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WO2014080270A1 - Wartungsoptimiertes schwenkantriebs- oder schneckengetriebesystem, verwendung desselben in einer maschine, anlage oder einem fahrzeug sowie verfahren zum betrieb desselben - Google Patents

Wartungsoptimiertes schwenkantriebs- oder schneckengetriebesystem, verwendung desselben in einer maschine, anlage oder einem fahrzeug sowie verfahren zum betrieb desselben Download PDF

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Publication number
WO2014080270A1
WO2014080270A1 PCT/IB2013/002601 IB2013002601W WO2014080270A1 WO 2014080270 A1 WO2014080270 A1 WO 2014080270A1 IB 2013002601 W IB2013002601 W IB 2013002601W WO 2014080270 A1 WO2014080270 A1 WO 2014080270A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
worm
sensor
worm gear
housing
worm shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/IB2013/002601
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hubertus Frank
Volker Dietz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IMO Holding GmbH
Original Assignee
IMO Holding GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP12007862.1A external-priority patent/EP2735766A1/de
Priority claimed from DE201210022661 external-priority patent/DE102012022661A1/de
Application filed by IMO Holding GmbH filed Critical IMO Holding GmbH
Publication of WO2014080270A1 publication Critical patent/WO2014080270A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F16H57/01—Monitoring wear or stress of gearing elements, e.g. for triggering maintenance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/039—Gearboxes for accommodating worm gears
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    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/12—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes
    • F16H1/16—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes comprising worm and worm-wheel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H2057/02039—Gearboxes for particular applications
    • F16H2057/02078—Gearboxes for particular applications for wind turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/021—Shaft support structures, e.g. partition walls, bearing eyes, casing walls or covers with bearings
    • F16H2057/0213—Support of worm gear shafts

Definitions

  • the invention relates to a maintenance-optimized Schwenkantriebs- or worm gear system, advantageously for installation in a plant or machine or as an assembly of a vehicle, comprising at least one worm shaft and at least one screw shaft molded or incorporated in this screw thread, and a meshing with this screw connection element, preferably which is pronounced as a worm wheel which meshes with at least one intermeshing with the screw thread teeth with the at least one worm shaft, wherein the at least one connecting element is protected by an at least two-sided closed or fully closed housing, such as a metallic cast or forged housing, and within this housing, in particular by means of rotary joint (s) or rolling bearing (s), rotatably mounted, wherein at least one annular or planar surface of the connecting element or the surrounding housing for Attachment to adjacent connection construction (s) is provided, for example, by means of wrench-like screwing of the connection element to a machine, vehicle or system part provided with fastening bores.
  • the invention is directed to a worm gear according
  • Essential components of a worm gear are at least one worm, that is a shaft provided with an external thread, and a worm gear meshing with this worm or its thread, that is to say a possibly helical gearwheel.
  • a drive motor is coupled to a worm or can be coupled directly, it is usually referred to as a rotary drive, ie a drive unit for pivoting a machine or system part or the like.
  • Such worm gears generally offer at the same time a change in the direction of rotation or the direction of the axis of rotation and a reduction of the rotational speed between a driving and a driven machine part.
  • the associated torque ratio makes it possible to rotate or pivot heavy vehicle or plant or machine parts with smaller power drive means.
  • worm gears which can be used simultaneously as a standstill brake. Because of these advantageous properties such worm gears are often used in heavy duty drives, where large forces and torques occur, for example in construction machinery and vehicles, cranes, demolition equipment, wind turbines, etc. In such vehicles, machinery and equipment, however, there is a risk of heavy wear, under Another reason is that such applications often do not involve completely controllable natural forces such as large weight forces, pitch forces, wind forces, etc.
  • the absolute rollover angle can often fluctuate within wide limits, which may also result in premature aging of certain elements of the worm gear.
  • testing even of the aforementioned close maintenance intervals must always be performed by human personnel who inspected the system or device or checked for functional capability. Even if, in the desired case, such damage or wear or damage to the equipment or apparatus can not be detected in such an inspection or test, costs for maintenance, at least in the form of maintenance personnel time costs, are incurred.
  • the solution to this problem is achieved in that within a first, the worm wheel surrounding and protective housing portion and / or within a second, surrounding the screw and protective housing section at least one sensor is set for permanent detection of at least one relevant to the wear state of the worm gear information about at least a moving part of the worm gear, namely via the worm shaft and / or via the worm wheel designed as a connecting element, in particular for detecting information about the position and / or position of the worm shaft or worm wheel relative to the respective housing section.
  • sensor components are used, ideally in conjunction with a state-recognition and monitoring system for wearing components, such as the worm shaft and / or the worm wheel of a rotary drive or worm gear system, which ideally by "central control or by remote maintenance or “monitoring” the past regular maintenance of plants or devices of the genus of worm gears to a certain extent obsolete.
  • At least a second housing section for receiving the at least one worm shaft within a plane defined by the worm shaft and perpendicularly penetrated by the worm shaft has a maximum distance to the bearing main axis, which is greater than half the outer diameter of the first, the worm wheel housing housing portion so the housing section surrounding the screw is accessible from the outside over its entire length and therefore offers optimum conditions for the mounting of one or more sensors.
  • the toothed worm wheel connecting element of the swivel or worm gear according to the invention is formed from an annular base body, which is provided with a directly molded or incorporated teeth and with at least one directly molded or incorporated into the body career, wherein this runway rolling elements run directly along, as well as with at least one flat, in the body immediately molded or machined pad for contact with a flat contact surface of the machine or plant part is provided, and arranged with several, distributed in a ring around the clear opening and in the body Immediately molded or machined mounting holes whose longitudinal axes pass through the relevant connection surface vertically.
  • the untoothed connection element is formed from an annular base body and provided with at least one immediately molded or incorporated raceway, which rolling elements run directly along, as well as with at least one flat, directly molded into the main body of the untoothed connection element or surface for engagement with a flat contact surface of the relevant machine or plant part.
  • the invention has a plurality of annularly distributed around the clear opening and arranged in the body of the untoothed connecting element directly molded or machined mounting holes whose longitudinal axes pass through the relevant connection surface vertically, wherein in the region of the screw at least one sensor for permanent detection of rotation and / or displacement position of the worm is provided, as well as an evaluation device to form the absolute value of the measured rotational or displacement path, if necessary also aufintegrieren this.
  • Such a worm gear is a module often referred to as a swivel drive by experts, which is nowadays mostly completely enclosed, ie surrounded by a housing, in order to keep environmental influences such as corrosive sea air, dirt particles etc. away from the sensitive components as far as possible.
  • the rolling elements, their raceways and the toothing of the annular worm wheel connecting element and the thread of the worm or worm shaft are to be considered below.
  • Such a pivoting drive combines a plurality of advantageous application properties: an integrated, i. houseinterne, storage ensures a parallel alignment of the two connection surfaces and thus for a precise parallel guidance of an attached system element with respect to a foundation, chassis od. Like., So further management or storage elements are unnecessary.
  • an integrated, i. houseinterne, storage ensures a parallel alignment of the two connection surfaces and thus for a precise parallel guidance of an attached system element with respect to a foundation, chassis od. Like., So further management or storage elements are unnecessary.
  • the relative rotation angle or even the relative speed between the two connected system parts can be set exactly.
  • the motor or drive motor is usually rotatably coupled to the worm of a worm gear, which meshes with the worm, ring gear not on a worm wheel, but on the circumference of a worm ring, namely at one of the two annular connection elements, is arranged circumferentially, so that the motor can act on those HFverstellend.
  • a conventional motor with a comparatively high rated speed and a relatively low rated torque can be used, because the reduction of the worm drive transforms both variables into areas which are favorable for a heavy-duty drive.
  • such a worm gear can easily be designed self-locking, ie, large, even very large, pull-through load torques between the two annular connecting elements can not rotate against each other, because the meshing engagement with the screw blocks this. Therefore, in many cases can be dispensed with a brake, especially on a standstill brake, and also to a control of the motor at a standstill, so that design effort and energy can be saved. On the other hand, this also carries risks:
  • the bearing can be damaged or destroyed by excessive tilting moments or axial forces, in particular the rolling elements and / or raceways.
  • the achievable operating life of a slew drive is very dependent on the nature of its load. If this is constantly loaded only with moderate turning and tilting moments and axial forces, so that it reaches its fatigue strength, it can theoretically hold unlimited; the operating time is at most influenced by secondary parameters such as corrosion, wear, etc. However, if the slewing drive is often loaded in the range of its nominal data or even more, the operating time is limited and decreases with the degree of loading or even overloading. Because of this, the maintenance intervals actually have to be determined as a function of the respective load case, which however can not be realized in practice, because a special load case can not normally be assessed neutrally for lack of measurement data.
  • the number of screw revolutions is directly proportional to the relative number of revolutions of the two connecting elements, and thus represents a measure of the wear of the rolling elements and raceways.
  • these integrated parameters or measured variables can be classified into a schedule of loading areas at predetermined time or operating time intervals via a table in order to obtain an infallible insight into the expected wear in the warehouse and finally to determine maintenance intervals or to generate current maintenance requirements.
  • pre-calculation based on the measured or sensed measured variables is referred to as “proactive maintenance” or “condition monitoring” or “condition recognition.”
  • condition monitoring or “condition recognition”
  • condition recognition In automotive engineering, for example, maintenance intervals of brake linings or air filters are no longer fixed “, but determined by an intelligent sensor as needed and each situationally. This type of situation-specific maintenance is also referred to in English as “Condition Monitoring” or “Condition Based Monitoring”.
  • the present invention accordingly supplements the worm gear mechanism with proactive maintenance mechanisms or with state monitoring or state recognition devices.
  • At least one respective raceway is formed or incorporated directly in the base body of one or both connection elements, which rolling elements run directly therealong.
  • Direct molding or incorporation of the raceways in the respective base body on the one hand has the advantage that the rolling elements in the course of their rolling motion never find a shock or even overcome, which significantly increases the operating time.
  • the raceways are directly coupled to the rigidity of the connection elements - and this possibly to the rigidity of a connected machine or system part. This creates the best conditions for the rolling elements and raceways to achieve a long service life. Finally, this eliminates a number of disturbing parameters, so that the relation between measured load on the one hand and expected wear on the other hand can be predicted quite accurately, whereby maintenance intervals or maintenance requirements can be determined or generated with high accuracy.
  • At least one raceway and / or the toothing of the toothed connection element and / or the thread of the screw is hardened, preferably surface-hardened, in particular inductively hardened.
  • this measure also improves the expected service life and at the same time protects the sensitive elements of the swivel drive from unforeseen damage, so that the calculated degree of wear of these parts is not influenced by unforeseen events.
  • the roller bearing should have 20 rolling elements or more, preferably 35 rolling elements or more, in particular 35 rolling elements or more.
  • rolling elements for example, tilting moments, but also axial forces, always distribute to several rolling elements - the individual rolling elements is relieved and spared and is therefore subject to general wear, which can be determined by the number of rollovers.
  • the toothing of the toothed worm wheel connecting element should have 20 teeth or more, preferably 35 teeth or more, especially 35 teeth or more.
  • the engagement region can be distributed over a plurality of tooth and thread flank pairings, in particular if the screw has a so-called globoid toothing on one or both sides of the engagement point, which is also referred to as "hourglass.”
  • the screw body then optimally fits the screw ring the invention recommends that fastening bores are provided per connecting element 8 or more, preferably 12 fastening bores or more, in particular 20 fixing bores or more
  • the relevant connecting element is, as it were, united with the adjacent construction, ie both parts are mutually rigid out.
  • At least one raceway for supporting the worm shaft is formed or incorporated directly into the shaft main body.
  • a connector body is rotatably connected to the housing of the swivel drive or even united, ie integrated; the other connection body is rotatably mounted on at least one row of rolling elements on the first connection body and equipped with a preferably all-round row of teeth; the shaft body is mounted on the housing via at least one row of rolling elements, preferably two of them, and meshes with the row of teeth of the second connecting body via its thread.
  • the worm thread In order to distribute the meshing engagement between the worm thread and the row of teeth meshing therewith as many teeth or thread flank pairings as possible, the worm thread should have several revolutions, for example four revolutions or more, preferably six revolutions or more, in particular eight revolutions or more.
  • Another measure for improving the engagement conditions is to mutually adapt the course of the thread toothing on the worm shaft and / or the cross section of the teeth, in particular in the region of their free end faces. This can be done by so-called. Globoidvertechnikungen or thread.
  • the envelope of the worm shaft circumference receives a concavely curved shape in the longitudinal direction of the shaft, wherein the (negative) radius of curvature of the worm shaft circumference corresponds approximately to the (positive) radius of the preferably circumferential tooth row on the toothed connecting element outer jacket surface amount.
  • the (negative) radius of curvature of a curvature concave in the longitudinal direction of the rotation axis on the outer circumference of the toothed connection element can be approximately equal to the (positive minimum) radius of the circumference of the screw thread at the point of engagement correspond.
  • a sensor measuring the forces and / or movements of the worm relative to its housing should be fixed to the housing of the worm, in such a way that its sensitive area faces the worm shaft in order to scan it or to detect its position and / or movement.
  • the swivel drive If the sensor operates without contact, in particular by magnetic or optical scanning of at least one reference element fixed to the screw, then it itself has no influence on the operating time of the swivel drive, but remains a pure, uninvolved in the actual happenings observer. Thus, the measurement itself has no effect on the slew drive which directly or indirectly alters or falsifies the operating time.
  • An inductive scanning or sensing is used for non-contact parameter or measured variable determination
  • an (angle) sensor can be provided to sense the rotational movement of the worm, from which conclusions can be drawn on the way overrun by the rolling elements.
  • the sensor may be formed, for example, as a magnetic sensor, in particular as a Hall sensor, which preferably cooperates with a reference element to detect its relative movement.
  • a magnetic sensor can, for example, react to a magnet arranged in or on the worm shaft. To avoid imbalances could be arranged diametrically opposite to the worm shaft and two magnets.
  • inductive (proximity) switches respond to protrusions or depressions of the worm shaft, which measure the change in the inductance of a coil in the immediate vicinity by means of a movable (metal) body.
  • a movable (metal) body For direction of rotation detection and / or absolute angle determination, two or three such sensors could be used, which can be arranged offset in the circumferential direction and / or in the axial direction against each other to respond to the same magnetic body, projections or depressions or arranged on different, offset from one another. In three, offset by 120 ° in the circumferential direction against each other sensors from the order of their response, the direction of rotation can be opened.
  • a period of its measuring signal - at approximately constant speed of the worm shaft - each includes a pulse and an approximately equally wide gap. If two such sensor arrangements with the same geometry of the reference body or magnet offset by about a quarter of the circumference, there are four distinguishable phases per period - depending on whether one or the other measurement signal shows a pulse or both or none - and From the sequence of these phases can be clearly recognized the current direction of rotation.
  • magnets exert forces, the resulting effects cancel each other out in the course of a continuous rotation - a magnet acts attractively in the direction of acceleration as ferromagnetic material approaches, then attracting in the direction of retraction, and then attracting it. In addition, these forces are negligible in relation to the otherwise occurring forces in the swivel drive.
  • the worm shaft fluctuates by an angle of less than 90 ° and thus does not exceed any phase boundary monitored by the sensor, so it does not perceive such small movements at all, so it does not count.
  • the toothed connection element moves by g teeth per revolution of the screw, so that in this case a more accurate detection of the rotation angle is also advantageous to determine which of the g teeth of the Schneckenringveriereung one revolution of the screw which has undergone stress.
  • the invention recommends choosing the number k of the reference bodies at least equal to the number of flights g of the screw, or larger: k> g.
  • a reference mark on the worm shaft does not seem necessary at low values of k, because this then provides hardly any additional information.
  • the senor is formed as an optical sensor, in particular by means of an element sensitive to light or infrared radiation, such as a photodiode.
  • an element sensitive to light or infrared radiation such as a photodiode.
  • the photons contained in a light beam have no rest mass and therefore can not produce macroscopically perceptible forces.
  • the intensity of the light beam is preferably high enough to determine clearly identifiable measured variables in spite of the lubricant or grease present in the worm gear.
  • An optical sensor may cooperate with a reference element to detect its relative movement, wherein the reference element preferably comprises an element fixed to the worm or worm shaft with at least one highlighting reflectance.
  • the reference element preferably comprises an element fixed to the worm or worm shaft with at least one highlighting reflectance.
  • a reference element with at least one salient reflectance is or is not located. The light reflected there, if necessary, reaches a photosensitive element, for example a photodiode, and triggers therefrom a measurable photocurrent, while with a further rotated reference element the light is not reflected to the photosensitive element.
  • the reference element in the circumferential direction successively comprises a plurality of spaced apart incremental markings with a salient reflectance
  • one single switching signal can be generated during one revolution of the worm shaft but a number corresponding to the number of incremental markings, for example 350 or 1. 000th This means that even minimum revolutions can be detected reliably and precisely.
  • the width of a marking corresponds approximately to the width of the distance between two adjacent markings, then one period of the measuring signal in each case comprises one pulse and an approximately equally wide gap.
  • the evaluation device can determine the direction of rotation of the worm or worm shaft. In the case of magnetic sensors or optical sensors with only a few incremental markings, such rotation detection can significantly increase the accuracy of the following calculations.
  • the evaluation device should determine and integrate the absolute distance (rotation) in accordance with the direction of rotation of the worm or worm shaft. Only this one provides precisely the way overrun by the rolling elements and thus allows an accurate prediction of the expected wear of the rolling elements and raceways.
  • the worm or worm shaft can be mounted to be axially displaceable in order to protect the worm thread and / or the row of teeth on the worm wheel or worm ring from torque shocks.
  • An axially movable worm or worm shaft may also be cushioned in the axial direction, for example by means of at least one compression spring, preferably by means of at least one disc spring, in particular by means of at least one plate spring packet.
  • Such a suspension converts a torque into a proportional, measurable deflection of the worm shaft in its longitudinal direction.
  • the value to be integrated can be weighted so that a speed or torque-like overload is weighted more heavily with an increased (proportionality) factor.
  • the value to be integrated could be separated depending on the sign corresponding to a deflection of the worm shaft from an approximately central zero position in both axial directions in order to independently judge the forces acting on different flanks of the teeth.
  • the torque information is combined with the rotation angle information, the load of individual teeth of the worm gear can be detected and evaluated to detect and report overloads of individual teeth.
  • a sensor cooperating with a single reference mark on the circumference of the worm shaft may be present in order to be able to calibrate the arrangements at intervals or to correct the effects of "overlooked" markings and to minimize consequent errors in measurement In windless times, temporarily visit the zero position using the reference mark and then start counting the incremental markings again.
