SCHOPPE KARL-HEINZ (DE)
US20050017602A1 | 2005-01-27 | |||
EP1878535A1 | 2008-01-16 | |||
EP1650540A2 | 2006-04-26 |
PATENTANSPRÜCHE Werkzeug (2), aufweisend eine Trägereinheit (3) und eine in der Trägereinheit (3) drehbar gelagerte Welle (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2) eine Vorrichtung (1 ) zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung des Werkzeuges (2) aufweist, umfassend: eine Sensoreinheit (5) zum Messen einer physikalischen Größe, die mit einem Indikator für eine vorbeugende Instandhaltung assoziiert ist; eine Signalverarbeitungseinheit (6) zum Berechnen eines Indikatorwertes aus einem Signal der Sensoreinheit (5); eine Speichereinheit (7) zum Speichern des Indikatorwertes; eine Kommunikationseinheit (8) zum Senden des Indikatorwertes an ein Auslesegerät (9); und eine Energieversorgungseinheit (10) zum Versorgen der Vorrichtung (1 ) mit elektrischer Energie, wobei die Energieversorgungseinheit (10) eine erste Energieversorgungsvorrichtung (1 1 ) aufweist, die von einer Batterie verschieden ausgebildet ist, und/oder die Vorrichtung (1 ) eine Energieverwaltungseinheit (14) umfasst, wobei die Energieverwaltungseinheit (14) zum Aktivieren und Deaktivieren der Vorrichtung (1 ) oder einer oder mehrerer Einheiten der Vorrichtung (1 ) ausgebildet ist. Werkzeug (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Energieversorgungsvorrichtung (1 1 ) ein zwischen der Welle (4) und der Trägereinheit (3) wirkendes Induktionsmodul zum Bereitstellen von elektrischer Energie aus einer Drehbewegung der Welle (4) relativ zu der Trägereinheit (3) oder eine Antenne zum Empfangen von elektrischer Energie von dem Auslesegerät (9) aufweist. 3. Werkzeug (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit (10) zusätzlich zu der ersten Energieversorgungsvorrichtung (1 1 ) eine zweite Energieversorgungsvorrichtung (12) aufweist. 4. Werkzeug (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Energieversorgungsvorrichtung (12) ein zwischen der Welle (4) und der Trägereinheit (3) wirkendes Induktionsmodul zum Bereitstellen von elektrischer Energie aus einer Drehbewegung der Welle (4) relativ zu der Trägereinheit (3), eine Antenne zum Empfangen von elektrischer Energie von dem Auslesegerät (9), einen Kondensator, einen Akkumulator oder eine Batterie aufweist. 5. Werkzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieverwaltungseinheit (14) Aktivitätssignale von den Einheiten der Vorrichtung (1 ) empfangend, die Aktivitätssignale mit hinterlegten Aktivitätsdaten vergleichend und in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleiches Schaltsignale zum Aktivieren und Deaktivieren der Vorrichtung (1 ) oder einer oder mehrerer Einheiten der Vorrichtung (1 ) erzeugend ausgebildet ist. 6. Werkzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (6) einen Analog-Digital-Wandler zum Umwandeln des Signals in ein digitales Signal, einen Taktgeber und ein Rechenmodul zum Berechnen des Indikatorwertes aus dem digitalen Signal aufweist. 7. Werkzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit (7) einen ersten Speicher zum Speichern von werkzeugbezogenen Daten und einen zweiten Speicher zum Speichern des Indikatorwertes aufweist. 8. Werkzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (8) eine Antenne zum Senden des Indikatorwertes an das Auslesegerät (9) mittels Near Field Communication (NFC)-, Radio Frequency Identification (RFID)- oder Bluetooth-Technologie aufweist. 9. Werkzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) eine oder mehrere Sensoreinheiten (5) umfasst, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus: Sensoreinheit zum qualitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle relativ zu der Trägereinheit; Sensoreinheit zum quantitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle relativ zu der Trägereinheit; Sensoreinheit zum Erfassen einer Beschleunigung; Sensoreinheit zum Erfassen von Schwingungen der Welle; Sensoreinheit zum Erfassen einer Temperatur; Sensoreinheit zum Erfassen einer Feuchtigkeit; und Sensoreinheit zum Erfassen von Verunreinigungen in einem Schmiermittel der Welle. 10. Werkzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (5) eine Messanordnung aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: Magnet in Wirkverbindung mit einer Induktionsschleife; Permanentmagnet in Wirkverbindung mit einer Induktionsschleife; Hall-Element; Thermoelement; Piezoelement; Kette elektrischer Widerstände; Potentiometer; Schleifkontakte; Bimetallstreifen; Induktionsspule; pH- Elektrode; und lichtemittierende Diode in Wirkverbindung mit einer Fotodiode. |
Werkzeug mit einer Vorrichtung zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug, das eine Trägereinheit und eine in der Trägereinheit drehbar gelagerte Welle aufweist.
Werkzeuge der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Jede Art von drehenden Werkzeugen, bei denen ein drehendes Bauteil, hierin Welle genannt, in einem weiteren Bauteil, hierin Trägereinheit genannt, drehbar gelagert ist, ist ein Werkzeug im Sinne der vorliegenden Erfindung. Beispiele für Werkzeuge umfassen
Fräswerkzeuge, Schneidwerkzeuge, Schleifwerkzeuge und
Bohrwerkzeuge. Für solche und andere Werkzeuge ist es sehr
erstrebenswert, den tatsächlichen Ermüdungszustand oder
Verschleißzustand des Werkzeuges zu erfassen, um einerseits rechtzeitig vor einem Schadensfall eine vorbeugende Instandhaltung durchführen zu können und andererseits eine verfrühte und damit im Prinzip überflüssige Instandhaltung zu vermeiden.
Des Weiteren sind auch Vorrichtungen zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung im Stand der Technik bekannt. Diese Vorrichtungen sind Vorrichtungen, die Verschleißindikatoren oder
Verbrauchsindikatoren erfassen, die anzeigen, dass eine vorbeugende Instandhaltung oder Wartung eines Gegenstandes erforderlich ist.
Selbstverständlich sind diese Vorrichtungen ebenfalls geeignet, um in einem Schadensfall eine Instandhaltung oder Wartung anzuzeigen, die nicht vorbeugend beziehungsweise präventiv ist. Vorrichtungen zum
Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung im Sinne der vorliegenden Erfindung können auch als Zustandserfasser bezeichnet werden, die einen Zustand des Gegenstandes erfassen und
gegebenenfalls über einen Zeitraum hinweg überwachen.
Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise Betriebsstundenzähler bekannt. Solche Betriebsstundenzähler werden oftmals bei
landwirtschaftlichen Kraftfahrzeugen eingesetzt. Im Fall eines
Betriebsstundenzählers sind der Indikator die Betriebsstunden und der zugehörige Indikatorwert die Anzahl an geleisteten Betriebsstunden. Die vorbeugende Instandhaltung wird durchgeführt, wenn eine vorbestimmte Anzahl an Betriebsstunden erreicht ist. Bei der vorbeugenden
Instandhaltung handelt es sich beispielsweise um einen Ölwechsel. Eine Energieversorgung des Betriebsstundenzählers erfolgt über die
Bordelektrik des Kraftfahrzeuges. Die Anzahl an Betriebsstunden wird im Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges angezeigt und kann dort abgelesen werden. Andere Betriebsstundenzähler arbeiten für lange Zeit
energieautark und weisen deshalb eine relativ große Batterie auf, sodass solche Betriebsstundenzähler ein Raumerfordernis von mindestens 35 cm 3 haben. Bei kompakt konstruierten Maschinen, Werkzeugen oder Fahrzeugen führt das dazu, dass der Betriebsstundenzähler nicht eingesetzt werden kann oder dass die Maschinen, Werkzeuge oder Fahrzeuge unter gesonderter Bereitstellung von Raum für den
Betriebsstundenzähler umkonstruiert werden müssen.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Vibrationsmesser bekannt, die bei Hubschraubern eingesetzt werden. Mit zunehmender Betriebsdauer ermüden hoch belastete Antriebsteile des Hubschraubers, beispielsweise dessen Rotor und Antriebswelle, wodurch sich ein Schwingungsmuster dieser Bauteile verändert. Der Indikator für eine vorbeugende
Instandhaltung ist das Schwingungsmuster. Der Vibrationsmesser erfasst das Schwingungsmuster, vergleicht es mit einem hinterlegten
Schwingungsmuster und stellt einen Wert bereit, der anzeigt, ob eine vorbeugende Instandhaltung durchgeführt werden muss. Dieser Wert kann mittels eines Auslesegerätes ausgelesen werden. Die
Kommunikation zwischen dem Vibrationsmesser und dem Auslesegerät erfolgt mittels eines BUS-Systems. Eine Energieversorgung des
Vibrationsmessers erfolgt über die Bordelektrik des Hubschraubers.
Zum Stand der Technik zählen auch Werkzeuge, insbesondere
angetriebene Werkzeuge für Werkzeugmaschinen, die mit einem Radio Frequency Identification (RFID)-Transponder ausgestattet sind. Der Transponder dient zum Erkennen des Werkzeuges. Beispielsweise erkennt die Werkzeugmaschine das Werkzeug, wenn es an einer Spindel der Werkzeugmaschine befestigt wird. Hierzu weist die
Werkzeugmaschine ein Auslesegerät auf. Auf der Grundlage der Zeiten, in denen das Werkzeug an der Spindel befestigt ist und von dem
Auslesegerät erkannt wird, können Bereitschaftsstunden für das
Werkzeug berechnet werden. Allerdings stimmen die Bereitschaftsstunden regelmäßig nicht mit den tatsächlich geleisteten Betriebsstunden überein, da die Spindel oftmals kein eigenes Auslesegerät aufweist. Der
Transponder ist zumeist passiv ausgebildet, sodass er keine aktive Energieversorgungseinheit benötigt. Dies hat jedoch zur Folge, dass der Transponder lediglich dann aktiv ist, wenn er von dem Auslesegerät aktiviert wird. Eine kontinuierliche Erfassung der Betriebsstunden ist damit nicht möglich.
Um eine Vorrichtung zum Erfassen eines Indikators für eine vorbeugende Instandhaltung, beispielsweise der Betriebsstunden, bei einem Werkzeug ohne eigene Energieversorgungseinheit bereitzustellen, muss die
Vorrichtung energieautark funktionieren, und zwar über einen Zeitraum, der länger ist als ein Instandhaltungsintervall. Je nach Einsatzhäufigkeit und -dauer des Werkzeuges beträgt das Instandhaltungsintervall beispielsweise zwischen ein und zehn Jahren. Zur Überbrückung solch lange Instandhaltungsintervalle wäre eine Batterie von erheblicher Größe erforderlich. Da jedoch der zur Anordnung einer Batterie zur Verfügung stehende Raum innerhalb eines an sich äußerst kompakt konstruierten Werkzeuges sehr begrenzt ist, scheiden Batterien mit einem nicht vernachlässigbaren Raumerfordernis aus. Die Batterie sollte einen Durchmesser von kleiner 25 mm und eine Höhe von kleiner 12 mm aufweisen.
