和测得的轴承速度。

此外，专利说明书DE 100 39 015 C1中公开了一种用于对连铸托辊的枢轴承进行监测的方法和装置。为能确定滚动轴承和滑动轴承的剩余寿命，在一个或多个枢轴承上对机械负荷和热负荷进行持续测量及存储(载荷谱)。数字形式的测量结果由分析和存储单元处理，以及根据所有负荷的总数计算出载荷谱和相应枢轴承的极限负荷容量的比值。

DE 102 57 793 A1中公开了一种基于模型的寿命观测器。其中，根据现有的汽车传感器系统确定系统负荷，并将传感器信号处理成有关负荷的时间特性曲线。根据系统模型和有关负荷的时间特性曲线确定局部组件负荷。最后，在工作强度分析中根据累积组件受损量计算出系统模型中所包含的组件的剩余寿命。

此外，US 6 529 135 B1中公开了一种内置式电动机监测器。其中，对电动机的工作状况进行监测，并将相应的预测信息存储在存储装置内。在此过程中需要加以监测的还有温度、电动机转速和绕组温度。

上文所述的剩余寿命确定方法通常需要大量的测量仪器和计算设备方能顺利实施。

发明内容

因此，本发明的目的是对用于确定电机轴承剩余寿命的设备进行简化。

根据本发明，这个目的通过一种接口模块设备而达成，所述接口模块设备可连接在一个包括至少一个轴承的电机上，并用于输出所述轴承的剩余寿命，所述接口模块设备包括一用于将发送器(Geber)的原始信号转换成数字化的发送器信号的转换装置、一可以确定或接收电机工作时间的时间检测装置和一计算装置，所述计算装置用于根据数字化的发送器信号确定转速、确定轴承在电机工作时间内的转速负荷以及根据总工作时间内的转速负荷确定轴承的剩余寿命。

借助本发明的接口模块可在电机上加装用于计算轴承寿命的单元。此外，借助所述模块可将轴承的剩余寿命直接存储在电动机或电机上，以便在现场随时对其进行调用。

优选地，以数字值的形式将剩余寿命存储在一个与接口模块的计算装置相连的存储装置中。在此情况下，这个剩余寿命无需经过专门的解码过程即可迅速得到利用。

电机(例如电动机)通常都配有至少一个轴承、一个传感器和一个上文所述的接口模块设备。此处的电机也可以是任意一种具有轴承的机器。轴承优选为枢轴承，但也可以是同样会受到磨损的线性轴承。设置在电机中或电机上的发送器传输的是有关电机运动状况的信号。其中，在所述电机为旋转电动机的情况下，可根据发送器信号确定电机的旋转速度；当所述电机为直线电动机时，可根据发送器信号确定电机的移动速度。

本发明的接口模块设备可设置在电机的接线盒中或接线盒上，或者设置在电机的控制装置中或控制装置上。

发送器有利地建构为光学发送器。借此可实现高度精确的转速分辨率。

此外，如果本发明的接口模块设备包括至少一个用于检测电机物理量的其他传感器，也是有利的，其中，所述其他传感器提供相应的传感器信号，计算装置在计算剩余寿命时也可将这个传感器信号考虑在内。借此可提高剩余寿命的估算精确度。

如果所述至少一个传感器用于检测轴承受到的横向力，是有利的。作为补充或替代方案，还可或也可设置用于对轴承受到的振动进行检测的传感器。借此可更有效地将引起轴承过度磨损的机械负荷考虑在内。

除此之外，还可在电机中设置温度传感器。借此可将轴承中的润滑剂状况考虑在内。