  • a memory for the integrated value (s) of the evaluation device or of the evaluation system provides information about the relevant swivel drive if required.
  • Interim evaluations may be performed at certain intervals by dividing the accumulated path and / or angle values by the time interval in question to obtain time-weighted averages. If the respective time values are stored in addition to these average values-if these values are not constant anyway-then the relative weight of a plurality of mean values stored in this way can be taken into account in a later overall evaluation.
  • An interface allows the reading out of stored information. This may be, for example, a wired interface, a radio interface or a data transmission via infrared signal.
  • the arrangement according to the invention should have at least one rechargeable battery which constantly supplies the components according to the invention with auxiliary energy.
  • Such a rechargeable battery can be recharged via a power connection or via a photodiode or via a coil, in particular in the context of a transponder.
  • a housing which completely surrounds the worm and the toothed worm wheel connection element except for its connection surfaces and thus removes these from external influences is preferably connected or integrated with the untoothed connection element.
  • Another design rule states that the housing, possibly with the exception of a projection for the screw, a rotationally symmetrical, concentric with the axis of rotation of the toothed worm wheel connecting element shape.
  • a projection for the screw a rotationally symmetrical, concentric with the axis of rotation of the toothed worm wheel connecting element shape.
  • the intermeshing elements can be completely surrounded, while requiring minimal space.
  • the inventive method for operating a worm gear comprising a worm shaft with an in the Wellengroundkorper directly molded or incorporated, in particular cut screw thread and meshing with this worm wheel, which is annular and is integrated with an annular connection element of a centerless rolling bearing or large roller bearing, the two annular, mutually concentric connection elements are rotatably supported against each other via one or more rows of rolling elements and serve for connection to two mutually rotatable machine or equipment parts, wherein the diameter of the smallest, clear opening within both connecting elements is equal to or greater than half the Mitten Vietnamese bemesser the radial outermost row of rolling elements of the mutually rotatable connection elements, characterized by the following steps:
  • the measured value for the rotation and / or axial displacement of the worm or worm shaft can be rectified, if this has not already been done by the operation of the sensor, and / or the subsequent evaluation can be dependent on the rotation angle and / or depending on the displacement - and / or direction of rotation are assigned to different Ausensepfaden to maintain multiple parameter values;
  • the possibly rectified measured value (s) for the rotation and / or axial displacement is (are) integrated, and / or maximum values of the measured value (s) are determined;
  • the integral value (s) of the possibly rectified measured value (-e) for the rotation and / or axial displacement is (are) stored, and / or maximum values of the measured value (-e) become ( be saved).
  • the special feature of this method is, inter alia, that the swivel drive or the worm gear "own” receives its own intelligence, possibly by the introduction of at least one "smart” sensor (Engl.:smart sensor "), and so as to be able to monitor itself, in particular to collect data on the mode of operation and / or on the current state of maintenance and wear of itself for an assessment of the intermittent wear.
  • the aforementioned "intelligence" for monitoring or control in a (possibly far away, the machine or system or the vehicle) localized central or control computer be outsourced.
  • the aforementioned data on the mode of operation and / or on the current maintenance and wear state are preferably evaluated in advance to reduce the storage effort and / or the amount of data to be transmitted, for example, sensor internal to specify specific operating parameters, and then the information thus obtained information is stored , for later readout by the operating and / or maintenance personnel.
  • Inductive proximity switches (which are also referred to as inductive “initiators”, inductive proximity switches or proximity sensors or as inductive position sensors) have proven to be advantageous as sensors or sensors in the sense of this inventive teaching, since with such a sensor in particular metallic, ie electrically conductive
  • Such an inductive proximity switch may consist primarily of three functional units: firstly an oscillator, secondly an internal evaluation unit and thirdly an output stage As soon as a voltage is applied to the inductive proximity switch, the aforementioned oscillator begins The resulting electromagnetic field can by means of a ferrite core, in which the coil is located, to the active, ie towards the "to be sensed” or “to be monitored” or metrological h "to be detected” surface.
  • a specially provided reference body may be attached. If this reference body, which is pronounced, for example, as a part of the worm or worm shaft, approaches the proximity switch, this deprives the resonant circuit of the proximity switch of energy, on which its Oscillator voltage drops.
  • An example downstream comparator or comparator detects this voltage drop and switches exactly at the set switching distance an output amplifier active.
  • such an inductive proximity switch is characterized in particular by the fact that it provides the switch-like binary signal "reference object or object detected / unrecognized” at its output
  • This signal can be provided, for example, via fieldbus interface or
  • the signal is also processed immediately internally, ie in a logic or microcontroller structure possibly present within the "intelligent" sensor, so that only the resulting end values or Measured variables or data need to be forwarded to the subsequent system.
  • incremental encoders are used as sensors or sensors. These can be sensors either to detect changes in position (linear) or angular changes (rotating). Thus, both the position (position) and the direction of rotation of the worm or worm shaft can be sensed or detected.
  • Such incremental encoders are also referred to as rotary encoders, incremental encoders or rotary encoders.
  • the present invention can also be developed in such a way that instead of one incremental encoder each an absolute value encoder is used or used.
  • a capacitive proximity switch a proximity switch (sensor), proximity switch or proximity switch can be used or used.
  • These capacitive sensors also work without contact.
  • Such capacitive proximity switches are relatively popular in the current state of the art as position detectors for workpieces and tools as well as in machines.
  • the sensors and switches are combined in one component. It is advantageous that such capacitive sensors also react or work with non-metallic or non-conductive materials.
  • a capacitive sensor is proposed, which has an internal sensor oscillator whose frequency-determining capacity is partially formed by the medium to be detected or the environment.
  • the capacitive sensor used according to the present technical teaching ideally has a calibration possibility, for example in the form of an adjustable potentiometer, in order to adapt the sensitivity or the switching thresholds to the conditions of use.
  • other and / or other sensors can be on or bring in accordance with the invention provided recording or mounting locations of the rotary drive or worm gear system, such as level sensors for determining (and verification or verification) of proper lubricant or oil condition within the Swivel drive or worm gear system - or else Temperature sensors for determining (and verification or verification) of the prevailing operating temperatures within the possibly under load, housing or housing part or even the prevailing temperatures in the immediate vicinity of the mechanically in action or engaged components.
  • inductive sensors for position and speed detection in the context of the invention can be used, or Hall sensors for non-contact speed measurement of the screw or worm shaft.
  • Switch-like or switch-like acting sensors for example, fill level switch for determining (and verification or verification) of the gear oil level can be in a further embodiment of the inventively provided recording or mounting locations or introduced.
  • Robust strain sensors based on strain gauge strips can also be attached to or introduced at receiving or fastening locations provided according to the invention.
  • the load or load in or on mechanical portions or components of the rotary actuator or worm gear system can be determined and verified.
  • optical sensors for leakage monitoring is conceivable and possible.
  • the worm shaft is freed from a number of loads of the main bearing, for example, its tilting moments and axial forces, and on the other hand, it is with respect to the main movement of the pivot drive, so in terms of its rotational movement about its main axis, rotatably connected to the toothed connection element coupled, the rotational movement of a sensor od.
  • loads of the main bearing for example, its tilting moments and axial forces
  • the pivot drive so in terms of its rotational movement about its main axis, rotatably connected to the toothed connection element coupled, the rotational movement of a sensor od.
  • the snail receiving part of the housing is strongly exposed to the rest of the housing part and therefore easily accessible for maintenance and / or repair purposes, so that a defective sensor can be replaced if necessary, without disassembling the housing of the swivel drive, which is not without prior disassembly at least one attached machine or plant part would be possible. Rather, a sensor can be screwed either directly out of the housing, or at worst that would even be accessible from the inside after disassembly of a front cover of the worm housing of the swivel drive, eg.
  • the involved tooth flank of the relevant tooth From the direction of this deflection, it is thus possible to determine the involved tooth flank of the relevant tooth, and at the same time from the amplitude of the axial deflection of the screw, the force acting on the relevant tooth flank, so that the load of individual tooth flanks with regard to height and duration can be precisely documented to estimate damage of the gearing due to overloads; Furthermore, the load can also be integrated in time to estimate the expected wear of the teeth.
  • the total rotational angle of the worm which is independent of the direction of rotation
  • the total rotational angle of the main bearing which is independent of the direction of rotation, can be determined, from which a measure of the wear of the rolling bearing (s), ie the rolling elements and the raceways, can be determined. From all this information, a technician - without disassembly of the swivel main bearing - recognize whether the swivel drive repair needs, in particular a possibly preferred maintenance needs, or not.
  • the invention can be further developed such that, based on a measured value for the rotation of the worm or worm shaft, information about its total rotation angle and / or the (average) rotational speed is obtained.
  • This information provides information about the dynamic load of the slew drive, mainly with regard to its (main) bearing, in particular with regard to the current wear of the rolling elements and raceways.
  • information about their total or average torque load can be obtained based on a measured value for the axial displacement of the worm or worm shaft.
  • This information also provides information about the dynamic load of the swivel drive, mainly with regard to the toothing on its toothed connection element and / or the currently expected nature of the screw thread.
  • the use of the worm gear according to the invention can also be thought of as an exchange or retrofit device. If the invention is used in such a sense, the replacement part market for the heel of the device according to the invention opens up in particular in addition.
  • the worm gear according to the invention can be used, for example, as a replacement slew drive for conventionally used slewing drives, that is to say conventional slew drives without supplementary sensors in the sense of the present invention.
  • the present invention may indeed be provided with the sensor system according to the invention, but that nothing must be provided forcibly.
  • the present invention for example, although provided with appropriate holes for mounting the aforementioned sensors - before leaving the assembly line or before leaving the factory, however, these holes are provided with removable blind stoppers or housing covers.
  • Such Blindstutzen or covers can advantageously be made of plastic or metal, optionally also of several items.
  • these blind stoppers or covers relative to the housing of the worm gear according to the invention also sealed separately by means of sealing material against any moisture penetrating.
  • sliding bearing elements are also used for supporting the worm shaft instead of the aforementioned roller bearings.
  • this has disadvantages in terms of friction, since sliding friction carries higher wear than rolling or rolling friction, however, resulting from modern material pairings between bearing element and stored element interesting and cost-effective embodiments, since it is usually possible to dispense with rolling elements.
  • the sliding bearing material can consist of metallic, as well as non-metallic, base material, and also
  • Composite pairings in the sense of the invention are as long as the sliding friction properties are positive.
  • the sensor which is for example firmly screwed into the housing, "sees” that the distance between the point fixed by the sensor and the worm shaft to the sensor is sinusoidal always pre-calculate the setpoint distance between the fixed point on the worm shaft and the sensor connected or connectable to the sensor electronics or evaluation.
  • Schwenkantriebs- or worm gear system for installation in a plant or machine or as an assembly of a vehicle, which includes at least one worm shaft and at least one formed in this worm shaft or incorporated screw thread.
  • an annular connecting element meshes with this screw thread in such a way that it meshes with the worm shaft at least via a toothing engaging in the screw thread.
  • the aforementioned connection element is protected by an at least two-sided closed or fully closed housing - for example, a metallic cast or forged housing.
  • the connecting element or worm wheel is rotatably mounted in particular by means of rotary connection (s) or roller bearing (s).
  • At least one annular or planar surface of the terminal or surrounding housing is provided for mounting therein one or more adjacent terminal structures.
  • connection element This can be done for example by means of a wrench-like screwed connections of the connection element to a provided with mounting holes machine, vehicle, or plant part.
  • the present invention is in use when used in a solar system for relative adjustment of the solar panels - or in a (small) wind turbine for adjusting the rotor blades or even the tower, or in a vehicle, for example, for rotating a working platform -Platform.
  • the preferred variant of the present invention is characterized in that the worm shaft is protected in each case by a housing part or housing section which is separated, for example, from the rest of the housing and provided for this purpose.
  • This housing section has one or more receiving or mounting locations for the sensors described above or for a corresponding sensor.
  • this sensor system is used to detect measured variables or data or signals of the worm shaft, in particular of overload and / or position and / or position measuring variables along or orthogonal to its longitudinal axis.
  • this sensor can be used to detect overload and / or position and / or position measurements of the connection element - for example, the worm wheel.
  • the preferred variant of the invention is outstandingly suitable for use in a mechanical engineering system or machine - for example in a system for energy transmission, in particular in a crane or heavy load installation; but also for use in a freight transport machine, or even for use in a machine or system of energy conversion, in particular in the form of a solar system or wind turbine or even tidal engine.
  • This state recognition and condition monitoring system takes on the task, at least temporarily, possibly periodically, preferably even permanently, to capture values (measured variables), signals or data and monitor which measured variables or data or signals of the swivel drive or worm gear system represent and / or be generated in this swivel drive or worm gear system.
  • the primary purpose of this acquisition and monitoring is the wear-based and maintenance-optimized determination of maintenance intervals.
  • the latter is ensured by at least one introduced or attachable to the swivel drive or worm gear system sensor of the aforementioned classes.
  • Each of these sensors is mounted or mounted directly or indirectly on or in a receiving / fixing location in or on the housing or a housing section.
  • a simple and pragmatic solution to this attachment is the introduction of such a sensor in specially provided and introduced holes.
  • the sensors In order for the sensors to pass on their sensed information, it is connected through a respective output port to the state detection and status monitoring system.
  • the measured variables and / or data and / or signals of the sensors transmitted via this output connection regularly relate to overload and / or position and / or position information of the worm shaft and / or the worm wheel, by means of which the state recognition and condition monitoring system monitors the maintenance and / or state of wear of the rotary drive or worm gear system can detect electronically.
  • At least one of the sensors enables the transmission or transmission of the measured variables and / or data and / or signals using parallel or serial data transmission technology.
  • Information source is usually the sensor.
  • Information sink is usually at least one preferably electronically operating or at least computer-aided evaluation system.
  • the communication ie the exchange of information, between the sensor (s) and evaluation (s) is bidirectional, so that both sensor (s) and evaluation system (e) can be temporarily source of information or information sink.
  • the communication within the scope of the invention ie the exchange of information in general, preferably using electrical lines such as discrete (so-called “hard-wired") lines or using network lines or bus lines Exchange of information, using at least one fieldbus system such as PC bus or LIN bus or Ethernet bus or Profibus or USB bus or FireWire bus or CAN / CANopen bus or MOST bus or the like done.
  • Another, alternative alternative of the invention provides that the communication, ie the exchange of information, takes place by means of wireless transmission technology or wireless connection (s).
  • wireless transmission technology satisfies, for example, the general IEEE 802.11 standards.
  • communication in an RFID or Bluetooth or infrared or WPAN or GSM or UMTS wireless network is basically also possible.
  • the invention is particularly advantageous if at least one of the sensors is designed as a so-called “smart” sensor, preferably which also combines signal processing devices and signal processing devices in a housing in addition to the actual measured variable detection.
  • a separate or integrated microprocessor or microcontroller also exists in the same housing.
  • such intelligent sensors have at least their own memory device and a data interface, preferably for parallel or serial data transmission or communication.
  • at least one sensor directly or indirectly on the Schwenkantriebs- or worm gear system on or is introduced - or at least on or can be introduced - for example by means specially introduced for that sensor bore (s).
  • the aid of further holding devices such as installation and mounting or holding plates is advantageous to the sensor or sensors safely, protected and yet easily accessible in the pivot drive or worm gear system to install or bring in it.
  • the sensor or the sensors may possibly be secured separately from the outside world by a corresponding sensor protection housing, for example in the form of a hollow body consisting of sheet metal or cast metal.
  • a corresponding sensor protection housing for example in the form of a hollow body consisting of sheet metal or cast metal.
  • sensor protection housing a Schwenkantriebs- or Worm gear system-side opening, and further may be suitably connected to the housing or housing part of the swivel drive or worm gear system - for example, screwed or welded.
  • Coupled or connected to the swivel drive or worm gear system is ideally the state recognition and condition monitoring system and / or at least one IT and electronic system and / or at least one knowledge database.
  • the Schwenkantriebs- or worm gear system directly with a knowledge database value, signal or data technology connected, which can also be located externally, ie spatially or locally away from the Schwenkantriebs- or worm gear system.
  • the swivel drive or worm gear system is connected directly to an IT and electronic system with regard to value, signal or data, which may also be located remotely, ie spatially or locally away from the swivel drive or worm gear system.
  • the abovementioned knowledge database has so-called "empirical data", such as threshold values or limit values, as a rule stored and / or stored in a corresponding memory area within the knowledge database each map a sequence or function of several aforementioned thresholds or limits.
  • wear indicating or wear indicating operation patterns are hereinafter referred to as function by way of example:
  • the sensors used in connection with the swivel drive or worm gear system have diagnostic functionalities, in particular for self-diagnosis or self-diagnosis, for example for the standard diagnosis:
  • At least one sensor of the entire sensor system is introduced, for example, directly into the housing of the rotary drive or worm gear system via a bore.
  • a sensor can be located directly spatially or locally adjacent to an evaluation device or to the (sensor) evaluation system. Both components may ideally be of the same, i. be surrounded, protective housing
  • Such a protective housing is ideally flanged to the housing or to a housing part of the swivel drive or worm gear system, for example, and screwed by means of fastening screws.
  • a non-detachable connection possible, for example, a welded connection to the housing or the housing part.
  • this central or control computer which is spatially separated from the pivot drive or worm gear system or even spatially separated from the equipped with sensors machine or system or vehicle assembly
  • the measured variables obtained by sensors and / or data and / or signals with the above Experience data such as thresholds or limits are compared, in particular to wear-based maintenance intervals to determine maintenance-optimized.
  • this comparison is made not only in the central or control computer, but optionally in the IT and electronics system and / or in the knowledge database.
  • This drive motor is preferably an electric machine or an electric motor, alternatively a hydraulic motor or an oil pump.
  • an end-side mounting flange with or without brake attached.
  • a brake can be designed either as a permanent brake or as a holding brake. It has proven to be advantageous that instead of such a brake, a potentiometer can be attached.
  • the worm or worm shaft of the swivel drive or worm gear system is mounted internally, that is to say inside the housing or the housing section, at at least one point along the shaft region.
  • the storage is minimized friction when rotationally symmetrical to the longitudinal direction or longitudinal axis at least one mechanical roller bearing is mounted.
  • a sliding bearing device can be used.
  • the Schwenkantriebs- or worm gear system is not only provided with a worm shaft and a worm wheel, but the housing of the Schwenkantriebs- or worm gear system can have several, preferably, two or three worm wheels and at least a corresponding number include or house associated worm shafts.
  • each of these worm gears meshes with at least one separate worm or worm shaft, while each of these worm shafts - possibly via its own input or output shaft - is coupled to a drive motor or can be coupled.