Im Zuge der industriellen Weiterentwicklung ist eine Bereitstellung von fertig verarbeiteten Informationen über fertigungstechnische Teile, Gruppen und Anlagen durch die Teile, Gruppen und Anlagen selbst anvisiert („Industrie 4.0"). Die Informationen werden dezentral generiert und bereitgestellt, um anschließend zentral zusammengefasst und weiterverarbeitet zu werden. Das Ziel ist eine intelligente Fabrik. Eine intelligente Fabrik arbeitet insbesondere ökonomisch. Hierzu zählt, dass Wartungen und Instandhaltungen nur dann durchgeführt werden, wenn sie tatsächlich erforderlich sind, um Kosten und Betriebsstillstände gering zu halten. Andererseits ist es wichtig, dass Wartungen und Instandhaltungen stattfinden, bevor ein Schadensfall auftritt, um nicht vorhersehbare Betriebsstillstände in Form von nicht geplanten Wartungen und
Instandhaltungen zu vermeiden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Werkzeug der eingangs genannten Art anzugeben, dessen
Verschleißzustand zuverlässig und langfristig erfasst wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Werkzeug der eingangs genannten Art vor, wobei das Werkzeug eine Vorrichtung zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung des Werkzeuges aufweist, umfassend: eine Sensoreinheit zum Messen einer physikalischen Größe, die mit einem Indikator für eine vorbeugende Instandhaltung assoziiert ist; eine Signalverarbeitungseinheit zum
Berechnen eines Indikatorwertes aus einem Signal der Sensoreinheit; eine Speichereinheit zum Speichern des Indikatorwertes; eine
Kommunikationseinheit zum Senden des Indikatorwertes an ein
Auslesegerät; und eine Energieversorgungseinheit zum Versorgen der Vorrichtung mit elektrischer Energie, wobei die Energieversorgungseinheit eine erste Energieversorgungsvorrichtung aufweist, die von einer Batterie verschieden ausgebildet ist, und/oder die Vorrichtung eine
Energieverwaltungseinheit umfasst, wobei die Energieverwaltungseinheit zum Aktivieren und Deaktivieren der Vorrichtung oder einer oder mehrerer Einheiten der Vorrichtung ausgebildet ist. Die erste
Energieversorgungseinrichtung, die keine Batterie ist, stellt mit großem Vorteil langfristig ausreichend elektrische Energie bereit, um die
Vorrichtung kontinuierlich zu betreiben, jedoch ohne den Raum einer großen Batterie zu erfordern. Alternativ oder zusätzlich steuert oder regelt die Energieverwaltungseinheit Energieströme von der
Energieversorgungseinheit zu den Einheiten der Vorrichtung, um einen Energieverbrauch der Vorrichtung in Abhängigkeit von einem
Betriebszustand der Vorrichtung zu minimieren, sodass eine voluminöse Batterie überflüssig ist. Insofern ist eine kompakte Bauweise der
Vorrichtung möglich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bereits werkseitig an oder in dem Werkzeug, das es zu überwachen gilt, angeordnet oder nachrüstbar ausgebildet. Mit großem Vorteil überwacht die Vorrichtung den tatsächlichen Verschleißzustand des Werkzeuges und generiert entsprechende Indikatorwerte, auf deren Basis rechtzeitige Wartungen und Instandhaltungen terminiert und durchgeführt werden können. Schadensfälle als auch überflüssige Wartungen werden vermieden, sodass ein kontinuierlicher und damit ökonomischer Betrieb gesichert ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der
Energieversorgungseinheit gewährleistet eine langfristig zuverlässige Funktion der Vorrichtung und damit eine zuverlässige Erfassung des Verschleißzustandes des Werkzeuges.
Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste
Energieversorgungsvorrichtung ein zwischen der Welle und der
Trägereinheit wirkendes Induktionsmodul zum Bereitstellen von
elektrischer Energie aus einer Drehbewegung der Welle relativ zu der Trägereinheit oder eine Antenne zum Empfangen von elektrischer Energie von dem Auslesegerät aufweist. Um einen langfristigen Betrieb der Vorrichtung sicherzustellen, eignet sich das Induktionsmodul bestens, da es immer dann elektrische Energie bereitstellt, wenn sich die Welle relativ zu der Trägereinheit dreht, mit anderen Worten wenn das Werkzeug in Betrieb ist und folgerichtig zu überwachen ist. Das Induktionsmodul gewinnt die elektrische Energie aus der Drehbewegung der Welle, wobei die Drehbewegung der Welle von außen eingeleitet und aufrechterhalten wird, sodass ein Energiereservoir zum Gewinnen von elektrischer Energie von außen gespeist wird und damit dem Grunde nach unbegrenzt ist. Das Induktionsmodul umfasst eine Leiteranordnung, in der elektrische Ströme induziert werden. Eine als Antenne ausgebildete erste
Energieversorgungsvorrichtung ist für solche Konstellationen besonders geeignet, bei denen ein elektromagnetisches Feld zur Verfügung steht, über das die elektrische Energie zum Versorgen der Vorrichtung bezogen werden kann. Die erste Energieversorgungsvorrichtung kann auch eine Batterie oder ein Akkumulator sein, insbesondere wenn die Vorrichtung eine Energieverwaltungseinheit umfasst. Es erweist sich erfindungsgemäß als sehr vorteilhaft, dass die
Energieversorgungseinheit zusätzlich zu der ersten
Energieversorgungsvorrichtung eine zweite
Energieversorgungsvorrichtung aufweist. Die erste
Energieversorgungsvorrichtung und die zweite Energieversorgungsvorrichtung können identisch ausgebildet sein, sind in der Regel aber unterschiedlich ausgebildet. Das Vorhandensein einer zweiten Energieversorgungsvorrichtung und gegebenenfalls weiterer Energieversorgungsvorrichtungen ermöglicht es, dass die Vorrichtung mit einem Energiemix betrieben wird, der optional im Zuge eines
Energiemanagements bedarfsgerecht gesteuert oder geregelt wird.
Insbesondere sind verschiedene Einheiten der Vorrichtung
unterschiedlichen Energieversorgungsvorrichtungen zugeordnet.
Beispielsweise ist die Sensoreinheit einer ersten
Energieversorgungsvorrichtung zugeordnet, die ein Induktionsmodul umfasst, da die Sensoreinheit elektrische Energie zum Messen der physikalischen Größe benötigt, wenn sich die Welle relativ zu der
Trägereinheit dreht, und das Induktionsmodul gerade dann elektrische Energie für die Sensoreinheit bereitstellt, wenn sich die Welle relativ zu der Trägereinheit dreht.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die zweite
Energieversorgungsvorrichtung ein zwischen der Welle und der
Trägereinheit wirkendes Induktionsmodul zum Bereitstellen von elektrischer Energie aus einer Drehbewegung der Welle relativ zu der Trägereinheit, eine Antenne zum Empfangen von elektrischer Energie von dem Auslesegerät, einen Kondensator, einen Akkumulator oder eine Batterie aufweist. Um eine ausreichend lange energetische
Unabhängigkeit der Vorrichtung bei gleichzeitig kompakter Bauweise der Vorrichtung zu gewährleisten, sind die folgenden Kombinationen von Energieversorgungsvorrichtungen besonders geeignet: Induktionsmodul und Antenne; Induktionsmodul und Kondensator; Induktionsmodul und Akkumulator; Induktionsmodul und Batterie; Induktionsmodul, Antenne und Kondensator; Induktionsmodul, Antenne und Akkumulator; und Induktionsmodul, Antenne und Batterie. In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Energieverwaltungseinheit Aktivitätssignale von den Einheiten der Vorrichtung empfangend, die Aktivitätssignale mit hinterlegten
Aktivitätsdaten vergleichend und in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleiches Schaltsignale zum Aktivieren und Deaktivieren der
Vorrichtung oder einer oder mehrerer Einheiten der Vorrichtung
erzeugend ausgebildet ist. Auf diese Weise wird der Energieverbrauch der Einheiten der Vorrichtung überwacht, dem aktuellen Betriebszustand der Vorrichtung angepasst und somit optimiert. Ein optimaler
Energieverbrauch ist insbesondere ein minimaler Energieverbrauch.