  • These drive motors can preferably be operated independently of one another so that the rotational movement of a first worm wheel initiated via the worm shaft takes place independently of the rotational movement of the second or even third worm wheel.
  • Such a device is particularly advantageous where multiple axes must be adjusted by means of an overall assembly, as is given for example in a variety of multiaxial adjustable solar systems.
  • the method for the maintenance-optimized monitoring of a swivel drive or worm gear system or the system or machine or vehicle assembly equipped therewith is particularly advantageous if at least the rotation and / or the axial displacement of the worm shaft or worm shaft mounted inside the housing is measured or detected by data technology.
  • a possibly prevailing overload and / or incorrect positioning in the axial displacement of the worm or worm shaft along or orthogonal to the longitudinal axis is preferably also measured or recorded by data technology.
  • This measurement or detection takes place, as described above, by means of at least one sensor mounted or incorporated in the housing section provided according to one of the aforementioned embodiments.
  • the measured variables and / or data and / or signals for the rotation of the worm or worm shaft and / or for the axial displacement of the worm or worm shaft are measured firstly by means of sensor or sensor rectified in the direction of the longitudinal axis. This is preferably done by means of the aforementioned evaluation system.
  • the rectified measured quantities and / or data and / or signals for the rotation of the worm or worm shaft and / or for the axial displacement of the worm or worm shaft are integrated or summed up, for example likewise within the evaluation system.
  • the measured quantities (integrated) or summed up and / or data and / or signals for the rotation and / or axial displacement are transmitted or transmitted to the aforementioned state recognition and condition monitoring system.
  • the further detection for example, the detection of any existing maintenance requirements or any existing errors, takes place according to the aforementioned comparison within the state recognition and condition monitoring system and / or within the IT and electronics system and / or optionally within a central or control computer.
  • Fig. 2 is a detail of Figure 1 in an enlarged view.
  • FIG. 3 shows a modified embodiment of the invention in a representation corresponding to FIG. 2
  • FIG. 4 shows an embodiment of the invention which is again modified by way of example in a representation corresponding to FIG. 2;
  • FIG. 3 shows a modified embodiment of the invention in a representation corresponding to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows an embodiment of the invention which is again modified by way of example in a representation corresponding to FIG. 2;
  • FIG. 3 shows a modified embodiment of the invention in a representation corresponding to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows an embodiment of the invention which is again modified by way of example in a representation corresponding to FIG. 2;
  • FIG. 5 shows a modified embodiment of the invention, exemplifying the possible introduction or attachment locations (A; B; C) for the sensor system (S) according to the invention in the housing part of the worm or
  • Figure 6 shows an example of a sine wave signal from a sensor in the housing orthogonal to the longitudinal axis the worm shaft is detected, wherein the distance of the sensor-fixed point on the worm shaft to the sensor behaves sinusoidally, and wherein this sinusoidal shape continuously returns, so that by a to the sensor connected or connectable electronics or evaluation device always has the nominal distance between the fixed point on the worm shaft and the sensor precalculated;
  • Fig. 7a is a schematic representation of the integration of the invention
  • Pivoting drive or worm gear system in a vehicle assembly in conjunction with the maintenance-optimized state recognition system
  • Fig. 7b is a schematic representation of the integration of the invention
  • Fig. 8a is a perspective view of the integration of the invention
  • Pivoting drive or worm gear system in a machine which e.g. used to adjust the solar panels of a solar system;
  • Fig. 8b shows a further, schematic example for the integration of the swivel drive or worm gear system according to the invention in a machine, e.g. a wind turbine or small wind turbine; 9a is a modification of the invention Schwenkantriebs- or
  • Worm gear system in a heavy version, i. with two connected drives, in elevation.
  • Fig. 1 and 2 arrangement shows a broken section along the main plane of a pivot drive according to the invention.
  • 1 Of the Swivel drive 1 serves to connect two different machine or system assemblies by exactly one axis rotatable, but otherwise immovable. Each of these two different machine or plant assemblies is connected to an annular connecting element of the swivel drive 1, in particular by screwing, of which in Fig. 1, a connecting element or worm wheel 2 can be seen, which carries a toothing 3 on its outer periphery.
  • the thread 4 meshes with a worm or worm shaft 5 with a longitudinal axis 6 extending approximately tangentially to the toothing 3 in the tooth engagement point, which axis otherwise runs in or parallel to the main plane of the pivot drive 1.
  • This screw 5 is in turn driven by a drive motor 7, the output shaft 8 is rotatably connected to the screw 5, in particular by insertion into a frontal recess 9 of the screw fifth
  • the part 10 surrounds the screw 5 as a housing 12 along its entire length to protect its thread 4 from contamination by dirt and other particles.
  • the swivel drive 1 has a second, annular connection element, which is rotatable relative to the first, annular connection element 2. Since the arrangement is mid-free, the two connection elements 2 are mounted on each other via at least one circumferential row of rolling elements. This bearing is designed such that it can absorb tilting moments and axial forces between the two connection elements 2, so that the worm shaft 5 meshing with the toothed connection element 2 only senses the torque of this connection element 2, while tilting moments occurring between the two connection elements 2 and / or Axial mechanism be kept away from the screw 5.
  • the second, untoothed connecting element are at least two different ways of construction:
  • the second, untoothed connection element lies radially outside the first, toothed connection element 2.
  • the support (s), ie the raceways must (in the direction of the axis of rotation of the main bearing of the pivot drive 1 with respect to the toothing 3 in the axial direction be offset, ie up and / or down.
  • the second, untoothed connection element may be formed as a housing part 13 of the overall housing 14, namely as an annular housing part 13, which surrounds the toothed connection element 2 on its outer side.
  • the housing parts 10; 12; 13 are connected to a single, inherently rigid housing 14 or preferably integrally integrated.
  • the second, untoothed connection element is radially within the first, toothed connection element 2.
  • the storage (s), ie the raceways, be arranged at the level of the toothing 3, ie centrally or upwards or moved down.
  • the second, untoothed connection element does not form an immediate part of the swivel drive overall housing 14, but is with its annular housing part 13, which surrounds the toothed connection element 2 on its outer side, by a distance from an end face of the toothed connection element 2 running, annular plate connected.
  • the housing parts 10; 12; 13 connected to a single, rigid housing 14 or preferably made in one piece.
  • the surrounding the screw 5 housing part 10; 12 preferably has a cylindrical shape, rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis 6 of the screw 5, apart from the contact area with the toothed connection element 2 surrounding housing part 13, where the housing part 12 gives up its cylindrical shape in favor of the housing part 2.
  • the thus partially cylindrical housing part 12 for the screw 5 has two front ends 16; 17, wherein at the end 16 of the drive motor. 7 is flanged.
  • the opposite end 17 can od for the Anschiuss a brake or a tachogenerator.
  • a local adapter piece 18 may be provided with a bolted to the screw 5 spacers and a defined opening in the center for receiving a rotary terminal of a brake or a tachometer generator.
  • the respective adapter 18 may have at its peripheral end an annular, closed by a thin, removable cover plate mounting flange 19.
  • the thread 4 surrounds the screw 5 only in the central region where it meshes with the toothing 3; the two end portions 20; 21 of the worm shaft 5 are smooth or rotationally symmetrical and serve, inter alia, the bearing of the worm shaft 5 by means of rolling bearings 22. Furthermore, the worm shaft between its threaded portion 4 and the end bearing portions 22 have at least one gradation 23, such that the peripherally adjoining shaft portions 20th ; 21 have a smaller diameter than the proximally of the gradation 23 lying wave region 24; 25.
  • gradations 23 are based in the direction of the longitudinal axis 6 via disc springs 26 or plate spring packets 26 to a respective end flange 27; 28 of the housing part 12 from, so that the worm shaft 5 is limited relative to the surrounding housing part 12 in the direction of its longitudinal axis 6 adjustable, but is centered in free state by external forces through the two cup springs 26 or disc spring assemblies 26 in a central zero position.
  • the worm shaft 5 is located on the worm shaft 5 in a shaft portion 24; 25 between the threaded portion 4 and an adjacent gradation 23, preferably in the region of the motor end 7 facing away from the shaft end 20, a deviating from the rotational symmetry inhomogeneity.
  • This can be formed, for example, as an all-round recess or as an approximately radial blind hole in the shaft body 5.
  • This may in particular be a reference body 29 in the form of a small magnet. This can either have only a short extension, in particular if it is accommodated in a bore, or the circumference on a larger Surround angle, preferably by 180 ° or 136 ° when it is received in an all-round recess.
  • At least one sensor 15 cooperates with this reference body 29 and emits a signal at its output terminals 30 whenever the reference body 29 is in its vicinity.
  • phase offset can be determined with this arrangement, not only the position of the worm shaft 5 to 136 °, but also the respective direction of rotation.
  • the longitudinal extent of the reference body 29 should correspond at least approximately to the length of the entire adjustment range of the shaft 5 in the axial direction, so that the measurement result does not suffer from an axial displacement of the shaft 5. With this arrangement, therefore, the rotational position and direction of the worm shaft 5 can be determined independently of the transmitted torque.
  • At least one further recess that is to say an all-round groove, for example of rectangular or trapezoidal cross-section, tapering towards the base of the groove, may be present for the purpose of scanning by other sensors.
  • This groove does not necessarily have a magnetic body, but can itself serve as a reference body. Of course, it could also be arranged all around running magnets.
  • this second reference body surrounds the worm shaft 5 completely and in the most homogeneous possible manner.
  • two further sensors cooperate with such a reference body, which, however, are arranged in such a way that each is located above a respective side edge of the groove.
  • the worm shaft 5 now shifts under the influence of a torque to be transmitted to the toothed connection element 2, then the groove lying symmetrically between the two sensors in the central zero position of the worm shaft 5 approaches one of the two sensors and moves away from it simultaneously others. As a result, one sensor will sense an approach and the other one will sense a distance and continue reporting. By the extent of this Displacement, the axial displacement of the worm shaft 5 and thus the axial force to be applied by this, so the introduced to the toothed connection element 2 torque can be determined.
  • the sensors 15 and reference bodies 29 for the rotational position and direction may, for example, be arranged in the region 24 of the worm shaft 5, the sensors and reference bodies for the torque at the region 25 beyond the thread 4.
  • FIGS. 3 and 4 show that the reference body 29 can also be arranged in the region of an end face 31 of the worm shaft 5, in particular on the end face 31 facing away from the drive motor 7.
  • the reference body may be embedded in the end face 31 as seen in FIG. 3 or attached to the surface thereof, as seen in FIG.
  • the sensor in question or the affected sensor 15 can then be arranged either in an outer jacket of a local adapter 18, this through to the cavity to the shaft 5 through, as seen in Fig. 3, or the sensor 15 can in a this frontally fastened fastening flange 19, as shown in Fig. 4.
  • a plurality of reference bodies and / or reference grooves can be arranged radially in each other in these cases, with appropriately aligned sensors.
  • a storage and optionally preprocessing of output signals of the sensors 15 is carried out by an electronic module or an electronic circuit, preferably an externally mounted evaluation system E, which is integrated in a further embodiment of the invention with the pivot or worm drive 1 according to the invention or at this or its Housing 12; 13; 14 can be fastened, for example in a screwed to the housing 14 box.
  • Fig. 5 shows in a similar manner as in Fig. 1 is a broken section along the main plane of a pivot drive or worm gear system or swivel drive 1 according to the invention.
  • Fig. 1 is a broken section along the main plane of a pivot drive or worm gear system or swivel drive 1 according to the invention.
  • the teeth 3 meshes the thread 4 a worm or a worm shaft 5 with a tooth engagement point approximately tangential to the Gearing 3 extending longitudinal axis 6, which otherwise runs in or parallel to the main plane of the pivot drive 1.
  • This screw 5 is in turn driven by a drive motor 7, the output shaft 8 with the worm 5 is rotatably connected.
  • Well marked are several receptacle or mounting locations A; B; C for sensors.
  • a sensor arranged in one of these locations B is oriented orthogonally to the longitudinal axis 6 and serves to sense or detect the movement of the worm 5, provided that a corresponding sensor 15 has been introduced into this location B.
  • a second of these locations A lies in the direction of the longitudinal axis 6 of the screw 5 and serves to sense or detect the axial position or movement of the screw 5, if at / in this location A, a corresponding sensor 15 is introduced.
  • the latter two sensors 15 are used to detect and monitor the movement of the screw 5.
  • FIG. 6 shows, by way of example, one of those signals or data or measured variables which, upon rotation of the worm shaft 5, can be detected by a sensor 15 at the point of introduction B orthogonal to the longitudinal axis 6 of the worm 5.
  • a sensor 15 for example, firmly screwed into a sensor bore S in the housing 12, sees that the distance between the point fixed by the sensor and the worm shaft 5 to the sensor 15 is sinusoidal. Since this sinusoidal shape is constantly returning, the setpoint distance between the fixed point on the worm shaft 5 and the sensor 15 at location B can always be precalculated by means of an electronics or evaluation device E connected or connectable to the sensor 15.
  • FIGS. 7a and 7b each show schematically very similar structures of a system or machine 38 or a vehicle assembly 34, which is equipped with the swivel drive or worm gear system or swivel drive 1.
  • one or more sensors 1 5 are respectively coupled or connected to an evaluation device E by means of an electrical-alternatively an optical-line L, alternatively via radio or wireless connection LW.
  • the measured variables or data or signals 33 detected or sensed by the sensors are forwarded.
  • these measured variables or data or signals 33 within the evaluation device E are further processed by computer technology, optionally filtered and / or amplified.
  • the distance between swivel drive 1 and evaluation E may be only a few centimeters.
  • the distance between slew drive 1 and evaluation device E can also be many meters, even hundreds of meters.
  • the situation is similar with the IT and electronic system 35, for example in the form of a diagnostic computer or a maintenance device, possibly including software or a condition monitoring system CMS.
  • this is connected to the evaluation device (s) E either by means of at least one electrical - alternatively an optical - line L, alternatively even via radio or wireless connection LW.
  • this IT and electronic system 35 for example in the form of a diagnostic computer or a maintenance device, possibly including software or a condition monitoring system CMS, is coupled directly to an experience or knowledge database 37, as in FIGS. 7a and 7b Fig. 7b shown schematically.
  • the IT and electronics system 35 and / or the experience or knowledge database 37 with a Central or control computer 36 connected.
  • This central or control computer 36 can either be mounted or built in the immediate vicinity of the rotary drive or Schneckenengetriebesystems- or swivel drive device 1, or even many miles away. According to FIG.
  • This central or control computer 36 can stand, for example, on the edge of a wind turbine field and thus the data of one, two, three, four, ... ten, ... fifteen, ... to "n" with Schneckenengetriebesystems- or , W 201
  • a central or control computer 36 can stand, for example, on the edge of a solar system field and thus the data of one, two, three, four, ... ten, ... fifteen, ... to "n" with worm gear systems or swivel drive devices Detect 1 equipped solar systems and thus centrally monitor and / or control.
  • FIG. 9 a and FIG. 9 b also show the vorgenante Schwenkantriebsoder worm gear system 1 for installation in a system or machine 38 or as an assembly of a vehicle 34, respectively in a perspective view.
  • this thread 4 meshes with a connection element 2, preferably with a worm wheel 2, via a toothing 3 engaging in the screw thread 4.
  • That connection element 2 or worm wheel 2 is at least two-sided enclosed by a housing 14 or fully closed. This can be, for example, a metallic cast or forged housing.
  • the connecting element 2 or worm wheel 2 by means of rotary joint (s) or rolling bearing (s) 40 against the housing 14 indirectly or directly supported.
  • a rotary joint (s) or rolling bearing (s) 40 By using a rotary joint (s) or rolling bearing (s) 40, however, the connection element 2 is mounted internally rotatable.
  • the housing 14 also provides one or more receiving and / or mounting location (s) C; S for sensors or sensors 15 before.
  • connection element e.g. worm
  • Motor housing 12 housing part / section
  • end region 22 storage e.g. mechanically
  • state detection and condition monitoring system e.g. electronic 37
  • Experience or knowledge database e.g. electronic, computer-aided
  • evaluation device E evaluation system, evaluation device
  • LW wireless connection e.g. Radio L line, e.g. electrical

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein wartungsoptimiertes Schwenkantriebsoder Schneckengetriebesystem zur Installation in einer Anlage bzw. Maschine oder als Baugruppe eines Fahrzeuges, aufweisend eine Schneckenwelle und ein in diese Schneckenwelle eingeformtes oder eingearbeitetes Schraubengewinde, sowie ein mit diesem Schraubengewinde kämmendes Schneckenrad, das über eine in das Schraubengewinde eingreifende Verzahnung mit der Schneckenwelle kämmt, wobei das Schneckenrad durch ein geschlossenes Gehäuse geschützt ist und innerhalb dieses Gehäuses mittels Wälzlagerungen verdrehbar gelagert ist, wobei mindestens eine Ring- oder Planfläche des Anschlusselementes oder des umgebenden Gehäuses zur Anbringung an benachbarte Anschlusskonstruktion(en), beispielsweise mittels kranzartig angeordneten Verschraubungen des Anschlusselementes an ein mit Befestigungsbohrungen versehenes Maschinen-, Fahrzeug-, oder Anlagenteil, vorgesehen ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Schneckenwelle von einem Gehäuseteil geschützt ist, wobei dieser Gehäuseabschnitt einen oder mehrere Aufnahme- oder Befestigungsort(e) für Sensoren bzw. Sensorik vorsieht, zur Erfassung von Messgrößen oder Daten oder Signalen der Schneckenwelle, insbesondere von Überlast- und/oder Positions- und/oder Lagemessgrößen entlang oder orthogonal zu deren Längsachse, alternativ oder zusätzlich für Sensorik zur Erfassung weiterer Messgrößen, beispielsweise des Anschlusselementes. Ein entsprechendes Verfahren zur Zustandsbasierten Wartung oder Wartungsoptimierung wird ebenso bereitgestellt.