Aktivitätsdaten im Sinne der Erfindung sind beispielsweise
einheitenspezifische Abschaltzeiten nach vorbestimmten
Betriebsvorgängen oder Intervallzeiten zum wiederkehrenden Aktivieren und Deaktivieren von bestimmten Einheiten. Das Aktivieren und
Deaktivieren kann Stufen umfassen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus: Full-On; Stand-By; Suspend; Sleep; und Full-Off.
Es erweist sich erfindungsgemäß als vorteilhaft, dass die
Signalverarbeitungseinheit einen Analog-Digital-Wandler zum Umwandeln des Signals in ein digitales Signal, einen Taktgeber und ein Rechenmodul zum Berechnen des Indikatorwertes aus dem digitalen Signal aufweist. Auf Grund der in der Signalverarbeitungseinheit und damit in der
Vorrichtung integriert erfolgenden Verarbeitung von Messsignalen oder Rohdaten in einen fertig verarbeiteten Indikatorwert stellt die
erfindungsgemäße Vorrichtung aussagekräftige destillierte Daten bereit, die eine nur noch geringe Speicher- oder Übertragungskapazität benötigen und damit zu einer Verschlankung von Datenströmen beitragen, die auftreten, wenn dezentrale Daten zentral zusammengezogen und vereinigt werden. Optional umfasst die Signalverarbeitungseinheit keinen Analog-Digital-Wandler. In diesem Fall ist das Rechenmodul zum
Berechnen des Indikatorwertes direkt aus dem Signal der Sensoreinheit ausgebildet. Das Signal der Sensoreinheit kann ein analoges Signal oder ein digitales Signal sein.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Speichereinheit einen ersten Speicher zum Speichern von werkzeugbezogenen Daten und einen zweiten Speicher zum Speichern des Indikatorwertes aufweist. Diese Zweiteilung oder gegebenenfalls Mehrfachteilung der
Speichereinheit erlaubt eine klare Zuordnung, aber auch klare Trennung der Daten. Vorzugsweise sind die werkzeugbezogenen Daten, wie zum Beispiel bei dem Werkzeug die Identifikationsnummer, das
Herstellungsdatum, Konstruktionsdaten, Betriebshinweise,
Anwendungsdaten und dergleichen, in dem ersten Speicher fest programmiert, wohingegen der oftmals zu überschreibende Indikatorwert in einem wiederbeschreibbaren zweiten Speicher abgelegt ist. Bevorzugt sind der erste Speicher und der zweite Speicher unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: Read Only Memory (ROM); Programmable Read Only Memory (PROM); Erasable Programmable Read Only Memory (EPROM); und Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM).
Es erweist sich erfindungsgemäß als sehr vorteilhaft, dass die
Kommunikationseinheit eine Antenne zum Senden des Indikatorwertes an das Auslesegerät mittels Near Field Communication (NFC)-, Radio Frequency Identification (RFID)- oder Bluetooth-Technologie aufweist. Eine solche drahtlose Übermittlung des Indikatorwertes und
gegebenenfalls weiterer Daten an das Auslesegerät macht eine
Kabelverbindung zwischen der Vorrichtung und dem Auslesegerät entbehrlich, sodass die Vorrichtung vollständig in das Werkzeug integrierbar ist. Eine Integration der Vorrichtung in das Werkzeug ist vorteilhaft, da einerseits die von der Sensoreinheit zu erfassende Welle regelmäßig am besten innerhalb des Werkzeuges zugänglich ist und andererseits die oftmals empfindliche Vorrichtung vor negativen
Umwelteinflüssen, wie Schmutz, Feuchtigkeit oder Chemikalien, geschützt ist. Weiterhin ist eine kabellose Verbindung sehr bedienerfreundlich, da zum Auslesen des Indikatorwertes keine Steckverbindungen an oftmals für einen Bediener schwer zugänglichen oder sogar gefährlichen Stellen an dem Werkzeug hergestellt werden müssen. Die genannten
Technologien erlauben eine drahtlose Übermittlung von Daten, jedoch nur über geringe Distanzen oder nach Paarung von Kommunikationseinheit und Auslesegerät, sodass ein ausreichender Datenschutz gewährt ist. Besonders bevorzugt weist die Kommunikationseinheit eine Antenne zum Senden des Indikatorwertes und gegebenenfalls weiterer Daten an das Auslesegerät mittels NFC-Technologie auf. Alternativ dazu ist es erfindungsgemäß denkbar, dass die Kommunikationseinheit einen Stecker mit elektrisch leitenden Kontakten aufweist, um den Indikatorwert und gegebenenfalls weitere Daten an das Auslesegerät zu senden. Diese drahtgebundene Alternative ist beispielsweise dann zweckmäßig, wenn das Werkzeug von starken elektromagnetischen Felder umgeben ist.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine oder mehrere Sensoreinheiten umfasst, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus: Sensoreinheit zum qualitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle relativ zu der
Trägereinheit; Sensoreinheit zum quantitativen Erfassen einer
Drehbewegung der Welle relativ zu der Trägereinheit; Sensoreinheit zum Erfassen einer Beschleunigung; Sensoreinheit zum Erfassen von
Schwingungen der Welle; Sensoreinheit zum Erfassen einer Temperatur; Sensoreinheit zum Erfassen einer Feuchtigkeit; und Sensoreinheit zum Erfassen von Verunreinigungen in einem Schmiermittel der Welle. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die eine Sensoreinheit zum quantitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle relativ zu der Trägereinheit und eine Sensoreinheit zum Erfassen einer Temperatur aufweist, ist besonders geeignet, um hochrelevante Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung, nämlich die Betriebsstunden und die Temperatur, zu erfassen. Beispielhafte Indikatoren sind die Standzeit des Werkzeuges, die Betriebszeit des Werkzeuges, die Drehzahl der Welle, das
Schwingungsverhalten der Welle, die Temperatur der Welle oder des Werkzeuges, die Feuchtigkeit der Welle oder der Trägereinheit und der mechanischer Abrieb der Welle oder der Trägereinheit.