Description

Wartungsoptimiertes Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem, Verwendung desselben in einer Maschine, Anlage oder einem Fahrzeug
sowie Verfahren zum Betrieb desselben
Die Erfindung betrifft ein wartungsoptimiertes Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem, vorteilhafterweise zur Installation in einer Anlage bzw. Maschine oder als Baugruppe eines Fahrzeuges, aufweisend mindestens eine Schneckenwelle und wenigstens ein in diese Schneckenwelle eingeformtes oder eingearbeitetes Schraubengewinde, sowie ein mit diesem Schraubengewinde kämmendes Anschlusselement, vorzugsweise welches ausgeprägt ist als ein Schneckenrad das mindestens über eine in das Schraubengewinde eingreifende Verzahnung mit der mindestens einen Schneckenwelle kämmt, wobei das wenigstens eine Anschlusselement durch ein zumindest zweiseitig geschlossenes oder vollgeschlossenes Gehäuse, beispielsweise ein metallisches Guß- oder Schmiedegehäuse, geschützt ist und innerhalb dieses Gehäuses, insbesondere mittels Drehverbindung(en) oder Wälzlagerung(en), verdrehbar gelagert ist, wobei mindestens eine Ring- oder Planfläche des Anschlusselementes oder des umgebenden Gehäuses zur Anbringung an benachbarte Anschlusskonstruktion(en) beispielsweise mittels kranzartig angeordneten Verschraubungen des Anschlusselementes an ein mit Befestigungsbohrungen versehenes Maschinen-, Fahrzeug-, oder Anlagenteil, vorgesehen ist. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf ein Schneckengetriebe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, sowie auf bevorzugte Verwendungen desselben und auf dessen Betriebsweise.
Wesentliche Bestandteile eines Schneckengetriebes sind wenigstens eine Schnecke, also eine mit einem Außengewinde versehen Welle, sowie ein mit dieser Schnecke bzw. deren Gewinde kämmenden Schneckenrad, also einem ggf. schräg verzahnten Zahnrad. Ist an einer Schnecke ein Antriebsmotor angekuppelt oder unmittelbar ankuppelbar, so spricht man üblicherweise von einem Schwenktrieb, also einer Antriebseinheit zum Schwenken eines Maschinen- oder Anlagenteils od. dgl. Solche Schneckengetriebe bieten im Allgemeinen gleichzeitig eine Änderung der Drehrichtung bzw. der Richtung der Drehachse sowie eine Untersetzung der Drehzahl zwischen einem antreibenden und einem angetriebenen Maschinenteil. Die damit verbundene Drehmomentübersetzung erlaubt es, mit Antriebsmitteln kleinerer Leistung schwere Fahrzeug- oder Anlagen- bzw. Maschinenteile zu drehen oder zu schwenken.
Es gibt überdies selbsthemmende Schneckengetriebe, welche gleichzeitig als Stillstandsbremse verwendet werden können. Aufgrund dieser vorteilhaften Eigenschaften werden solche Schneckengetriebe häufig bei Schwerlastantrieben verwendet, wo große Kräfte und Drehmomente auftreten, beispielsweise in Baumaschinen und -fahrzeugen, Kränen, Abbruchgeräten, Windkraftanlagen, etc. Bei derartigen Fahrzeugen, Maschinen und Anlagen besteht allerdings die Gefahr eines starken Verschleißes, unter anderem auch deshalb, weil bei solchen Anwendungen oftmals nicht restlos beherrschbare Naturkräfte einwirken wie große Gewichtskräfte, Neigungskräfte, Windkräfte, etc.
Daraus können Betriebszustände resultieren, welche nicht unerheblichen Einfluss auf den Verschleiß des betreffenden Schneckengetriebes haben. Dazu kommt, dass auch der absolute Überrollwinkel oftmals in weiten Grenzen schwanken kann, woraus sich ebenfalls eine vorzeitige Alterung bestimmter Elemente des Schneckengetriebes ergeben kann.
Der solchermaßen auftretende Verschleiß ist insbesondere wichtig im Hinblick auf das Wälzkörper-Laufbahnsystem, aber auch hinsichtlich der Verzahnung des Schneckenrades und/oder des Schneckengewindes. Während für Ersteres vor allem der absolut zurückgelegte Überrollwinkel relevant ist, leidet die Verzahnung oder das Gewinde vor allem unter einer häufigen oder permanenten Drehmomentbelastung des Schneckengetriebes.
Im Stand der Technik wird den unterschiedlichsten in der Praxis anzutreffenden Belastungsfällen vor allem dadurch Rechnung getragen, dass die Wartungsintervalle genügend kurz gewählt werden, um damit das Gros der Schneckengetriebe ausreichend zu überwachen. Dennoch ist diese Maßnahme nicht wirklich zufriedenstellend. Denn einerseits erfordert eine Wartung mit Inspektion meistens die Demontage und das Zerlegen eines Schneckengetriebes samt dessen Lagers, um den Zustand der Verzahnung, insbesondere aber auch der ansonsten nicht zugänglichen Laufbahnen, erkennen zu können.
Dies ist bei manchen Anwendungen mit einem extremen Aufwand verbunden. Beispielsweise bei Windkraftanlagen, wo ein Ausbau der Rotorlager und Blattlager in luftiger Höhe nur mit einem erhöhten Personal- und Zeitaufwand zu bewältigen ist, insbesondere auch deshalb, weil Windkraftanlagen häufig an schlecht zugänglichen Stellen aufgebaut sind wie im Offshore-Bereich, auf Gipfeln od. dgl. Selbst beim Ausbau eines Schwenktriebes in einem Bagger od. dgl. ist dieser für einen oder meistens sogar mehrere Tage stillgelegt. Solche wartungsbedingten Stillstände kosten in der Praxis teilweise viel Geld. Andererseits kann es sogar trotz enger Wartungsintervalle vorkommen, dass ein durch übermäßige Beanspruchung erhöhter Verschleiß eine Reparatur bereits vor dem nächsten Wartungstermin erfordert. Solchenfalls wird das aufgetretene Problem meist zu spät erkannt, nämlich erst beim vorzeitigen Ausfall des Gerätes. Ebenso nachteilig ist, dass Prüfung selbst der vorgenannten engen Wartungsintervalle stets von menschlichem Personal durchgeführt werden muss, welches die Anlage oder Vorrichtung inspiziert oder auf Funktionstauglichkeit prüft. Selbst wenn im erwünschten Falle bei einer solchen Inspektion oder Prüfung keine Beschädigung oder kein Verschleiß oder Defekt an der Anlage oder Vorrichtung festgestellt werden kann, fallen Kosten für die Wartung, zumindest in Form von Wartungspersonalzeitkosten, an.
Aus den Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, ein gattungsgemäßes Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebe derart auszubilden, dass mit einem geringeren Aufwand, und vor Allem mit höherer Aussagegenauigkeit als dies im vorgenannten Stand der Technik möglich ist, der Verschleißgrad des Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebes festgestellt werden kann. Die Lösung dieses Problems gelingt dadurch, dass innerhalb eines ersten, das Schneckenrad umgebenden und schützenden Gehäuseabschnitts und/oder innerhalb eines zweiten, die Schnecke umgebenden und schützenden Gehäuseabschnittes wenigstens ein Sensor festgelegt ist zur permanenten Erfassung wenigstens einer für den Verschleißzustand des Schneckengetriebes relevanten Information über wenigstens ein bewegtes Teil des Schneckengetriebes, nämlich über die Schneckenwelle und/oder über das als Anschlusselement ausgebildete Schneckenrad, insbesondere zur Erfassung einer Information über die Position und/oder Lage der Schneckenwelle oder des Schneckenrades relativ zu dem betreffenden Gehäuseabschnitt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden Sensorikkomponenten verwendet, idealerweise im Zusammenspiel mit einem Zustandserkennungs- und Überwachungssystem für verschleißende Komponenten, beispielsweise die Schneckenwelle und/oder das Schneckenrad eines Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystems, welche idealerweise durch „Zentralkontrolle bzw. - Überwachung" oder durch „Fernwartung bzw. -Überwachung" die bisherige turnusmäßige Wartung von Anlagen oder Vorrichtungen der Gattung der Schneckengetriebe in gewissem Maße obsolet werden lassen.
Indem dabei wenigstens ein zweiter Gehäuseabschnitt zur Aufnahme der wenigstens einen Schneckenwelle innerhalb einer von der Schneckenradachse aufgespannten und von der Schneckenwelle lotrecht durchsetzten Ebene einen maximalen Abstand zu der Lagerhauptachse aufweist, der größer ist als der halbe Außendurchmesser des ersten, das Schneckenrad beherbergenden Gehäuseabschnitts, so ist der die Schnecke umgebende Gehäuseabschnitt auf dessen gesamter Länge von außen zugänglich und bietet also optimale Voraussetzungen für den Anbau eines oder mehrerer Sensoren. Ferner wird das verzahnte Schneckenrad-Anschlusselement des erfindungsgemäßen Schwenk- oder Schneckengetriebes aus einem ringförmigen Grundkörper gebildet, welches mit einer unmittelbar eingeformten oder eingearbeiteten Verzahnung sowie mit wenigstens einer in den Grundkörper unmittelbar eingeformten oder eingearbeiteten Laufbahn versehen ist, wobei an dieser Laufbahn Wälzkörper direkt entlanglaufen, sowie mit wenigstens einer ebenen, in den Grundkörper unmittelbar eingeformten oder eingearbeiteten Anschlussfläche zur Anlage an einer ebenen Kontaktfläche des betreffenden Maschinen- oder Anlagenteils versehen ist, sowie mit mehreren, kranzförmig um die lichte Öffnung verteilt angeordneten und in den Grundkörper unmittelbar eingeformten oder eingearbeiteten Befestigungsbohrungen, deren Längsachsen die betreffende Anschlussfläche lotrecht durchsetzen. Dabei ist das unverzahnte Anschlusselement aus einem ringförmigen Grundkörper gebildet und mit wenigstens einer unmittelbar eingeformten oder eingearbeiteten Laufbahn versehen, woran Wälzkörper direkt entlanglaufen, sowie mit wenigstens einer ebenen, in den Grundkörper des unverzahnten Anschlusselements unmittelbar eingeformten oder eingearbeiteten Anschlussfläche zur Anlage an einer ebenen Kontaktfläche des betreffenden Maschinen- oder Anlagenteils. Darüber hinaus weist die Erfindung mehrere kranzförmig um die lichte Öffnung verteilt angeordnete und in den Grundkörper des unverzahnten Anschlusselements unmittelbar eingeformte oder eingearbeitete Befestigungsbohrungen auf, deren Längsachsen die betreffende Anschlussfläche lotrecht durchsetzen, wobei im Bereich der Schnecke wenigstens ein Sensor zur permanenten Erfassung der Dreh- und/oder Verschiebe-Position der Schnecke vorgesehen ist, sowie eine Auswertungseinrichtung, um den Absolutwert des gemessenen Dreh- oder Verschiebeweges zu bilden, gegebenenfalls ebenso um diesen aufzuintegrieren.
Bei einem solchen Schneckengetriebe handelt es sich um eine von Fachleuten häufig als Schwenktrieb bezeichnete Baugruppe, welche heutzutage meistens vollständig gekapselt, also von einem Gehäuse umschlossen ist, um Umwelteinflüsse wie bspw. korrodierende Seeluft, Schmutzpartikel, etc. von den sensiblen Bauteilen möglichst fernzuhalten. Als sensible Bauteile im Hinblick auf Verschleissanfälligkeit sollen im Folgenden vor allem die Wälzkörper, deren Laufbahnen sowie die Verzahnung des ringförmigen Schneckenrad- Anschlusselementes und das Gewinde der Schnecke oder der Schneckenwelle betrachtet werden.
Von außen zugänglich sind üblicherweise vor allem zwei zueinander konzentrische, ringförmige Anschlusselemente mit zueinander parallelen, jedoch voneinander abgewandten, ringförmigen Anschlussflächen zur Verbindung mit je einer von zwei gegeneinander verdrehbaren Anlagen- oder Maschinenteilen, femer je ein Anschluss für den Rotor und den Stator eines Antriebsmotors für die Drehverstellung der beiden ringförmigen Anschlusselemente gegeneinander, sowie ggf. ein weiterer Anschluss für einen Tachometer, ein Potentiometer, eine Vorbaubremse oder gar eine Permanentbremse od. dgl.
Ein solcher Schwenktrieb vereinigt eine Mehrzahl von anwendungstechnisch vorteilhaften Eigenschaften: Eine integrierte, d.h. gehäuseinterne, Lagerung sorgt für eine Parallelausrichtung der beiden Anschlussflächen und damit für eine präzise Parallelführung eines aufgesetzten Anlagenelements gegenüber einem Fundament, Chassis od. dgl., sodass weitere Führungs- oder Lagerungselemente entbehrlich sind. Mittels eines anschließbaren Motors kann der Relativdrehwinkel oder gar die Relativdrehzahl zwischen den beiden angeschlossenen Anlagenteilen genau eingestellt werden. Der Motor oder Antriebsmotor wird üblicherweise drehfest mit der Schnecke eines Schneckengetriebes gekoppelt, dessen mit der Schnecke kämmender, ringförmiger Zahnkranz nicht an einem Schnecken-Rad, sondern am Umfang eines Schnecken-Rings, nämlich an einem der beiden, ringförmigen Anschlusselemente, umlaufend angeordnet ist, damit der Motor auf jenen drehverstellend einwirken kann.
Eine solche Anordnung sorgt nicht nur für eine Drehmomentübertragung, sondern gleichzeitig auch für eine Drehmomentverstärkung, während gleichzeitig die Drehzahl untersetzt wird. Dies wiederum hat mehrere entscheidende Vorteile:
Zum Einen kann ein herkömmlicher Motor mit einer vergleichsweise hohen Nenndrehzahl und einem relativ niedrigen Nenndrehmoment verwendet werden, weil durch die Untersetzung des Schneckentriebs beide Größen in für einen Schwerlastantrieb günstige Bereiche transformiert werden.
Andererseits kann ein derartiges Schneckengetriebe leicht selbsthemmend gestaltet werden, d.h., große, ja selbst sehr große, durchziehende Lastdrehmomente zwischen den beiden ringförmigen Anschlusselementen können jene nicht gegeneinander verdrehen, weil der Verzahnungseingriff mit der Schnecke dies blockiert. Daher kann in vielen Fällen auf eine Bremse, insbesondere auf eine Stillstandsbremse, verzichtet werden, und auch auf eine Ansteuerung des Motors im Stillstand, so dass konstruktiver Aufwand und Energie gespart werden können. Andererseits birgt dies aber auch Gefahren:
Denn wenn theoretisch unendlich große Drehmomente zwischen den beiden Anschlusselementen blockiert werden, kann ein noch so robust ausgelegter Schwenktrieb beschädigt oder gar zerstört werden, d.h., insbesondere die in Eingriff stehenden Verzahnungs- und Gewindeflanken können beschädigt werden.
In ähnlicher Form kann durch zu große Kippmomente oder Axialkräfte die Lagerung beschädigt oder zerstört werden, insbesondere die Wälzkörper und/oder Laufbahnen.
Aufgrund dieser Zusammenhänge ist die erreichbare Betriebsdauer eines Schwenktriebs jedoch ganz entscheidend von der Art seiner Belastung abhängig. Wird dieser ständig nur mit mäßigen Dreh- und Kippmomenten und Axialkräften belastet, so dass er seine Dauerfestigkeit erreicht, kann er theoretisch unbegrenzt halten; die Betriebsdauer wird allenfalls von sekundären Parametern wie Korrosion, Verschleiß, etc. beeinflusst. Wird der Schwenktrieb jedoch öfters im Bereich seiner Nenndaten oder gar darüber belastet, so ist die Betriebsdauer begrenzt und nimmt mit dem Grad der Be- oder gar Überlastung ab. Aufgrund dessen müssen die Wartungsintervalle eigentlich in Abhängigkeit von dem jeweiligen Belastungsfall festgelegt werden, was sich jedoch in der Praxis nicht realisieren lässt, weil ein spezieller Belastungsfall mangels Messdaten normalerweise nicht neutral beurteilt werden kann. Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Belastung des konkreten Anwendungsfalles zu messen, um daraus Eckdaten zur Ermittlung des optimalen Wartungsintervalls zu gewinnen. Diesem Zweck dient ein Sensor zur Beurteilung der auf die Schnecke einwirkenden Kräfte. Denn vor allem Drehmomente zwischen den ringförmigen Anschlusselementen transformieren sich in an der Schnecke angreifenden Axialkräften, so dass Axialverschiebungen oder - kräfte an der Schnecke als Kriterium für die Drehmomentbelastung des Schwenktriebs hervorragend geeignet sind. Axialverschiebungen der Schnecke treten dabei vor allem dann auf, wenn die Schnecke zur Abmilderung von Drehmomentstößen in Axialrichtung federnd gelagert ist.
Aufgrund des Hook'schen Gesetzes ist dabei die Auslenkung der Schnecke proportional zu der axialen Verschiebekraft, mithin proportional zum Drehmoment, welches zwischen den beiden ringförmigen Anschlusselementen anliegt und von der Schnecke aufgebracht oder kompensiert werden muss, und kann somit als Maß für die Belastung der miteinander kämmenden Zahn- und/oder Gewindeflanken dienen.
Andererseits ist die Anzahl der Schneckenumdrehungen direkt proportional zu der relativen Umdrehungsanzahl der beiden Anschlusselemente, und stellt somit ein Maß für den Verschleiß der Wälzkörper und Laufbahnen dar.
Durch Aufintegrieren der an der Schnecke messbaren Parameter, der sogenannten Messgrößen, lassen sich also Aufschlüsse gewinnen über die mittlere Belastung des Schwenktriebs, insbesondere im Bereich der Zahn- und Gewindeflanken einerseits und betreffend die Wälzkörper und Laufbahnen andererseits.
Diese aufintegrierten Parameter oder Messgrößen können beispielsweise nach vorgegebenen Zeit- oder Betriebszeitintervallen über eine Tabelle in ein Schema von Belastungsbereichen einklassifiziert werden, um einen untrüglichen Aufschluss über den zu erwartenden Verschleiß im Lager zu erhalten und daraus schließlich Wartungsintervalle zu bestimmen oder aktuelle Wartungsanforderungen zu generieren. In der grundsätzlichen Fachsprache der Messtechnik wird eine solche auf Basis der gemessenen bzw. sensierten Messgrößen erfolgende Vorberechnung als„proaktive Wartung" oder als„Zustandsmonitoring" oder„Zustandserkennung" bezeichnet. In der Automobiltechnik werden beispielsweise Wartungsintervalle von Bremsbelägen oder Luftfiltern nicht mehr„fest vorgegeben", sondern von einer intelligenten Sensorik bedarfsgerecht und jeweils situationsindividuell ermittelt. Diese Art der situationsindividuellen Wartung wird im Englischen auch als „Condition Monitoring" oder„Condition Based Monitoring" bezeichnet. Durch die vorliegende Erfindung wird demnach das Schneckengetriebe mit Mechanismen zur proaktiven Wartung bzw. mit Vorrichtungen zum Zustandsmonitoring oder zur Zustandserkennung ergänzt.