Zum Erfassen des Indikators oder der Indikatoren weist die Sensoreinheit eine Messanordnung auf, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: Magnet in Wirkverbindung mit einer Induktionsschleife;
Permanentmagnet in Wirkverbindung mit einer Induktionsschleife; Hall- Element; Thermoelement; Piezoelement; Kette elektrischer Widerstände; Potentiometer; Schleifkontakte; Bimetallstreifen; Induktionsspule; pH- Elektrode; und lichtemittierende Diode in Wirkverbindung mit einer
Fotodiode. Die Induktionsschleife kann als Induktionsspule ausgebildet sein. Mittels des Magneten oder Permanentmagneten in Wirkverbindung mit der Induktionsschleife oder mittels des Hall-Elementes ist die
Drehbewegung sowohl qualitativ als auch quantitativ messbar. Mittels des Thermoelementes oder mittels des Bimetallstreifens ist die Temperatur der Welle oder des Werkzeuges messbar. Mittels des Piezoelementes ist das Schwingungsverhalten der Welle messbar. Mittels der Kette elektrischer Widerstände, mittels des Potentiometers oder mittels der Induktionsspule sind elektrische oder magnetische Eigenschaften der Welle oder des Schmiermittels der Welle messbar. Mittels der Schleifkontakte ist
Materialschwund oder Materialabrieb an der Welle oder der Trägereinheit messbar. Mittels der pH-Elektrode sind Verunreinigungen in dem
Schmiermittel der Welle messbar. Mittels der lichtemittierender Diode in Wirkverbindung mit der Fotodiode ist eine physikalische Ausdehnung der Welle oder der Trägereinheit, eine Oberflächenbeschaffenheit der Welle oder der Trägereinheit oder eine Trübung des Schmiermittels durch Verunreinigungen oder Abrieb messbar. Die genannten Verwendungen der Messanordnungen sind lediglich beispielhaft und keinesfalls
erschöpfend für die Möglichkeiten, mit den aufgeführten
Messanordnungen physikalische Größen direkt oder indirekt zu messen, die zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung bei Gegenständen herangezogen werden können.
Auf Grund der erfindungsgemäßen Energieversorgung und/oder
Energieverwaltung ist es möglich, dass die Vorrichtung mit Ausnahme von Sensoreinheiten und zwischen der Welle und der Trägereinheit wirkenden Induktionsmodulen ein Volumen von kleiner als 3 cm 3 aufweist. Bevorzugt weist die Vorrichtung ein Volumen von kleiner als 2 cm 3 auf, insbesondere ein Volumen von 1 ,75 cm 3 . Derartig miniaturisierte Vorrichtungen sind selbst in kompakt konstruierten Werkzeugen problemlos einsetzbar, ohne dass diese unter gesonderter Bereitstellung von Raum für die Vorrichtung umkonstruiert werden müssen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Werkzeug ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: Werkzeug für eine
Werkzeugmaschine; Fräswerkzeug; Schleifwerkzeug und Bohrwerkzeug. Diese Aufzählung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Besonders bevorzugt als Werkzeug ist ein Werkzeug für eine Werkzeugmaschine, das über keine eigene Energieversorgung verfügt. Das Werkzeug für eine Werkzeugmaschine wird gegebenenfalls von der Werkzeugmaschine mit Energie versorgt.
In einer vereinfachten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Werkzeug eine beliebige Vorrichtung zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung aufweist. Für eine beliebige
Vorrichtung kann die Zuverlässigkeit der Erfassung der Indikatoren nicht in dem Maße gewährleistet werden wie für eine Vorrichtung gemäß der vorstehenden Beschreibung, jedoch ist eine beliebige Vorrichtung wirkungsvoller als keine Vorrichtung. Ohne eine Vorrichtung zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung des Werkzeuges müsste auf die herkömmlichen, oftmals wenig zutreffenden Methoden zum Terminieren einer Instandhaltung zurückgegriffen oder ein Schadensfall abgewartet werden.
In einer äußerst vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Werkzeug Teil eines System, das neben dem Werkzeug ein
Auslesegerät umfasst, das eine Antenne zum Empfangen des
Indikatorwertes von der Kommunikationseinheit mittels Near Field
Communication (NFC)-, Radio Frequency Identification (RFID)- oder Bluetooth-Technologie aufweist. Mit der Vorrichtung des Werkzeuges ist eine physikalische Größe, die mit einem Indikator für eine vorbeugende Instandhaltung assoziiert ist, messbar, daraus ein Indikatorwert
berechenbar, der Indikatorwert speicherbar und der Indikatorwert an das Auslesegerät übermittelbar. Hinsichtlich der Energieversorgung ist die Vorrichtung besonders bevorzugt unabhängig von einer Batterie oder bevorzugt lediglich sekundär abhängig von einer Batterie oder primär abhängig von einer Batterie. Insbesondere im Fall der primären
Abhängigkeit von einer Batterie reduziert die Energieverwaltungseinheit den Energieverbrauch der Vorrichtung auf ein Maß, bei dem die
Vorrichtung mit einer relativ kleinen Batterie lange Zeit energieautark ist. Eine solche Vorrichtung stellt mit großem Vorteil eine kompakte, energieautarke und dezentrale Vorrichtung zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung dar und bildet somit ein wesentliches Element für ein kompaktes und langfristig energieautarkes System. Die Kommunikationseinheit der Vorrichtung ist auf die Antenne des
Auslesegerätes abgestimmt und zu dieser kompatibel. Eine Antenne der Kommunikationseinheit und die Antenne des Auslesegerätes sind bevorzugt derart ausgebildet, dass der Indikatorwert und gegebenenfalls weitere Daten mittels NFC-, RFID- oder Bluetooth-Technologie übermittelt werden. Besonders bevorzugt sind die Antennen ausgebildet, um den Indikatorwert und gegebenenfalls weitere Daten mittels NFC-Technologie zu übermitteln. Auf Grund der drahtlosen Verbindung von
Kommunikationseinheit und Auslesegerät ist das erfindungsgemäße System sehr bedienerfreundlich.
Es erweist sich erfindungsgemäß als sehr vorteilhaft, dass das
Auslesegerät ein NFC-fähiges Mobiltelefon ist. Viele Typen von
Smartphones sind NFC-fähige Mobiltelefone und in der heutigen Zeit weit verbreitet, sodass ein zu der Vorrichtung kompatibles Auslesegerät dem Grunde nach bereits vorhanden ist. Für einen tatsächlichen
Datenaustausch zwischen Vorrichtung und Auslesegerät bedarf es lediglich einer entsprechenden Applikation (App), die auf dem NFC- fähigen Mobiltelefon installiert ist. Der ausgelesene Indikatorwert und gegebenenfalls weitere Daten des Werkzeuges werden auf dem NFC- fähigen Mobiltelefon gespeichert und entweder mit Indikatorwerten und gegebenenfalls weiteren Daten von weiteren Werkzeugen auf dem N FC- fähigen Mobiltelefon zentral zusammengefasst oder an einen zentralen Computer weitergeleitet. In letzterem Fall dient das NFC-fähige
Mobiltelefon als Relaisstation zur sicheren Übermittlung der Daten über weite Strecken.
Alternativ dazu kann das Auslesegerät, das eine Antenne zum Empfangen des Indikatorwertes und gegebenenfalls weiterer Daten von der
Kommunikationseinheit aufweist, ein Tablet-Computer, ein Regal zum Lagern der Gegenstände, eine Schleuse zum Durchleiten der Werkzeuge oder eine Werkzeugmaschine sein.
In einer äußerst vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist in einem Speicher des Auslesegerätes eine Applikation (App) gespeichert, wobei die App eine grafische Darstellung von mindestens einem Indikator und einem zugehörigen Indikatorwert bereitstellend ist. Vorzugsweise stellt die App zwei oder mehr Indikatoren und zugehörige Indikatorwerte gleichzeitig dar, beispielsweise Betriebsstunden, Temperatur und
Rotationsgeschwindigkeit des Werkzeuges. In einer besonders
bevorzugten Ausgestaltung erfolgen die Darstellung des Indikators mittels eines Wortes oder Symbols und die Darstellung des zugehörigen
Indikatorwertes mittels einer ampelartigen Anzeige. Zeigt die ampelartige Anzeige grün, so bedeutet dies, dass der Indikatorwert innerhalb eines zulässigen Arbeitsbereiches für den entsprechenden Indikator liegt. Zeigt die ampelartige Anzeige gelb, so bedeutet dies, dass der Indikatorwert in einem Grenzbereich des zulässigen Arbeitsbereiches für den
entsprechenden Indikator liegt. Zeigt die ampelartige Anzeige rot, so bedeutet dies, dass der Indikatorwert außerhalb des zulässigen
Arbeitsbereiches für den entsprechenden Indikator liegt. Somit ermöglicht die App einen für einen Benutzer intuitiven Überblick über die relevanten Indikatoren und damit über einen Verschleiß- oder Belastungszustand des Werkzeuges.
Die Erfindung wird in vier Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte
Einzelheiten den Figuren der Zeichnungen zu entnehmen sind.
Die Figuren der Zeichnungen zeigen im Einzelnen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Werkzeuges gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 eine schematische Darstellung des Werkzeuges gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 eine schematische Darstellung des Werkzeuges gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Werkzeuges gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Werkzeuges 2 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Werkzeug 2 weist eine Trägereinheit 3 und eine in der Trägereinheit 3 drehbar gelagerte Welle 4 auf. Erfindungswesentlich ist, dass das
Werkzeug 2 eine Vorrichtung 1 zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung des Werkzeuges 2 aufweist, Die
Vorrichtung 1 dient zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung des Werkzeuges 2. Die Vorrichtung 1 ist innerhalb des Werkzeuges 2 angeordnet und umfasst eine Sensoreinheit 5 zum Messen einer physikalischen Größe, die mit einem Indikator für eine vorbeugende Instandhaltung assoziiert ist, eine Signalverarbeitungseinheit 6 zum
Berechnen eines Indikatorwertes aus einem Signal der Sensoreinheit 5, eine Speichereinheit 7 zum Speichern des Indikatorwertes, eine
Kommunikationseinheit 8 zum Senden des Indikatorwertes an ein
Auslesegerät 9 und eine Energieversorgungseinheit 10 zum Versorgen der Vorrichtung 1 mit elektrischer Energie. Die
Energieversorgungseinheit 10 weist eine erste
Energieversorgungsvorrichtung 1 1 auf, die von einer Batterie verschieden ausgebildet ist. In der ersten Ausführungsform der Erfindung weist die erste Energieversorgungsvorrichtung 1 1 ein zwischen der Welle 4 und der Trägereinheit 3 wirkendes Induktionsmodul zum Bereitstellen von elektrischer Energie aus einer Drehbewegung der Welle 4 relativ zu der Trägereinheit 3 auf. Die Energieversorgungseinheit 10 weist zusätzlich zu der ersten Energieversorgungsvorrichtung 1 1 eine zweite
Energieversorgungsvorrichtung 12 auf. In der ersten Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Energieversorgungsvorrichtung 12 eine
Antenne zum Empfangen von elektrischer Energie von dem
Auslesegerät 9 auf. Zusätzlich umfasst die Vorrichtung 1 eine
Energieverwaltungseinheit 14, wobei die Energieverwaltungseinheit 14 zum Aktivieren und Deaktivieren der Vorrichtung 1 und mehrerer Einheiten der Vorrichtung 1 unabhängig voneinander ausgebildet ist. Hierzu empfängt die Energieverwaltungseinheit 14 Aktivitätssignale von den Einheiten der Vorrichtung 1 , vergleicht die Aktivitätssignale mit
hinterlegten Aktivitätsdaten und erzeugt in Abhängigkeit von einem
Ergebnis des Vergleiches Schaltsignale zum Aktivieren und Deaktivieren der Vorrichtung 1 und der Einheiten der Vorrichtung 1 . Wenn
beispielsweise die Sensoreinheit 5 eine Messung abgeschlossen hat, sendet die Speichereinheit 7 nach erfolgter Speicherung des
Indikatorwertes für diese Messung ein entsprechendes Aktivitätssignal an die Energieverwaltungseinheit 14. Die Energieverwaltungseinheit 14 vergleicht dieses Aktivitätssignal mit hinterlegten Aktivitätsdaten, durch die zum Beispiel festgelegt ist, dass eine nächste Messung in 20 s erfolgen soll. Daraufhin erzeugt die Energieverwaltungseinheit 14 beispielsweise Schaltsignale, die die Sensoreinheit 5 und die Speichereinheit 7
zwischenzeitlich ausschalten, die Signalverarbeitungseinheit 6 und die Energieversorgungseinheit 10 in Stand-By versetzen und die
Kommunikationseinheit 8 ausgeschaltet lassen. Die