Es hat sich als günstig erwiesen, dass in den Grundkörper eines oder beider Anschlusselemente wenigstens je eine Laufbahn unmittelbar eingeformt oder eingearbeitet ist, woran Wälzkörper direkt entlanglaufen. Direktes Einformen oder Einarbeiten der Laufbahnen in den jeweiligen Grundkörper hat einerseits den Vorteil, dass die Wälzkörper im Verlauf ihrer Rollbewegung niemals einen Stoß vorfinden oder gar überwinden müssen, was die Betriebsdauer deutlich steigert. Andererseits sind die Laufbahnen direkt an die Steifigkeit der Anschlusselemente gekoppelt - und diese eventuell an die Steifigkeit eines angeschlossenen Maschinen- oder Anlagenteils. Damit sind für die Wälzkörper und Laufbahnen beste Voraussetzungen geschaffen, um eine hohe Lebensdauer zu erreichen. Schließlich sind dadurch eine Reihe störender Parameter eliminiert, so dass die Relation zwischen gemessener Belastung einerseits und zu erwartendem Verschleiß andererseits ziemlich genau vorhersagbar ist, wodurch mithin Wartungsintervalle oder Wartungsanforderungen mit einer hohen Genauigkeit ermittelt bzw. generiert werden können.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass wenigstens eine Laufbahn und/oder die Verzahnung des verzahnten Anschlusselements und/oder das Gewinde der Schnecke gehärtet ist, vorzugsweise oberflächengehärtet, insbesondere induktiv gehärtet. Auch diese Maßnahme verbessert einerseits die zu erwartende Betriebsdauer und schützt gleichzeitig die sensiblen Elemente des Schwenktriebs vor unvorhergesehenen Schäden, so dass der berechnete Verschleißgrad dieser Teile nicht durch unvorhergesehene Ereignisse beeinflusst wird.
Die Wälzlagerung sollte 20 Wälzkörper oder mehr aufweisen, vorzugsweise 35 Wälzkörper oder mehr, insbesondere 35 Wälzkörper oder mehr. Durch eine große Anzahl von Wälzkörpern verteilen sich beispielsweise Kippmomente, aber auch Axialkräfte, stets auf mehrere Wälzkörper - der einzelne Wälzkörper wird entlastet und geschont und unterliegt somit nur dem allgemeinen Verschleiß, welcher sich anhand der Anzahl der Überrollungen bestimmen lässt. Aus einem ähnlichen Grund sollte die Verzahnung des verzahnten Schneckenrad- Anschlusselements 20 Zähne oder mehr aufweisen, vorzugsweise 35 Zähne oder mehr, insbesondere 35 Zähne oder mehr. Dadurch kann der Eingriffsbereich auf mehrere Zahn- und Gewindeflanken-Paarungen verteilt werden, insbesondere wenn die Schnecke ein- oder beidseitig des Eingriffspunktes eine sogenannte Globoidverzahnung aufweist, im Englischen auch als „Hourglass" bezeichnet. Der Schneckengrundkörper fügt sich dann dem Schneckenring optimal an. Ferner empfiehlt die Erfindung, dass pro Anschlusselement 8 Befestigungsbohrungen vorgesehen sind oder mehr, vorzugsweise 12 Befestigungsbohrungen oder mehr, insbesondere 20 Befestigungsbohrungen oder mehr. Mit einer entsprechend großen Zahl von Verschraubungen wird das betreffende Anschlusselement gleichsam mit der Anschlusskonstruktion vereinigt, d.h., beide Teile steifen sich gegenseitig aus.
Damit ist die Gefahr von Verwindungen eines ringförmigen Anschlusselements so weit als möglich reduziert, und die Wälzkörper finden optimale Betriebsbedingungen vor, so dass die Gefahr unvorhersehbarer Beeinträchtigungen oder gar Beschädigungen minimiert ist.
Bei einer Anordnung der Befestigungsbohrungen des verzahnten Anschlusselements in radialer Hinsicht zwischen der rundum laufenden Verzahnung einerseits und einer Laufbahn wenigstens einer Wälzkörperreihe andererseits können alle über diese Konstruktionsmittel eingeleiteten Kräfte und Drehmomente innerhalb einer gemeinsamen Ebene ausgetauscht werden. Dadurch können die einzelnen Kräfte und Drehmomente weitestgehend entkoppelt werden und sind dann anhand der über die Schnecke abgreifbaren Parameter oder Messgrößen besser berechenbar.
Weitere Vorteile lassen sich dadurch erzielen, dass wenigstens eine Laufbahn zur Lagerung der Schneckenwelle direkt in den Wellengrundkörper eingeformt oder eingearbeitet ist. Dadurch ergibt sich eine auf die wesentlichen Elemente reduzierte Anordnung: Ein Anschlusskörper ist mit dem Gehäuse des Schwenktriebs drehfest verbunden oder gar vereinigt, d.h. integriert; der andere Anschlusskörper ist über wenigstens eine Reihe von Wälzkörpern an dem ersten Anschlusskörper drehbar gelagert und mit einer vorzugsweise rundum laufenden Zahnreihe bestückt; der Wellenkörper ist über wenigstens eine Reihe von Wälzkörpern - vorzugsweise deren zwei - an dem Gehäuse gelagert und kämmt über sein Gewinde mit der Zahnreihe des zweiten Anschlusskörpers. Indem auf gesonderte Lagerbauteile, beispielsweise Lagerringe, Laufringsegmente od. dgl. verzichtet wird, ist die Wahrscheinlichkeit von lagerinternen Verformungen minimiert, die Verhältnisse werden überschaubar und berechenbar. Hierzu trägt insbesondere auch eine folgende Weiterbildung der Erfindung bei, wonach wenigstens eine Laufbahn zur Lagerung der Schneckenwelle wie auch das Schneckengewinde durch Bearbeitung eines einzigen, gemeinsamen Wellengrundkörpers gebildet ist, insbesondere durch Formgebung und/oder vorzugsweise schneidende Bearbeitung desselben.
Um den Verzahnungseingriff zwischen dem Schneckengewinde und der damit kämmenden Zahnreihe auf möglichst viele Zahn- bzw. Gewindeflanken-Paarungen zu verteilen, sollte das Schneckengewinde mehrere Umläufe aufweisen, beispielsweise vier Umläufe oder mehr, vorzugsweise sechs Umläufe oder mehr, insbesondere acht Umläufe oder mehr.
Eine weitere Maßnahme zur Verbesserung der Eingriffsverhältnisse besteht darin, den Verlauf der Gewindeverzahnung an der Schneckenwelle und/oder den Querschnitt der Zähne, insbesondere im Bereich ihrer freien Stirnseiten, gegenseitig anzupassen. Dies kann durch sog. Globoidverzahnungen oder -gewinde erfolgen. Dabei erhält die Umhüllende des Schneckenwellen-Umfangs eine in Längsrichtung der Welle konkav gewölbte Gestalt, wobei der (negative) Wölbungsradius des Schneckenwellen-Umfangs etwa dem (positiven) Radius der die vorzugsweise umlaufende Zahnreihe an dem verzahnten Anschlusselement tragenden Außenmantelfläche betragsmäßig entspricht. Andererseits kann der (negative) Wölbungsradius einer in Längsrichtung der Drehachse konkaven Wölbung an dem Außenumfang des verzahnten Anschlusselements etwa dem (positiven minimalen) Radius der Umhüllenden des Schneckengewindes an dem Eingriffspunkt entsprechen. Durch diese Maßnahmen werden die Gewinde- und Zahnflanken entlastet und geschont, der Verschleiß wird geringer und berechenbarer.
Ein die Kräfte und/oder Bewegungen der Schnecke gegenüber deren Gehäuse messender Sensor sollte am Gehäuse der Schnecke festgelegt sein, und zwar derart, dass sein sensibler Bereich der Schneckenwelle zugewandt ist, um diese abzutasten bzw. deren Lage und/oder Bewegung zu erkennen.
Wenn der Sensor berührungslos arbeitet, insbesondere durch magnetische oder optische Abtastung wenigstens eines an der Schnecke festgelegten Referenzelements, so hat er selbst keinerlei Einfluss auf die Betriebsdauer des Schwenktriebs, sondern bleibt ein reiner, am tatsächlichen Geschehen unbeteiligter Beobachter. Die Messung selbst hat also keine die Betriebsdauer direkt oder indirekt verändernde oder verfälschende Wirkung auf den Schwenktrieb.
Auch eine induktive Abtastung oder Sensierung dient der berührungslosen Parameter- oder Messgrößenermittlung
Im Rahmen einer Ausführungsform der Erfindung kann ein (Winkel-) Sensor vorgesehen sein, um die Drehbewegung der Schnecke zu sensieren, woraus Rückschlüsse auf den von den Wälzkörpern überrollten Weg gezogen werden können.
Der Sensor kann beispielsweise als Magnetsensor ausgebildet sein, insbesondere als Hallsensor, welcher bevorzugt mit einem Referenzelement zusammenwirkt, um dessen Relativbewegung zu erkennen. Ein Magnetsensor kann beispielsweise auf einen in oder an der Schneckenwelle angeordneten Magneten reagieren. Zur Vermeidung von Unwuchten könnten an der Schneckenwelle auch zwei Magnete diametral gegenüber liegend angeordnet sein.
Auf Vorsprünge oder Vertiefungen der Schneckenwelle reagieren beispielsweise induktive (Näherungs-) Schalter, welche die Veränderung der Induktivität einer Spule durch einen beweglichen (Metall-) Körper in unmittelbarer Nähe messen. Zur Drehrichtungserkennung und/oder absoluten Winkelbestimmung könnten zwei oder drei derartige Sensoren verwendet werden, welche in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung gegeneinander versetzt angeordnet sein können, um auf die selben Magnetkörper, Vorsprünge oder Vertiefungen zu reagieren oder auf unterschiedliche, gegeneinander versetzt angeordnete. Bei drei, um jeweils 120° in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten Sensoren kann aus der Reihenfolge ihres Ansprechens auch die Drehrichtung erschlossen werden.
Erstreckt sich ein Referenzkörper oder -magnet etwa über den halben Umfang der Schneckenwelle, so umfasst eine Periode seines Messsignals - bei etwa konstanter Drehzahl der Schneckenwelle - jeweils einen Impuls sowie eine etwa ebenso breite Lücke. Werden zwei derartige Sensoranordnungen mit gleicher Geometrie des Referenzkörpers oder -magneten um etwa ein Viertel des Umfangs gegeneinander versetzt, so gibt es pro Periode vier voneinander unterscheidbare Phasen - je nachdem, ob das eine oder das andere Messsignal einen Impuls zeigt oder beide oder keines - und aus der Abfolge dieser Phasen kann eindeutig die aktuelle Drehrichtung erkannt werden.
Für eine derartige Anordnung müssen nicht zwei verschiedene Referenzkörper oder -magneten verwendet werden, sondern es genügt, wenn zwei gleichartige Sensoren um einen Zentrumswinkel von 90° gegeneinander versetzt sind, so dass die Sensorsignale phasenverschoben sind. Bereits ein einziger derartiger Referenzkörper von etwa der halben Umfangserstreckung kann für viele Anwendungsfälle eine für die Erfindung im Allgemeinen ausreichende Genauigkeit liefern, weil damit jede volle Umdrehung der Schneckenwelle erkannt wird. Eine eingängige Schnecke dreht sich einmal vollständig um ihre Achse, während der verzahnte Anschlussring sich um genau einen Zahn weiterbewegt.
Bei einer solchen eingängigen Schnecke ist also das Untersetzungsverhältnis ü = nA/ns = 1/z, wobei nA die Drehzahl des verzahnten Anschlusselements ist, ns bedeutet die Drehzahl der Schnecke, und z ist die Anzahl der Zähne des verzahnten Anschlusselements. Die Drehzahl ns der Schnecke ist also gleich der Drehzahl des verzahnten Anschlusselements, multipliziert mit dessen Zähnezahl: ns = nA * z.
Daher genügt im Allgemeinen die drehrichtungsabhängige Zählung der Umdrehungen der Schneckenwelle, also bei Vorwärtslauf positiv, bei Rückwärtslauf negativ, um zu erkennen, welcher Zahn sich gerade in Eingriff mit der Schnecke befindet, also die Drehmomentübertragung von der Schneckenwelle gerade leistet. Dabei ergibt sich die beteiligte Zahnflanke - also die in Drehrichtung vordere oder hintere - weniger aus einer noch genaueren Betrachtung des Drehwinkels, sondern vor allem aus der Richtung des übertragenen Drehmoments, weil jede Zahnflanke nur Druckkräfte übertragen kann.
Obzwar Magneten Kräfte ausüben, heben sich die daraus resultierenden Wirkungen im Verlaufe einer kontinuierlichen Drehung auf - ein Magnet wirkt bei Annäherung ferromagnetischen Materials anziehend in Beschleunigungsrichtung, bei anschließender Passage und Entfernung desselben anziehend in Verzögerungsrichtung. Außerdem sind diese Kräfte im Verhältnis zu den ansonsten auftretenden Kräften im Schwenktrieb vernachlässigbar gering.
Weniger aus Gründen der Genauigkeit, sondern eher zur Vermeidung von Unwuchten können anstelle eines einzigen magnetischen oder metallischen Referenzkörpers auch zwei- oder- drei- oder vier- oder noch mehr derartige Referenzkörper verwendet werden - im allgemeinen k Referenzkörper, wobei jeder Referenzkörper sich über einen Winkel von etwa 180 k erstrecken sollte, bei k = 2 also bspw. über 90°, und wobei benachbarte Referenzkörper um einen ebensolchen Winkel von etwa 1807k gegeneinander versetzt angeordnet sein sollten. Für alle k 2 ist eine derartige Anordnung näherungsweise ausgewuchtet; gleichzeitig vervielfältigt sich die Ablesegenauigkeit auf den k-fachen Wert, was vor allem bei häufig reversierenden Drehbewegungen wichtig ist, um den gesamten Überrollungsgrad möglichst genau bestimmen zu können. Denn schwankt bei einer Sensoranordnung mit k = 1 die Schneckenwelle um einen Winkel von weniger als 90° und überschreitet damit keine von dem Sensor überwachte Phasengrenze, so nimmt dieser solche kleine Bewegungen überhaupt nicht wahr, zählt sie also nicht. Bei k = 2 liegen die überwachten Phasengrenzen der Sensoranordnung in Abständen von 45°, bei k = 3 in Abständen von 30°, allgemein bei 907k. Ferner bewegt sich bei mehrgängigen Schnecken mit der Gangzahl g > 2 das verzahnte Anschlusselement pro Umdrehung der Schnecke um jeweils g Zähne weiter, so dass in diesem Falle eine genauere Erfassung des Drehwinkels ebenfalls vorteilhaft ist, um zu ermitteln, welcher der g Zähne der Schneckenringverzahnung bei einer Umdrehung der Schnecke welche Belastung erfahren hat. Aus diesem Grunde empfiehlt die Erfindung, die Anzahl k der Referenzkörper wenigstens gleich der Gangzahl g der Schnecke zu wählen, oder größer: k > g.
Eine Referenzmarke an der Schneckenwelle erscheint bei niedrigen Werten von k nicht nötig, weil diese dann kaum Zusatzinformationen liefert. Es wäre aber denkbar, einen solchen, oben beschriebenen Magnet-Sensor mit einem anders gearteten Sensor zu kombinieren, um die Langzeit-Genauigkeit zu verbessern. Es könnte sich hierbei um einen bspw. gleichartigen Sensor am Haupt-Gehäuse des Schneckentriebs handeln, welcher eine Referenzmarke an dem verzahnten Anschlusselement abtastet und somit ein Null-Signal bezogen auf den Drehwinkel des verzahnten Anschlusselements liefert, oder um einen im folgenden wiedergegebenen Sensor mit einer höheren Anzahl k von Referenzmarkierungen am Umfang der Schneckenwelle.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Sensor als optischen Sensor auszubilden, insbesondere mittels eines für Licht oder Infrarotstrahlung empfindlichen Elements wie einer Photodiode. Die in einem Lichtstrahl enthaltenen Photonen haben keine Ruhemasse und können daher keine makroskopisch wahrnehmbaren Kräfte erzeugen. Die Intensität des Lichtstrahles ist dabei vorzugsweise hoch genug, um trotz des im Schneckengetriebe vorhandenen Schmiermittels oder Fettes eindeutig identifizierbare Messgrößen zu ermitteln.
Ein optischer Sensor kann mit einem Referenzelement zusammenwirken, um dessen Relativbewegung zu erkennen, wobei das Referenzelement vorzugsweise ein an der Schnecke oder Schneckenwelle festgelegtes Element mit wenigstens einem sich hervorhebenden Reflexionsgrad umfasst. Vorzugsweise wird dabei in oder nahe dem Sensor ein Licht- oder Laserstrahl erzeugt und auf einen Bereich der Schneckenwelle gerichtet, wo sich je nach deren Drehwinkel ein Referenzelement mit wenigstens einem sich hervorhebenden Reflexionsgrad befindet oder nicht. Das dort ggf. reflektierte Licht gelangt auf ein lichtempfindliches Element, beispielsweise eine Photodiode, und löst dort einen messbaren Photostrom aus, während bei weiter gedrehtem Referenzelement das Licht eben nicht zu dem lichtempfindlichen Element reflektiert wird.
Falls bei einer derartigen Anordnung das Referenzelement in Umfangsrichtung hintereinander mehrere, voneinander beabstandete Inkrementalmarkierungen mit einem sich hervorhebenden Reflexionsgrad umfasst, kann bei einer Umdrehung der Schneckenwelle nicht nur ein einziges Schaltsignal erzeugt werden, sondern eine der Anzahl der Inkrementalmarkierungen entsprechende Anzahl, beispielsweise 350 oder 1 .000. Damit können bereits minimale Umdrehungen zuverlässig und präzise erfasst werden. Entspricht die Breite einer Markierung etwa der Breite des Abstands zwischen zwei benachbarten Markierungen, so umfasst eine Periode des Messsignals jeweils einen Impuls sowie eine etwa ebenso breite Lücke. Werden zwei gleichartige Sensoranordnungen mit gleicher Inkrementalteilung um etwa die halbe Breite einer Markierung gegeneinander versetzt, so gibt es pro Periode vier voneinander unterscheidbare Phasen - je nachdem, ob das eine oder das andere Messsignal einen Impuls zeigt oder beide oder keines - und aus der Abfolge dieser Phasen kann eindeutig die aktuelle Drehrichtung erkannt werden.