Signalverarbeitungseinheit 6 weist einen Analog-Digital-Wandler zum Umwandeln des Signals in ein digitales Signal, einen Taktgeber und ein Rechenmodul zum Berechnen des Indikatorwertes aus dem digitalen Signal auf. Optional umfasst die Signalverarbeitungseinheit 6 keinen Analog-Digital-Wandler, wobei das Rechenmodul zum Berechnen des Indikatorwertes direkt aus dem Signal der Sensoreinheit 5 ausgebildet ist. Ein Analog-Digital-Wandler ist insbesondere dann obsolet, wenn das Signal der Sensoreinheit 5 bereits ein digitales Signal ist. Die Speichereinheit 7 weist einen ersten Speicher zum Speichern von gegenstandsbezogenen Daten und einen zweiten Speicher zum
Speichern des Indikatorwertes auf. Die Kommunikationseinheit 8 weist eine Antenne zum Senden des Indikatorwertes an das Auslesegerät 9 mittels NFC-Technologie auf. Dementsprechend ist das Auslesegerät 9 als ein NFC-fähiges Gerät, insbesondere NFC-fähiges Mobiltelefon, ausgebildet. Die Antenne zum Senden des Indikatorwertes an das
Auslesegerät 9 bildet gleichzeitig die Antenne zum Empfangen von elektrischer Energie von dem Auslesegerät 9. Die
Signalverarbeitungseinheit 6, die Speichereinheit 7 und die
Kommunikationseinheit 8 sind auf einer rechteckigen Platine mit einer Länge von etwa 25 mm und einer Breite von etwa 10 mm angeordnet. Eine alternativ geformte Platine ist kreisrund und weist einen Durchmesser von etwa 18 mm auf. Die Sensoreinheit 5 ist als eine Sensoreinheit zum quantitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle 4 relativ zu der Trägereinheit 3 ausgebildet und weist als Messanordnung einen
Permanentmagnet in Wirkverbindung mit einer Induktionsschleife auf. Besonders bevorzugt ist eine Messanordnung, bei der sowohl der
Permanentmagnet als auch die Induktionsschleife in der Sensoreinheit 5 angeordnet sind. Somit muss die Welle 4 nicht mit einem
Permanentmagnet ausgestattet sein. Die Induktionsschleife kann als Induktionsspule geformt sein. Die Sensoreinheit 5 ist zylindrisch
ausgebildet mit einer Länge von etwa 25 mm und einem Durchmesser von etwa 7 mm. Die Sensoreinheit 5 ist etwa 0,1 mm von der Welle
beabstandet angeordnet. Die Messanordnung bildet gleichzeitig das Induktionsmodul der ersten Energieversorgungsvorrichtung 1 1 . In einer nicht dargestellten Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Messanordnung der Sensoreinheit 5 und das Induktionsmodul der ersten Energieversorgungsvorrichtung 1 1 separat voneinander
ausgebildet. Auf Grund der Sensoreinheit 5 zum quantitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle 4 relativ zu der Trägereinheit 3 ist die Vorrichtung 1 ein Drehzahlmesser und Betriebsstundenzähler. Das Werkzeug 2 ist bevorzugt ein angetriebenes Werkzeug für eine
Werkzeugmaschine. Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Werkzeuges 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zweite Ausführungsform der Erfindung ist sehr ähnlich zu der ersten
Ausführungsform der Erfindung aufgebaut. In der zweiten
Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung 1 zusätzlich zu der Sensoreinheit 5 zum quantitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle 4 relativ zu der Trägereinheit 3 eine weitere Sensoreinheit 13. Die Sensoreinheit 13 ist als eine Sensoreinheit zum Erfassen einer
Temperatur ausgebildet und weist als Messanordnung ein Thermoelement auf. Die Sensoreinheit 5 ist neben der Platine angeordnet, die
Sensoreinheit 13 auf der Platine. Zum präzisen Erfassen der Temperatur der Welle 4 könnte die Sensoreinheit 13 auch neben der Platine in der Nähe der Welle 4 angeordnet sein, beispielsweise direkt neben der Sensoreinheit 5.
Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Werkzeuges 2 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die dritte Ausführungsform der Erfindung ist sehr ähnlich zu der ersten
Ausführungsform der Erfindung aufgebaut. In der dritten Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Energieversorgungsvorrichtung 12 eine Batterie auf, deren Durchmesser etwa gleich 6 mm und deren Höhe etwa gleich 3 mm beträgt.
Die Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung des Werkzeuges 2 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die vierte Ausführungsform der Erfindung ist sehr ähnlich zu der ersten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut. In der vierten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung 1 im Wesentlichen außerhalb des Werkzeuges 2 angeordnet und insbesondere außen an dem Werkzeug 2 befestigt. Lediglich die Sensoreinheit 5 ist innerhalb des Werkzeuges 2 nahe der Welle 4 angeordnet. Die Kommunikationseinheit 8 zum Senden des Indikatorwertes und gegebenenfalls weiterer Daten an das
Auslesegerät 9 weist elektrisch leitende Kontakte auf. Ein
Verbindungskabel verbindet die Kontakte der Kommunikationseinheit 8 der Vorrichtung 1 mit dem Auslesegerät 9 physisch. Das Auslesegerät 9 ist als ein Personal Digital Assistant (PDA) ausgebildet. In einer nicht dargestellten Variante der vierten Ausführungsform der Erfindung weist die Kommunikationseinheit 8 eine Antenne zum Senden des
Indikatorwertes und gegebenenfalls weiterer Daten an das Auslesegerät 9 mittels RFI D-Technologie auf. Dementsprechend ist das Auslesegerät 9 als ein RFI D-fähiges Gerät ausgebildet. Das Werkzeug 2 ist bevorzugt ein angetriebenes Werkzeug für eine Werkzeugmaschine.
Alle technisch möglichen Kombinationen von Gegenständen,
Sensoreinheiten, Messanordnungen, Kommunikationseinheiten,
Energieversorgungseinheiten und Auslesegeräten sollen als in den Anmeldeunterlagen einzeln offenbart und von der vorliegenden Erfindung umfasst gelten.