Sofern dies möglich ist, kann die Auswertungseinrichtung die Drehrichtung der Schnecke oder der Schneckenwelle ermitteln. Bei Magnetsensoren oder bei optischen Sensoren mit nur wenigen Inkrementalmarkierungen kann eine derartige Drehrichtungserkennung die Genauigkeit der folgenden Berechnungen deutlich steigern. Die Auswertungseinrichtung sollte entsprechend der Drehrichtung der Schnecke oder der Schneckenwelle den absolut zurückgelegten (Dreh-) Winkel ermitteln und aufintegrieren. Nur dieser liefert präzise den von den Wälzkörpern überrollten Weg und erlaubt also eine genaue Vorhersage des zu erwartenden Verschleißes der Wälzkörper und Laufbahnen. Wie oben bereits angedeutet, kann die Schnecke oder Schneckenwelle axial verschiebbar gelagert sein, um das Schneckengewinde und/oder die Zahnreihe an dem Schneckenrad oder Schneckenring vor Drehmomentstößen zu schützen.
Eine axial bewegliche Schnecke oder Schneckenwelle kann außerdem in axialer Richtung abgefedert sein, beispielsweise mittels wenigstens einer Druckfeder, vorzugsweise mittels wenigstens einer Tellerfeder, insbesondere mittels wenigstens einem Tellerfederpaket. Eine solche Federung setzt ein Drehmoment in eine dazu proportionale, messbare Auslenkung der Schneckenwelle in deren Längsrichtung um.
Dadurch wird es möglich, diese Auslenkung mittels eines (Weg-) Sensors zu erfassen und derart aufzubereiten, dass die Auswertungseinrichtung in die Lage versetzt ist, das Maß der axialen Verschiebung der Schnecke oder der Schneckenwelle zu ermitteln. Daraus kann das aktuell von der Schnecke auf das verzahnte Anschlusselement ausgeübte Drehmoment ermittelt werden, um die Belastung der miteinander kämmenden Elemente zu bestimmen. Bei einer in beiden Längsrichtungen federnd gelagerten Schneckenwelle besteht ferner die Möglichkeit, dass die Auswertungseinrichtung entsprechend der axialen Verschieberichtung der Schnecke oder der Schneckenwelle den absolut zurückgelegten (Verschiebe-) Weg ermittelt und aufintegriert, als Maß für die Belastung der miteinander kämmenden Elemente und infolgedessen deren zu erwartenden Verschleiß.
Der aufzuintegrierende Wert kann gewichtet werden, so dass eine drehzahl- oder drehmomentartige Überlastung mit einem erhöhten (Proportionalitäts-) Faktor stärker gewichtet wird. Auch könnte der aufzuintegrierende Wert vorzeichenabhängig aufgetrennt werden entsprechend einer Auslenkung der Schneckenwelle aus einer etwa mittigen Nullstellung in beide Axialrichtungen, um die auf unterschiedliche Flanken der Zähne einwirkenden Kräfte unabhängig voneinander zu beurteilen. Wird die Drehmomentinformation mit der Drehwinkelinformation kombiniert, kann darüber hinaus die Belastung einzelner Zähne der Schneckenradverzahnung ermittelt und bewertet werden, um Überlastungen einzelner Zähne zu erkennen und zu melden. Dies könnte beispielsweise wichtig sein bei Blattlagem für pitchgesteuerte Rotorblätter von Windkraftanlagen, bei welchen das blattseitige Anschlusselemente niemals eine vollständige Umdrehung um 360° ausführt, sondern stets nur in einem Winkelbereich von höchstens etwa 90° verstellt wird. Liegt hier der eingestellte Winkelwert zumeist bei einem bestimmten Winkel von beispielsweise 45°, so werden die bei diesem Winkel mit der Schneckenwelle kämmenden Zähne weit mehr verschlissen als die übrigen Zähne, und trotz geringer Überrollwinkel können einzelne Zähne schnell abgenutzt werden, weil der auf ein Rotorblatt einwirkende Winddruck an dem betreffenden Blattlager hohe Drehmomente hervorrufen kann. Dies zu erkennen, ist ein nicht unbeträchtlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung. Um dies zu ermöglichen, sollte die aufsummierte Anzahl der Inkrementalmarkierungen k aller vorhandener (Winkel-) Sensoren gleich oder größer sein als die Anzahl z der Zähne am Umfang des verzahnten Anschlusselements mal dem Untersetzungsverhältnis ü = nA/ns, mal der Gangzahl g der Schnecke. Dann können jedem Zahn ein oder mehrere Inkrementalmarkierungen zugeordnet werden. Da gilt ü = nA/ns = 1/z, folgt daraus wiederum die Gleichung: k > g.
Ferner kann ein mit einer einzigen Referenzmarke am Umfang der Schneckenwelle zusammenwirkender Sensor vorhanden sein, um die Anordnungen in Abständen eichen zu können bzw. die Auswirkungen„übersehener" Markierungen zu korrigieren und daraus folgende Messfehler zu minimieren. Beispielsweise könnte ein als Blattlager einer Windkraftanlage eingesetzter Schwenktrieb in windstillen Zeiten zwischenzeitlich kurz die Nullposition anhand der Referenzmarke aufsuchen und sodann die Zählung der Inkrementalmarkierungen von neuem beginnen.
Ein Speicher für den (die) aufintegrierten Wert(e) der Auswerteeinrichtung oder des Auswertesystems stellt bei Bedarf Informationen über den betreffenden Schwenktrieb zur Verfügung. Um einen Überlauf eines Speichers zu vermeiden, können nach bestimmten Zeitabständen Zwischenauswertungen vorgenommen werden, indem die aufgelaufenen Weg- und/oder Winkelwerte durch das betreffende Zeitintervall geteilt werden, um zeitlich gewichtete Mittelwerte zu erhalten. Werden zusätzlich zu diesen Mittelwerten die betreffenden Zeitwerte gespeichert - sofern diese nicht ohnehin konstant sind - so kann das relative Gewicht mehrerer solchermaßen gespeicherter Mittelwerte bei einer späteren Gesamtauswertung berücksichtigt werden.
Es besteht die Möglichkeit, Art, Dauer, Ausmaß und/oder Anzahl drehzahl- oder drehmomentartiger Überlastungen zu speichern, insbesondere deren jeweiliger Maximalwert. Damit lassen sich Aussagen über mögliche Beschädigungen des Schwenktriebs treffen, um - gesondert von dem zu erwartenden Verschleiß - gravierende Funktionsbeeinträchtigungen erkennen zu können. Eine Schnittstelle erlaubt das Auslesen gespeicherter Informationen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine drahtgebundene Schnittstelle handeln, um eine Funkschnittstelle oder um eine Datenübertragung per Infrarotsignal.
Für einen ununterbrochenen Betrieb des Sensors und der Auswerteeinrichtung bzw. des Auswertesystems sollte die erfindungsgemäße Anordnung wenigstens einen wiederaufladbaren Akku aufweisen, der die erfindungsgemäßen Komponenten ständig mit Hilfsenergie versorgt.
Ein solcher Akku kann über einen Stromanschluss oder über eine Photodiode oder über eine Spule, insbesondere im Rahmen eines Transponders, aufladbar sein.
Ein Gehäuse, welches die Schnecke und das verzahnte Schneckenrad- Anschlusselement bis auf deren Anschlussflächen vollständig umgibt und diese damit äußeren Einflüssen entzieht, ist vorzugsweise mit dem unverzahnten Anschlusselement verbunden oder integriert.
Eine weitere Konstruktionsvorschrift besagt, dass das Gehäuse, ggf. mit Ausnahme eines Ansatzes für die Schnecke, eine rotationssymmetrische, zu der Drehachse des verzahnten Schneckenrad-Anschlusselements konzentrische Gestalt aufweist. Damit können die miteinander kämmenden Elemente vollständig umgeben werden, bei gleichzeitig minimalem Platzbedarf.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Schneckengetriebes, umfassend eine Schneckenwelle mit einem in den Wellengrundkorper unmittelbar eingeformten oder eingearbeiteten, insbesondere eingeschnittenen Schneckengewinde und ein mit dieser kämmendes Schneckenrad, welches ringförmig ausgebildet ist und mit einem ringförmigen Anschlusselement eines mittenfreien Wälzlagers oder Großwälzlagers integriert ist, dessen zwei ringförmige, zueinander konzentrische Anschlusselemente über eine oder mehrere Reihen von Wälzkörpern drehbeweglich aneinander abgestützt sind und zum Anschluss an zwei gegeneinander verdrehbaren Maschinen- oder Anlagenteilen dienen, wobei der Durchmesser der kleinsten, lichten Öffnung innerhalb beider Anschlusselemente gleich oder größer ist als der halbe Mittenkreisdurchmesser der radial äußersten Wälzkörperreihe der gegeneinander verdrehbaren Anschlusselemente, zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus:
a) die Drehung und/oder Axialverschiebung der Schnecke oder Schneckenwelle wird gemessen;
b) optional kann der Messwert für die Drehung und/oder Axialverschiebung der Schnecke oder Schneckenwelle gleichgerichtet werden, falls dies nicht bereits durch die Funktionsweise des Sensors erfolgt ist, und/oder die nachfolgende Auswertung kann abhängig von dem Drehwinkel und/oder abhängig von der Verschiebungs- und/oder Drehrichtung verschiedenen Auswertepfaden zugeordnet werden, um mehrere Parameterwerte zu pflegen;
c) der/die ggf. gleichgerichtete(n) Messwert(e) für die Drehung und/oder Axialverschiebung wird (werden) aufintegriert, und/oder Maximalwerte des (der) Messwerts (-e) werden ermittelt;
d) der (die) Integralwert(e) des (der) ggf. gleichgerichteten Messwertes (-e) für die Drehung und/oder Axialverschiebung wird (werden) gespeichert, und/oder Maximalwerte des (der) Messwerts (-e) wird (werden) gespeichert.
Das besondere dieses Verfahrens ist u.a., dass der Schwenktrieb bzw. das Schneckengetriebe„selbst" eine eigene Intelligenz erhält, gegebenenfalls durch die Einbringung mindestens eines„intelligenten" Sensors (engl.:„smart sensor"), und damit in die Lage versetzt ist, sich selbst zu überwachen, insbesondere um Daten über die Betriebsweise und/oder über den aktuellen Wartungs- und Verschleißzustand seiner selbst zu sammeln für eine Beurteilung des zwischenzeitlich eingetretenen Verschleißes. Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann die vorgenannte„Intelligenz" zur Überwachung bzw. Kontrolle in einen (womöglich fernab, der Maschine oder Anlage bzw. des Fahrzeugs) lokalisierten Zentral- oder Kontrollrechner ausgelagert sein.
Die vorgenannten Daten über die Betriebsweise und/oder über den aktuellen Wartungs- und Verschleißzustand werden vorzugsweise zur Reduzierung des Speicheraufwandes und/oder der zu übertragenden Datenmengen vorab ausgewertet, beispielsweise sensorintern, um bestimmte betriebstypische Parameter zu spezifizieren, und sodann werden die solchermaßen gewonnenen Informationen gespeichert, zwecks späteren Auslesens durch das Bedienungs- und/oder Wartungspersonal.
Als Sensoren oder Sensorik im Sinne dieser erfinderischen Lehre haben sich dabei insbesondere induktive Näherungsschalter (welche auch als induktive„Initiatoren", induktive Annäherungsschalter oder Näherungssensoren oder als induktive Positionssensoren bezeichnet werden) als vorteilhaft herausgestellt, da mit einem solchen Sensor insbesondere metallische, d.h. elektrisch leitfähige, Objekte sicher und berührungslos erfasst bzw. sensiert werden können. Ein solcher induktiver Näherungsschalter kann hauptsächlich aus drei Funktionseinheiten bestehen: Erstens einem Oszillator, zweitens einer internen Auswerteeinheit und drittens einer Ausgangsstufe. Sobald an den induktiven Näherungsschalter eine Spannung angelegt wird, beginnt der vorgenannte Oszillator zu schwingen. Das dabei entstehende elektromagnetische Feld kann mittels eines Ferritkerns, in welchem sich die Spule befindet, hin zur aktiven, d.h. hin zur„zu sensierenden" oder zur„zu überwachenden" bzw. zur messtechnisch„zu erfassenden", Fläche gerichtet werden.
An oder auf dieser Fläche kann ein eigens dafür vorgesehener Referenzkörper angebracht sein. Nähert sich dieser Referenzkörper, welcher beispielsweise als ein Teil der Schnecke oder Schneckenwelle ausgeprägt ist, dem Näherungsschalter, so entzieht dies dem Schwingkreis des Näherungsschalters Energie, worauf dessen Oszillatorspannung sinkt. Eine beispielsweise nachgeschaltete Vergleicher- oder Komparatorstufe detektiert diesen Spannungsabfall und schaltet exakt beim eingestellten Schaltabstand einen Ausgangsverstärker aktiv. Ein solcher induktiver Näherungsschalter ist im Sinne der Erfindung insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass er an seinem Ausgang das schalterähnliche, binäre, Signal „Referenzkörper- bzw. -Objekt erkannt/nicht erkannt", zur Verfügung stellt. Dieses Signal kann beispielsweise via Feldbus-Schnittstelle oder alternativ via Drahtlosdatenverbindung an das vorgenannte Auswertesystem weitergeleitet werden. In einer weiteren Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung wird das Signal auch sogleich intern, d.h. in einer gegebenenfalls innerhalb des„intelligenten" Sensors vorhandenen Logik- oder Mikrocontrollerstruktur verarbeitet, sodass nur die resultierenden End-Werte bzw. Messgrößen bzw. Daten an das nachfolgende System weitergeleitet zu werden brauchen.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung werden als Sensoren bzw. als Sensorik Inkrementalgeber verwendet. Dies können Sensoren entweder zur Erfassung von Lageänderungen (linear) oder von Winkeländerungen (rotierend) sein. So kann folglich sowohl die Lage (Position) als auch die Drehrichtung der Schnecke oder Schneckenwelle sensiert oder erfasst werden.
Als sensierte, d.h. erfasste, Messgrößen, Signale und Daten kommen bei Verwendung von derartigen Inkrementalgebern im Sinne der Erfindung zum Einen eine Wegstrecke und Wegrichtung als auch zum Anderen eine Winkelveränderung und Drehrichtung der Schnecke oder Schneckenwelle in Betracht. Solche Inkrementalgeber werden auch als Drehgeber, Inkrementaldrehgeber oder Drehimpulsgeber bezeichnet.
Da derartige Inkrementalgeber im Allgemeinen - etwa im Gegensatz zu Absolutwertgebern - nach dem Einschalten der Anlage oder Maschine gegebenenfalls referenziert werden müssen, empfiehlt sich auch hier im Sinne der Erfindung die Verwendung von„intelligenten" Sensoren, welche über eine eigene Speichereinheit verfügen, sodass die einmal gelernten Referenz- bzw. Anfahrpunkte nicht mit der Abschaltung der Versorgungsspannung des Inkrementalgeber „verloren".
Um letztgenannten Nachteil zu vermindern, kann die vorliegende Erfindung auch dergestalt weitergebildet werden, dass anstatt jeweils eines Inkrementalgebers ein Absolutwertgeber verwendet bzw. eingesetzt wird.
Letztlich kann in einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ein kapazitiver Näherungsschalter, ein Näherungsschalter (Sensor), Näherungsinitiator oder Annäherungsschalter eingesetzt bzw. verwendet werden. Auch diese kapazitive Sensoren arbeiten berührungsfrei. Derartige kapazitive Näherungsinitiatoren sind im aktuellen Stand der Technik als Positionserkenner bei Werkstücken und Werkzeugen sowie in Maschinen verhältnismäßig populär. Bei manchen Näherungsschaltern sind die Sensoren und Schalter in einem Bauelement vereinigt. Vorteilhaft ist dabei, dass solche kapazitiven Sensoren auch bei nichtmetallischen oder nichtleitenden Werkstoffen reagieren bzw. funktionieren. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein solcher kapazitiver Sensor vorgeschlagen, der einen sensorinternen Oszillator aufweist, dessen frequenzbestimmende Kapazität teilweise vom zu detektierenden Medium bzw. der Umgebung gebildet wird. Bei Beeinflussung des Feldes der Sondenkapazität durch einen Nichtleiter beruht die Kapazitätsänderung auf einer Änderung der wirksamen Permittivität im Bereich der Elektroden. Der gemäß der vorliegenden technischen Lehre eingesetzte kapazitive Sensor verfügt idealerweise über eine Kalibriermöglichkeit, beispielsweise in Form eines einstellbaren Potentiometers, um die Empfindlichkeit bzw. die Schaltschwellen an die Einsatzbedingungen anzupassen.
In weiteren Ausgestaltungsformen der Erfindung lassen sich auch andere und/oder weitere Sensoren an erfindungsgemäß vorgesehenen Aufnahme- oder Befestigungsorten des Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem an- oder einbringen, beispielsweise Füllstandssensoren zur Ermittlung (und Verifikation bzw. Überprüfung) eines ordnungsgemäßen Schmiermittel- oder Ölzustands innerhalb des Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystems - oder auch Temperatursensoren zur Ermittlung (und Verifikation bzw. Überprüfung) der herrschenden Betriebstemperaturen innerhalb des, ggfs. unter Last stehenden, Gehäuses oder Gehäuseteils oder auch gar die herrschenden Temperaturen der in unmittelbarer Umgebung der mechanisch in Aktion oder im Eingriff befindlichen Komponenten.
Ebenso können sogar robuste Induktivsensoren zur Positions- und Drehzahlerfassung im Sinne der Erfindung eingesetzt werden, oder auch Hallsensoren zur berührungslosen Drehzahlmessung der Schnecke bzw. Schneckenwelle.
Auch schalterähnliche oder schalterartig wirkende Sensoren, beispielsweise auch Füllstandsschalter zur Ermittlung (und Verifikation bzw. Überprüfung) des Getriebeölstands können in einer weiteren Ausgestaltungsform an die erfindungsgemäß vorgesehenen Aufnahme- oder Befestigungsorte an- oder eingebracht werden.
Robuste Dehnungssensoren auf Basis von Dehn-Mess-Streifen (DMS), beispielsweise, können ebenso an erfindungsgemäß vorgesehenen Aufnahme- oder Befestigungsorte an- oder eingebracht werden. Damit kann die Last oder Belastung in oder auf mechanischen Teilbereichen oder Komponenten des Schwenkantriebsoder Schneckengetriebesystem ermittelt und verifiziert bzw. überprüft werden.
Auch die Verwendung von optischen Sensoren zur Leckageüberwachung ist denkbar und möglich.
Es hat sich - bezogen auf die wie vorgenannt beschrieben im Sinne der Erfindung einsetzbaren Sensoren - jedenfalls gezeigt, dass betriebswichtige Parameter besonders gut an der Schneckenwelle abgelesen werden können. Denn einerseits ist die Schneckenwelle von einer Reihe von Belastungen des Hauptlagers befreit, beispielsweise von dessen Kippmomenten und Axialkräften, und andererseits ist sie hinsichtlich der Hauptbewegung des Schwenktriebs, also hinsichtlich dessen Drehbewegung um seine Hauptachse, drehfest an das verzahnte Anschlusselement gekoppelt, kann dessen Drehbewegung also einem Sensor od. dgl. weitgehend unverändert mitteilen.
Darüber hinaus befindet sich an der Schneckenwelle der Antriebsmotor, welchem Leistung zugeführt wird, entweder über Elektrokabel oder über Hydraulikleitungen, und daher bereitet es keine Schwierigkeiten, parallel zu diesen Leitungen auch ein oder mehrere Sensor-Leitungen zu verlegen. Schließlich ist der die Schnecke aufnehmend Teil des Gehäuses gegenüber dem restlichen Gehäuseteil stark exponiert und daher für Wartungs- und/oder Reparaturzwecke gut zugänglich, so dass ein defekter Sensor nötigenfalls ausgetauscht werden kann, ohne das Gehäuse des Schwenktriebs zu demontieren, was nicht ohne vorherige Demontage wenigstens eines angebauten Maschinen- oder Anlagenteils möglich wäre. Vielmehr kann ein Sensor entweder direkt aus dem Gehäuse heraus geschraubt werden, oder schlimmstenfalls wäre jener nach Demontage eines stirnseitigen Deckels des Schneckengehäuses des Schwenktriebs sogar von innen her zugänglich, bspw. um dessen korrekte Interaktion mit einem Referenzkörper oder -objekt an der Schneckenwelle zu prüfen oder einzustellen. Hierfür hat es sich bewährt, wenn Sensor(en) und/oder Referenzkörper oder -objekt(e) im Bereich der dem Antriebsmotor abgewandten Stirnseite des Schneckengehäuses angeordnet ist. Die Anordnung im Bereich der Schneckenwelle hat den weiteren Vorteil, dass diese sich aufgrund der Untersetzung eines Schneckentriebs schneller dreht als das verzahnte Anschlusselement. Bei einer eingängigen Schnecke, was im Maschinenbau die Regel darstellt, dreht sich die Schnecke einmal vollständig um ihre Achse, während der verzahnte Schneckenring dabei sich nur um gerade einen Zahn weiterbewegt. Bei einer solchen eingängigen Schnecke ist also das Untersetzungsverhältnis ü = r ns = 1/z, wobei nA die Drehzahl des verzahnten Anschlusselements ist, ns bedeutet die Drehzahl der Schnecke, und z ist die Anzahl der Zähne des verzahnten Anschlusselements. Die Drehzahl ns der Schnecke ist also gleich der Drehzahl des verzahnten Anschlusselements, multipliziert mit dessen Zähnezahl: ns = nA * z.
Man muss also nur eine ganze Umdrehung der Schneckenwelle betrachten, um zu erkennen, was einem einzelnen Zahn des verzahnten Anschlusselements widerfährt. Dabei ergibt sich die beteiligte Zahnflanke - also die in Drehrichtung vordere oder hintere - weniger aus einer genauen Betrachtung des Drehwinkels, sondern vor allem aus der Richtung des übertragenen Drehmoments, weil jede Zahnflanke nur Druckkräfte übertragen kann. Deshalb ist es vorteilhaft, die Richtung des Drehmoments zu kennen. Diese Information kann insbesondere bei einer in axialer Richtung begrenzt beweglich gelagerten und durch Federkräfte zentrierten Schnecke durch Beobachtung ihrer Axialverschiebung gewonnen werden. Denn während der Drehmomentübertragung erfährt die Schnecke eine Axialkraft in der einen oder anderen Längsrichtung und weicht daher aufgrund ihrer federnden Abstützung in eben dieser Richtung aus ihrem Nullpunkt aus. Aus der Richtung dieser Auslenkung kann man also die beteiligte Zahnflanke des betreffenden Zahns ermitteln, und gleichzeitig aus der Amplitude der axialen Auslenkung der Schnecke die auf die betreffende Zahnflanke gerade einwirkende Kraft, so dass die Belastung einzelner Zahnflanken hinsichtlich der Höhe und Dauer präzise dokumentiert werden kann, um Schäden der Verzahnung aufgrund von Überlastungen abzuschätzen; ferner kann die Belastung auch zeitlich aufintegriert werden, um den voraussichtlich eingetretenen Verschleiß der Verzahnung abzuschätzen. Außerdem kann aus dem gesamten, drehrichtungsunabhängig zurückgelegten Drehwinkel der Schnecke auch der gesamte, drehrichtungsunabhängig zurückgelegte Drehwinkel der Hauptlagerung ermittelt werden, woraus sich ein Maß für den Verschleiß der Wälzlagerung(en), also der Wälzkörper und der Laufbahnen, ermitteln lässt. Aus all diesen Informationen kann ein Techniker - ohne Demontage des Schwenktrieb-Hauptlagers - erkennen, ob der Schwenktrieb Reparaturbedarf, insbesondere einen eventuell vorgezogenen Wartungsbedarf, aufweist oder nicht.
Die Erfindung lässt sich dahingehend weiterbilden, dass anhand eines Messwertes für die Drehung der Schnecke oder Schneckenwelle Informationen über deren gesamten Drehwinkel und/oder die (mittlere) Drehzahl gewonnen werden. Diese Informationen geben Aufschluss über die dynamische Beanspruchung des Schwenktriebs, überwiegend hinsichtlich dessen (Haupt-) Lagerung, insbesondere hinsichtlich des aktuellen Verschleißes der Wälzkörper und Laufbahnen. Ferner entspricht es der Lehre der Erfindung, dass anhand eines Messwertes für die Axialverschiebung der Schnecke oder Schneckenwelle Informationen über deren gesamte oder mittlere Drehmomentbelastung gewonnen werden. Auch diese Informationen geben Aufschluss über die dynamische Beanspruchung des Schwenktriebs, vorwiegend hinsichtlich der Verzahnung an dessen verzahnten Anschlusselement und/oder der aktuell zu erwartenden Beschaffenheit des Schneckengewindes.
Besonders interessant ist schließlich eine kombinierte Auswertung, wobei das anliegende Drehmoment drehwinkelabhangig aufintegriert wird, um sozusagen für jeden Zahn des verzahnten Anschlusselements „Buch zu führen" und lokale Überlastungen zu erkennen. Eine solche Auswertung ist vor allem bei speziellen Anwendungsfällen vorteilhaft, wenn ein Schneckentrieb nur wenige Bewegungen ausführt, aber gleichzeitig hohen statischen Drehmomentbelastungen unterworfen ist, wie bspw. Blattlager von Windkraftanlagen oder Nachführungen von Solaranlagen, etc.
In einer sinngemäßen Weiterbildung der Erfindung lässt sich der Einsatz des erfindungsgemäßen Schneckengetriebes auch im Sinne einer Austausch- oder Retrofit-Einrichtung andenken. Wird die Erfindung in einem solchen Sinne verwendet, eröffnet sich insbesondere zusätzlich der Ersatzteil-Markt für den Absatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Dies bedeutet: Das erfindungsgemäße Schneckengetriebe kann beispielsweise als Ersatz-Schwenktrieb für herkömmlich eingesetzte Schwenktriebe, also herkömmliche Schwenktriebe ohne ergänzende Sensorik im Sinne der vorliegenden Erfindung, eingesetzt werden.
In diesem Falle bietet es sich insbesondere an, dass die vorliegende Erfindung zwar mit der erfindungsgemäßen Sensorik versehen werden kann, jedoch nichts zwangsweise versehen werden muss. Durch alleine die Vorsehung von Befestigungsmöglichkeiten für die vorgenannte Sensorik in oder am Gehäuse des erfindungsgemäßen Schneckengetriebes, bleiben somit Möglichkeiten für den Käufer oder für den Kunden offen, die sinnvolle Sensorik„später" bei Bedarf einfach nachzurüsten.
In diesem Falle wird die vorliegende Erfindung beispielsweise zwar mit entsprechenden Bohrungen zur Anbringung der vorgenannte Sensorik versehen - vor Verlassen der Montagestraße oder vor Verlassen des Werks jedoch werden diese Bohrungen mit wieder entfernbaren Blindstutzen oder Gehäuse-Abdeckungen versehen. Derartige Blindstutzen oder Abdeckungen können vorteilhafterweise aus Kunststoff oder Metall bestehen, gegebenenfalls auch aus mehreren Einzelteilen. Gegebenenfalls sind diese Blindstutzen oder Abdeckungen gegenüber dem Gehäuse des erfindungsgemäßen Schneckengetriebes auch separat mittels Dichtmaterial gegen etwaig eindringende Feuchtigkeit abgedichtet.
In einer sehr speziellen und kostengünstigeren Weiterbildung der Erfindung werden zur Lagerung der Schneckenwelle anstatt der vorgenannten Wälzlager auch Gleitlagerelemente verwendet. Dies hat zwar Nachteile hinsichtlich der Reibung, da Gleitreibung höheren Verschleiß birgt als Wälz- oder Rollreibung, jedoch ergeben sich durch moderne Werkstoffpaarungen zwischen lagerndem Element und gelagertem Element interessante und kostengünstigere Ausführungsformen, da zumeist auf Wälzkörperelemente verzichtet werden kann.
Eine solche Weiterbildung der Erfindung ist insbesondere bei solchen erfindungsgemäßen Schneckengetrieben vorteilhaft, welche nicht permanent drehen. Der Gleitlagerwerkstoff kann dabei aus metallischem, als auch aus nichtmetallischem, Grundwerkstoff bestehen, wobei auch
Verbundwerkstoffpaarungen im Sinne der Erfindung sind, solange dabei positive die Gleitreibungseigenschaften vorherrschen.
In einer weiteren, ebenso speziellen Weiterbildung der Erfindung ist es denkbar und technisch möglich, mehrere Sensoren an oder in das Gehäuse des erfindungsgemäßen Schneckengetriebes zu befestigen, gegebenenfalls wieder lösbar zu befestigen, sodass ein solcher Sensor austauschbar ist. Sehr speziell ist dabei ebenso die technische Prinziplehre der Erfindung, dass ein solcher (austauschbarer) Sensor, dessen Parameter- bzw. Messgrößenerfassung nicht axial zur Schneckenwelle, sondern radial zur Schneckenwelle erfolgt und somit senkrecht zur Steigung der Schnecke montiert ist oder montierbar ist, die Drehung der Schneckenwelle als sinusförmige Bewegung erfassen oder sensieren kann. Wird hierbei ein berührungslos arbeitender Sensor oder Messwertgeber verwendet, so „sieht" der beispielsweise fest im Gehäuse eingeschraubte Sensor, dass sich der Abstand des durch den Sensor fixierten Punktes auf der Schneckenwelle zum Sensor sinusförmig verhält. Da diese Sinusform stetig wiederkehrt, lässt sich also durch eine an den Sensor angeschlossene oder anschließbare Elektronik bzw. Auswerteeinrichtung der Sollabstand zwischen dem fixierten Punkt auf der Schneckenwelle und dem Sensor stets vorberechnen.
Weicht der Ist-Abstand zwischen Sensor und dem vom Sensor fixierten Punkt auf der Schneckenwelle von jenem Sollabstand ab, liegt zumindest eine Indikation für ein mögliche Fehlfunktion oder für Verschleiß der mechanischen Komponente vor. Diese mögliche Fehlfunktion oder der mögliche Verschleiß kann elektronisch klassifiziert und ausgewertet werden. Die technische Lehre der Erfindung beschreibt dabei in einer Vorzugsvariante ein
Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem zur Installation in einer Anlage bzw. Maschine oder als Baugruppe eines Fahrzeuges, welche mindestens eine Schneckenwelle beinhaltet und wenigstens ein in diese Schneckenwelle eingeformtes oder eingearbeitetes Schraubengewinde.
Mit diesem Schraubengewinde kämmt in der Regel ein ringförmiges Anschlusselement, vorzugsweise ein Schneckenrad, so, dass mindestens über eine in das Schraubengewinde eingreifende Verzahnung mit der Schneckenwelle kämmt. Dabei ist zu beachten, dass das vorgenannte Anschlusselement durch ein zumindest zweiseitig geschlossenes oder vollgeschlossenes Gehäuse - beispielsweise ein metallisches Guß- oder Schmiedegehäuse - geschützt ist. Innerhalb dieses Gehäuses ist das Anschlusselement oder Schneckenrad insbesondere mittels Drehverbindung(en) oder Wälzlagerung(en) verdrehbar gelagert. Mindestens eine Ring- oder Planfläche des Anschlusselementes oder des umgebenden Gehäuses ist vorgesehen, um darin eine oder mehrere benachbarte Anschlusskonstruktion(en) anzubringen.
Dies kann beispielsweise mittels kranzartig angeordneten Verschraubungen des Anschlusselementes an ein mit Befestigungsbohrungen versehenes Maschinen-, Fahrzeug-, oder Anlagenteil erfolgen.
Sehr vorteilhaft ist die vorliegende Erfindung dann im Einsatz, wenn sie in einer Solaranlage zur Relativverstellung der Solarpaneele - oder in einer (Klein-) Windenergieanlage zur Verstellung der Rotorblätter oder gar des Turms, oder aber in einem Fahrzeug eingesetzt wird, beispielsweise zur Verdrehung einer Hubarbeitsbühnen-Plattform.
Charakterisiert ist die Vorzugsvariante der vorliegenden Erfindung dadurch, dass die Schneckenwelle jeweils von einem, beispielsweise vom übrigen Gehäuse separierten und eigens dafür vorgesehenen, Gehäuseteil oder Gehäuseabschnitt geschützt ist. Dieser Gehäuseabschnitt verfügt über eine oder mehrere Aufnahmeoder Befestigungsorte für die weiter oben beschriebenen Sensoren oder für eine dementsprechende Sensorik.
Alternativ weist nicht nur der separierte Gehäuseabschnitt für die Schnecke, sondern auch das Gehäuse für das Anschlusselement eine oder mehrere Aufnahme- /Befestigungsorte für eine derartige Sensorik auf. Grundsätzlich dient diese Sensorik zur Erfassung von Messgrößen oder Daten oder Signalen der Schneckenwelle, insbesondere von Überlast- und/ oder Positionsund/oder Lagemessgrößen entlang oder orthogonal zu deren Längsachse. Alternativ oder sogar zusätzlich zu dieser Detektionsaufgabe kann diese Sensorik zur Erfassung von Überlast- und/oder Positions- und/oder Lagemessgrößen des Anschlusselementes - beispielsweise des Schneckenrades - herangezogen werden.
Die Vorzugsvariante der Erfindung eignet sich hervorragend zum Einsatz in einer maschinenbaulichen Anlage oder Maschine - etwa in einer Anlage zur Energieübertragung, insbesondere in einer Kran- oder Schwerlastanlage; ebenso jedoch zum Einsatz in einer Lastenbeförderungsmaschine, oder sogar zum Einsatz in einer Maschine oder Anlage der Energiewandlung, insbesondere in Form einer Solaranlage oder Windenergieanlage oder gar Gezeitenkraftmaschine.
Selbstverständlich liegt es im Sinne der vorliegenden technischen Lehre, das erfindungsgemäße Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem in oder auf einer entsprechenden Fahrzeugbaugruppe einzusetzen, beispielweise auf einem Kran, Bagger oder Schwerlasttransportfahrzeug.
Zusätzlich zu diesem Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem und/oder damit direkt verbunden ist ein Zustandserkennungs- und Zustandsüberwachungs- System. Dieses Zustandserkennungs- und Zustandsüberwachungs-System übernimmt die Aufgabe, mindestens zeitweise, gegebenenfalls periodisch, vorzugsweise sogar permanent, Werte (Messgrößen), Signale oder Daten zu erfassen und zu überwachen, welche Messgrößen oder Daten oder Signale des Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystems darstellen und/oder in diesem Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystems erzeugt werden.
Primärer Sinn und Zweck dieser Erfassung und Überwachung ist die verschleissbasierte und wartungsoptimierte Ermittlung von Wartungsintervallen. Letzteres wird gewährleistet durch mindestens einen an das Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem eingebrachten oder anbringbaren Sensor der vorgenannten Klassen.
Dabei ist jeder dieser Sensoren mittelbar oder unmittelbar an oder in einem Aufnahme-/ Befestigungsort in oder an dem Gehäuse oder einem Gehäuseabschnitt befestigt oder montiert. Eine einfache und pragmatische Lösung dieser Befestigung ist dabei das Einbringen eines solchen Sensors in eigens dafür vorgesehenen und eingebrachten Bohrungen.
Damit die Sensoren ihre erfassten bzw. sensierten Informationen weitergeben können, sind diese durch einen jeweiligen Ausgangsanschluss mit dem Zustandserkennungs- und Zustandüberwachungs-System verbunden.
Die über diesen Ausgangsanschluss übertragenen Messgrößen und/oder Daten und/oder Signale der Sensoren betreffen regulär Überlast- und/oder Positions- und/ oder Lageinformationen der Schneckenwelle und/oder des Schneckenrads, mittels welchen das Zustandserkennungs- und Zustandüberwachungs-System den Wartungs- und/oder Verschleißzustand des Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystems auf elektronischem Wege erfassen kann. Mindestens einer der Sensoren ermöglicht die Übermittlung bzw. Übertragung der Messgrößen und/oder Daten und/oder Signale unter Nutzung paralleler oder serieller Datenübertragungstechnik. Informationsquelle ist dabei in der Regel der Sensor. Informationssenke ist dabei in der Regel mindestens ein vorzugsweise elektronisch arbeitendes oder zumindest computergestütztes Auswertesystem.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Kommunikation, also der Austausch von Informationen, zwischen Sensor(en) und Auswertesystem(en) bidirektional, sodass sowohl Sensor(en) als auch Auswertesystem(e) zeitweise Informationsquelle oder Informationssenke sein können.
Dabei erfolgt die Kommunikation im Rahmen der Erfindung, also der Austausch von Informationen im Allgemeinen, vorzugsweise unter Nutzung elektrischer Leitungen wie beispielsweise diskreter (sogenannter„hartverdrahteter") Leitungen oder unter Nutzung von Netzwerkleitungen oder Busleitungen. In einer weiteren Erfindungsausprägung kann die Kommunikation, also der Austausch von Informationen, unter Nutzung von mindestens eines Feldbussystems wie PC-Bus oder LIN-Bus oder Ethernet-Bus oder Profibus oder USB-Bus oder FireWire-Bus oder CAN/CANopen-Bus oder MOST-Bus oder dergleichen erfolgen. Eine andere, weitere Erfindungsalternative sieht vor, dass die Kommunikation, also der Austausch von Informationen, mittels drahtloser Übertragungstechnologie oder Drahltlosverbindung(en) abläuft. Eine solche drahtlose Übertragungstechnologie genügt beispielsweise den allgemeinen IEEE 802.11 -Standards. Im Sinne der Erfindung ist grundsätzlich ebenso die Kommunikation in einem RFID- oder Bluetooth- oder Infrarot- oder WPAN- oder GSM- oder UMTS-Drahtlosnetzwerk möglich.