In den Figuren ist insbesondere eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung, ein erfindungsgemäßes Werkzeug und ein erfindungsgemäßes System gezeigt, die eine oder mehrere der folgenden Merkmalskombinationen aufweisen:
1 . Vorrichtung 1 zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung bei Gegenständen, die eine Trägereinheit 3 und eine in der Trägereinheit 3 drehbar gelagerte Welle 4 aufweisen, umfassend eine Sensoreinheit 5 zum Messen einer physikalischen Größe, die mit einem Indikator für eine vorbeugende Instandhaltung assoziiert ist, eine Signalverarbeitungseinheit 6 zum Berechnen eines Indikatorwertes aus einem Signal der Sensoreinheit 5, eine Speichereinheit 7 zum Speichern des Indikatorwertes, eine
Kommunikationseinheit 8 zum Senden des Indikatorwertes an ein Auslesegerät 9 und eine Energieversorgungseinheit 10 zum
Versorgen der Vorrichtung 1 mit elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit 10 eine erste Energieversorgungsvorrichtung 1 1 aufweist, die von einer Batterie verschieden ausgebildet ist, und/oder dass die Vorrichtung 1 eine Energieverwaltungseinheit 14 umfasst, wobei die
Energieverwaltungseinheit 14 zum Aktivieren und Deaktivieren der Vorrichtung 1 oder einer oder mehrerer Einheiten der Vorrichtung 1 ausgebildet ist.
Vorrichtung 1 nach Ziffer 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Energieversorgungsvorrichtung 1 1 ein zwischen der Welle 4 und der Trägereinheit 3 wirkendes Induktionsmodul zum Bereitstellen von elektrischer Energie aus einer Drehbewegung der Welle 4 relativ zu der Trägereinheit 3 oder eine Antenne zum Empfangen von elektrischer Energie von dem Auslesegerät 9 aufweist.
Vorrichtung 1 nach Ziffer 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit 10 zusätzlich zu der ersten
Energieversorgungsvorrichtung 1 1 eine zweite
Energieversorgungsvorrichtung 12 aufweist.
Vorrichtung 1 nach Ziffer 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Energieversorgungsvorrichtung 12 ein zwischen der Welle 4 und der Trägereinheit 3 wirkendes Induktionsmodul zum Bereitstellen von elektrischer Energie aus einer Drehbewegung der Welle 4 relativ zu der Trägereinheit 3, eine Antenne zum Empfangen von elektrischer Energie von dem Auslesegerät 9, einen Kondensator, einen
Akkumulator oder eine Batterie aufweist.
Vorrichtung 1 nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieverwaltungseinheit 14
Aktivitätssignale von den Einheiten der Vorrichtung 1 empfangend, die Aktivitätssignale mit hinterlegten Aktivitätsdaten vergleichend und in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleiches Schaltsignale zum Aktivieren und Deaktivieren der Vorrichtung 1 oder einer oder mehrerer Einheiten der Vorrichtung 1 erzeugend ausgebildet ist.
Vorrichtung 1 nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit 6 einen Analog- Digital-Wandler zum Umwandeln des Signals in ein digitales Signal, einen Taktgeber und ein Rechenmodul zum Berechnen des
Indikatorwertes aus dem digitalen Signal aufweist.
Vorrichtung 1 nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit 7 einen ersten Speicher zum Speichern von gegenstandsbezogenen Daten und einen zweiten Speicher zum Speichern des Indikatorwertes aufweist.
Vorrichtung 1 nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit 8 eine Antenne zum Senden des Indikatorwertes an das Auslesegerät 9 mittels Near Field Communication (NFC)-, Radio Frequency Identification (RFID)- oder Bluetooth-Technologie aufweist. Vorrichtung 1 nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung 1 eine oder mehrere
Sensoreinheiten 5 umfasst, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus: Sensoreinheit zum qualitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle relativ zu der Trägereinheit;
Sensoreinheit zum quantitativen Erfassen einer Drehbewegung der Welle relativ zu der Trägereinheit; Sensoreinheit zum Erfassen von Schwingungen der Welle; Sensoreinheit zum Erfassen einer
Temperatur; Sensoreinheit zum Erfassen einer Feuchtigkeit; und Sensoreinheit zum Erfassen von Verunreinigungen in einem
Schmiermittel der Welle. Vorrichtung 1 nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit 5 eine Messanordnung aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: Magnet in Wirkverbindung mit einer Induktionsschleife; Permanentmagnet in
Wirkverbindung mit einer Induktionsschleife; Hall-Element;
Thermoelement; Piezoelement; Kette elektrischer Widerstände;
Potentiometer; Schleifkontakte; Bimetallstreifen; Induktionsspule; pH- Elektrode; und lichtemittierende Diode in Wirkverbindung mit einer Fotodiode. Vorrichtung 1 nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung 1 mit Ausnahme von
Sensoreinheiten 5 und zwischen der Welle 4 und der Trägereinheit 3 wirkenden Induktionsmodulen ein Volumen von kleiner als 3 cm 3 aufweist.
Vorrichtung 1 nach einer der vorhergehenden Ziffern, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: Werkzeug 2; Werkzeug für eine Werkzeugmaschine; Fräswerkzeug; Schneidwerkzeug;
Schleifwerkzeug; Bohrwerkzeug; Getriebe; Getriebe eines Land-, Luft oder Wasserfahrzeuges; Kurbelwellenanordnung eines Land-, Luft oder Wasserfahrzeuges; Lüfter eines Land-, Luft oder
Wasserfahrzeuges; Radaufhängung eines Landfahrzeuges; Turbine eines Kraftwerkes; Generator eines Kraftwerkes; und Lüfter eines Computers.
13. Werkzeug, das eine Trägereinheit 3 und eine in der Trägereinheit 3 drehbar gelagerte Welle 4 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug eine Vorrichtung 1 zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung nach einer der Ziffern 1 bis 1 1 aufweist.
14. System, umfassend eine Vorrichtung 1 zum Erfassen von Indikatoren für eine vorbeugende Instandhaltung und ein Auslesegerät 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung 1 nach einer der Ziffern 1 bis 12 ausgebildet ist und das Auslesegerät 9 eine Antenne zum Empfangen des Indikatorwertes von der Kommunikationseinheit mittels Near Field Communication (NFC)-, Radio Frequency
Identification (RFID)- oder Bluetooth-Technologie aufweist. 15. System nach Ziffer 14, dadurch gekennzeichnet, dass das
Auslesegerät 9 ein NFC-fähiges Mobiltelefon ist.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Vorrichtung
2 Werkzeug
3 Trägereinheit
4 Welle
5 Sensoreinheit
6 Signalverarbeitungseinheit
7 Speichereinheit
8 Kommunikationseinheit
9 Auslesegerät
10 Energieversorgungseinheit
1 1 Erste Energieversorgungsvorrichtung
12 Zweite Energieversorgungsvorrichtung
13 Sensoreinheit
14 Energieverwaltungseinheit