Vorteilhaft ist die Erfindung besonders dann, wenn mindestens einer der Sensoren als sogenannter „intelligenter" Sensor (engl.: „smart sensor") ausgestaltet ist, vorzugsweise welcher neben der eigentlichen Messgrößenerfassung auch Signalaufbereitungsvorrichtungen und Signalverarbeitungsvorrichtungen in einem Gehäuse vereinigt. Vorzugsweise existiert ebenso im selben Gehäuse ein eigener bzw. integrierter Mikroprozessor oder MikroController.
Solche intelligenten Sensoren weisen allerdings mindestens eigene Speichervorrichtung sowie eine Datenschnittstelle, vorzugsweise zur parallelen oder seriellen Datenübertragung bzw. Kommunikation, auf. Grundsätzlich liegt es im Sinne der Erfindung, dass mindestens ein Sensor direkt oder indirekt an das Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem an- oder eingebracht wird - oder zumindest an- oder eingebracht werden kann - beispielsweise mittels eigens für jenen Sensor eingebrachter Bohrung(en). Gegebenenfalls ist die Zuhilfenahme von weiteren Haltevorrichtungen wie zum Beispiel Installations- und Montage- oder Halteblechen vorteilhaft, um den Sensor oder die Sensoren sicher, geschützt und dennoch gut zugänglich in dem Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem anzubringen oder darin einzubringen.
Der Sensor oder die Sensoren können eventuell separat von der Außenwelt gesichert sein durch ein entsprechendes Sensorikschutzgehäuse, beispielsweise in Form eines aus Blech oder Gussmetall bestehenden Hohlkörpers. Vorteilhaft ist dabei natürlich, wenn jenes Sensorikschutzgehäuse eine Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystems-seitige Öffnung aufweist, und ferner in geeigneter Weise mit dem Gehäuse oder Gehäuseteil des Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystems verbunden werden kann - beispielsweise verschraubt oder verschweißt werden kann.
Mit dem Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem gekoppelt oder verbunden ist idealerweise das Zustandserkennungs- und Zustandsüberwachungs- System und/oder mindestens ein IT- und Elektroniksystem und/oder mindestens eine Wissensdatenbank.
Alternativ ist das Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem direkt mit einer Wissensdatenbank werte-, signal- oder datentechnisch verbunden, welche auch extern, also räumlich bzw. örtlich von dem Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem entfernt lokalisiert sein kann. Eine andere Alternative sieht vor, dass das Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem direkt mit einem IT- und Elektroniksystem werte-, signal- oder datentechnisch verbunden ist, welche auch extern, also räumlich bzw. örtlich von dem Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem entfernt lokalisiert sein kann. Jedenfalls weist die vorgenannte Wissensdatenbank sogenannte„Erfahrungsdaten", wie etwa Schwell- oder Grenzwerte, auf. Im Regelfalle sind diese in einem entsprechenden Speicherbereich innerhalb der Wissensdatenbank abgelegt und/oder gespeichert. Vorzugsweise weist die vorgenannte Wissensdatenbank auch Kennfelder und bekannte Betriebsmuster auf, die gegebenenfalls je eine Abfolge oder Funktion mehrerer vorgenannter Schwell- oder Grenzwerte abbilden.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass eine Untermenge dieser (speziellen) Kennfelder und bekannten Betriebsmuster analytische Abfolgen oder mathematische Funktionen von verschleissindizierenden oder verschleissanzeigenden Betriebsmustern sind. Solche verschleissindizierenden oder verschleissanzeigenden Betriebsmuster werden nachfolgend beispielhaft als Funktion bezeichnet:
SAMPLE_j(rjt i = f (verschleissindizierendes oder verschleissanzeigendes Betriebsmuster) Als solche, auf ein Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem bezogene Funktionen, können die folgenden verschleissindizierenden oder verschleissanzeigenden Merkmale verwendet werden:
Figure imgf000037_0001
(allgemeiner Verschleiß des Lagers),
SAMPLE_krit i+i = f (rauer Lagerlauf),
SAMPLE_j<nt i+2 = f (Späne im Lager),
SAMPLE_krit i+3 = f (zu wenig Schmiermittel),
SAMPLE_krit i+4 = f (Rissbildung im Laufbahnsystem),
SA PLE^rit i+5 = f (Rissbildung im Lagersystem),
SA PLEJri,i+6 = f (Pittingbildung im Laufbahnsystem),
SAMPLE_j,rit i+7 = f (Lagerfraß oder Lagerfestsetzung),
SAMPLE^,, i+8 = f (mechanischer Kantenausbruch an Verzahnung oder Schneckenrad),
SAMPLE_j<rit i+9 = f (mechanische Lagerdeformation),
Figure imgf000037_0002
(Deformation der Schnecke oder Schneckenwelle),
SAMPLE_krit i+1 1 = f (Wälzkörperbeschädigung im Laufbahnsystem),
SAMPLE^, i+12 = f (Wälzkörperverlust im Laufbahnsystem),
(Schmiermittelüberalterung),
Figure imgf000037_0003
(Deformation der Anschlusskonstruktion oder des Schneckenrades),
SAMPLE_kril i+15 = f (erhöhter Eisengehalt im Schmiermittel),
Figure imgf000037_0004
(Verringerung der Schraubenvorspannung an Anschlusskonstruktion)
SAMPLE^,, i+17 = f (Verlust der Schraubenvorspannung an Anschlusskonstruktion),
SAMPLE^* i+18 = f (elastische Verformung des Laufbahnsystems),
SAMPLE_krit i+19 = f (Wasser/ Flüssigkeit im Lager oder im Schmiermittel),
Figure imgf000037_0005
(Grübchen oder Riefenbildung im Laufbahnsystem),
SAMPLE_krit l+2i = f (Dichtungsleckage),
Figure imgf000037_0006
(Verklemmung der Dichtung im Laufbahnsystem),
SAMPLE^rit i+23 = f (Bruch der Verzahnung der Schnecke oder des Schneckenwelle),
Figure imgf000037_0007
(Bruch der Verzahnung des Schneckenrads),
SAMPLE^,, i+25 = f (Erhöhter Druck im Lager oder Gehäuse),
SAMPLE^, i+26 = f (Verringerter Druck im Lager oder Gehäuse),
Figure imgf000037_0008
(Übertemperatur im Lager oder Gehäuse),
SAMPLE^, i+28 = f (Untertemperatur im Lager oder Gehäuse),
Figure imgf000037_0009
(Abnutzungsbruch des Lagers),
8ΑΜΡίΕ^Γί +30 = ί (falsches Öl oder Schmiermittel im Lager oder Gehäuse),
SAMPLE^rit i+31 = f (Festsetzung oder Verkeilung der Schnecke oder Schneckenwelle),
SAM L.E_knt i.32 = f (Festsetzung oder Verkeilung des Schneckenrades), SAMPLE^rit i+33 = f (Dislokation/Fehlpositionierung der Schnecke oder Schneckenwelle), SAMPLE^, i+34 = f (Dislokation/Fehlpositionierung des Schneckenrades),
SAMPLE_J<rit i+35 = f (Spannungsüberhöhung im Gehäuse),
SAMPLE^,, i+36 = f (keine Bewegung der Schnecke oder Schneckenwelle trotz
Motoransteuerung),
SAMPLE_j,rit i+37 = f (falsche Bewegung der Schnecke oder Schneckenwelle bei
Motoransteuerung),
SAMPLE_J<rit i+38 = f (mech. Beschädigung des Schnecken- oder Schneckenwellenlagers), SAMPLE..^ i+39 = f (Fehlfunktion des Schnecken- oder Schneckenwellenlagers),
SAMPLE_krit i+4o = f (Fehlfunktion der Permanent- oder Anbaubremse),
et cetera.
In einer weiterführenden Ausgestaltung der Erfindung verfügen die in Verbindung mit dem Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem verwendeten Sensoren über Diagnosefunktionalitäten, insbesondere zur Eigen- oder Selbstdiagnose, beispielsweise zur standardmäßigen Diagnose:
a. ) des Minimalwertes einer erfassbaren Messgröße bzw. Datums bzw. Signals
(33) (sog.: ,,Min."-Diagnose)
b. ) des Maximalwertes einer erfassbaren Messgröße bzw. Datums bzw. Signals (33) (sog.: ,,Max."-Diagnose)
c. ) dem Vorhanden- oder Nichtvorhandsein einer Messgröße bzw. Datums bzw.
Signals (33) (sog.:„Sig. "-Diagnose)
d. ) der Plausibilität einer erfassbaren Messgröße bzw. Datums bzw. Signals (33)
(sog.: ,,Plaus."-Diagnose)
Mindestens ein Sensor der gesamten Sensorik ist beispielsweise direkt in das Gehäuse des Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem über eine Bohrung eingebracht. Dabei kann ein solcher Sensor direkt räumlich bzw. örtlich benachbart zu einer Auswerteeinrichtung bzw. zu dem (Sensor-) Auswertesystem lokalisiert sein. Beide Komponenten können idealerweise vom selben, d.h. gemeinsamen, Schutzgehäuse umgeben sein
Ein solches Schutzgehäuse wird idealerweise an dem Gehäuse oder an einen Gehäuseteil des Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem beispielsweise angeflanscht und mittels Befestigungsschrauben verschraubt. Selbstverständlich ist auch eine nicht-lösbare Verbindung möglich, beispielsweise eine Schweißverbindung mit dem Gehäuse oder dem Gehäuseteil.
Die Lehre der Erfindung behandelt neben dem vorgenannten Auswertesystem ebenso das vorgenannte IT- und Elektroniksystem welches ebenfalls elektronisch oder zumindest computergestützt arbeitet und werte-, signal- oder datentechnisch mit einem Zentral- oder Kontrollrechner verbunden ist oder verbunden sein kann.
In diesem Zentral- oder Kontrollrechner, welcher räumlich getrennt von dem Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem oder gar räumlich getrennt von der mit Sensorik ausgestatteten Maschine oder Anlage oder der Fahrzeugbaugruppe angebracht ist, werden die durch Sensorik gewonnenen Messgrößen und/ oder Daten und/ oder Signale mit vorgenannten Erfahrungsdaten wie etwa Schwell- oder Grenzwerten verglichen werden, insbesondere um verschleissbasierte Wartungsintervalle wartungsoptimiert zu ermitteln. In einer alternativen Ausprägungsform erfolgt dieser Vergleich nicht nur im Zentral- oder Kontrollrechner, sondern gegebenenfalls im IT- und Elektroniksystem und/oder in der Wissensdatenbank. Zurück kommend auf das Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem oder eine damit ausgestattete Anlage bzw. Maschine oder Fahrzeugbaugruppe ist diese jedenfalls dann vorteilhaft ausgeprägt, wenn parallel oder koaxial zur Richtung der Wellenlängsachse an wenigstens einem ihrer beiden längsseitigen Enden zumindest ein Antriebsmotor befestigt ist. Über diesen Motor wird rotatorische Energie auf mindestens eine Abtriebswelle im Inneren des Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem übertragen.
Dieser Antriebsmotor ist vorzugsweise eine Elektromaschine oder ein E-Motor, alternativ ein Hydraulikmotor oder eine Ölpumpe. Am gegenüberliegenden Ende zum Antriebsmotor ist, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Adapterstücks oder Adapters, ein endseitiger Befestigungsflansch mit oder ohne Bremse befestigt. Eine Bremse kann entweder als Permanentbremse oder als Haltebremse ausgeführt sein. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass anstatt einer solchen Bremse ein Potentiometer angebracht sein kann. Die Schnecke oder Schneckenwelle des Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem ist intern, also im Inneren des Gehäuses oder des Gehäuseabschnitts an mindestens einer Stelle entlang des Wellenbereichs gelagert.
Die Lagerung ist dann reibungsminimiert, wenn rotationssymmetrisch zur Längsrichtung oder Längsache mindestens eine mechanisch Wälzlagerung angebracht ist. Alternativ kann auch eine Gleitlagerungsvorrichtung eingesetzt werden.
In einer sehr geschickten Aus- oder Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem nicht nur mit einer Schneckenwelle und mit einem Schneckenrad versehen, sonder das Gehäuse des Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystems kann mehrere, vorzugsweise , zwei oder drei Schneckenräder und mindestens eine entsprechende Anzahl zugehöriger Schneckenwellen beinhalten oder beherbergen.
Dann kämmt jedes dieser Schneckenräder mit mindestens einer separaten Schnecke oder Schneckenwelle, während jede dieser Schneckenwellen - ggf. über eine eigene An- oder Abtriebswelle - mit einem Antriebsmotor gekoppelt ist oder gekoppelt werden kann.
Diese Antriebsmotore können vorzugsweise unabhängig voneinander betrieben werden, sodass die über die Schneckenwelle initiierte Drehbewegung eines ersten Schneckenrads unabhängig von der Drehbewegung des zweiten oder gar dritten Schneckenrads erfolgt.
Eine solche Vorrichtung ist insbesondere dort vorteilhaft, wo mittels einer Gesamtbaugruppe mehrere Achsen verstellt werden müssen, wie dies beispielsweise bei einer Vielzahl der mehrachsig verstellbaren Solaranlagen gegeben ist. Es hat sich jedoch auch als sehr vorteilhaft herausgestellt, wenn (Klein-) Windenergieanlagen nicht nur in Azimutrichtung, sondern auch orthogonal zu diesem Drehsinne verstellt werden können. Das Verfahren zum wartungsoptimierten Überwachen eines Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem oder der damit ausgestatteten Anlage bzw. Maschinen oder Fahrzeugbaugruppe ist besonders dann vorteilhaft, wenn dabei mindestens die Drehung und/oder die Axialverschiebung der gehäuseintern gelagerten Schnecke oder Schneckenwelle gemessen oder datentechnisch erfasst wird.
Vorzugsweise wird darüber hinaus ebenso eine etwaig herrschende Überlast und/oder Fehlpositionierung in der Axialverschiebung der Schnecke oder Schneckenwelle entlang oder orthogonal zur Längsachse gemessen oder datentechnisch erfasst.
Diese Messung oder Erfassung erfolgt, wie oben beschrieben, mittels mindestens eines in dem dafür vorgesehenen Gehäuseabschnitt befestigten oder eingebrachten Sensors nach einer der vorgenannten Ausführungsformen.
Um das Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem besonders wartungsfreundlich oder wartungsoptimiert zu gestalten, werden dabei erstens die mittels Sensor oder Sensorik gemessenen oder erfassten Messgrößen und/oder Daten und/oder Signale für die Drehung der Schnecke oder Schneckenwelle und/oder für die Axialverschiebung der Schnecke oder Schneckenwelle in Richtung der Längsachse gleichgerichtet. Dies erfolgt vorzugsweise mittels des vorgenannten Auswertesystems.
Zweitens werden die gleichgerichteten Messgrößen und/oder Daten und/oder Signale für die Drehung der Schnecke oder Schneckenwelle und/oder für die Axialverschiebung der Schnecke oder Schneckenwelle (auf-) integriert oder (auf-) summiert, beispielsweise ebenfalls innerhalb des Auswertesystems.
Und drittens werden die so (auf-) integrierten oder (auf-) summierten Messgrößen und/oder Daten und/oder Signale für die Drehung und/oder Axialverschiebung an das vorgenannte Zustandserkennungs- und Zustandsüberwachungs-System übermittelt oder übertragen. Die weitere Erkennung, beispielsweise die Erkennung eines etwaig vorhandenen Wartungsbedarfs oder etwaig vorhandener Fehler, erfolgt gemäß vorgenanntem Vergleich innerhalb des Zustandserkennungs- und Zustandsüberwachungs- System und/oder innerhalb des IT- und Elektroniksystem und/oder gegebenenfalls innerhalb eines Zentral- oder Kontrollrechners.
Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:
Fig. 1 einen beispielhaften Schnitt durch ein erfindungsgemäßes
Schneckengetriebe parallel zur Hauptebene des Schneckenrades, teilweise abgebrochen; Fig. 2 ein Detail aus Fig. 1 in einer vergrößerten Darstellung;
Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung; Fig. 4 eine wiederum beispielhaft abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung;
Fig. 5 eine wiederum abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, beispielhaft kennzeichnend die möglichen Einbringungs- oder Befestigungsorte (A;B;C) für die erfindungsgemäße Sensorik (S) im Gehäuseteil der Schnecke bzw.
Schneckenwelle, wobei im vorgenannt beschriebenen Falle der„Retrofit"- bzw. „Nachrüsf-Anwendung Einbringungs- oder Befestigungsorte mit Blindstutzen oder Abdeckungen versehen sein können; Fig. 6 beispielhaft ein Sinus-Signal, welches von einem Sensor, der im Gehäuse orthogonal zur Längsachse der Schneckenwelle angebracht ist, erfasst wird, wobei der Abstand des durch den Sensor fixierten Punktes auf der Schneckenwelle zum Sensor sich sinusförmig verhält, und wobei diese Sinusform stetig wiederkehrt, so dass sich durch eine an den Sensor angeschlossene oder anschließbare Elektronik bzw. Auswerteeinrichtung der Sollabstand zwischen dem fixierten Punkt auf der Schneckenwelle und dem Sensor stets vorberechnen lässt; Fig. 7a eine schematischer Darstellung der Integration des erfindungsgemäßen
Schwenktantriebs- oder Schneckengetriebesystems in einer Fahrzeugbaugruppe, in Zusammenschaltung mit dem wartungsoptimierten Zustandserkennungssystem;
Fig. 7b eine schematischer Darstellung der Integration des erfindungsgemäßen
Schwenktantriebs- oder Schneckengetriebesystems in einer Maschine oder Anlage, in Zusammenschaltung mit dem wartungsoptimierten Zustandserkennungssystem;
Fig. 8a eine perspektivische Darstellung der Integration des erfindungsgemäßen
Schwenktantriebs- oder Schneckengetriebesystems in einer Maschine bzw. Anlage, welche z.B. zur Verstellung der Solarpaneele einer Solaranlage dient;
Fig. 8b ein weiteres, schematisches Beispiel zur Integration des erfindungsgemäßen Schwenktantriebs- oder Schneckengetriebesystems in einer Maschine bzw. Anlage, z.B. einer Windenergieanlage bzw. Kleinwindenergieanlage; Fig. 9a eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Schwenkantriebs- oder
Schneckengetriebesystems in einer leichten Ausführung, d.h. mit nur einem Antrieb, im Aufriss; sowie
Fig. 9b eine weitere Abwandlung des erfindungsgemäßen Schwenkantriebs- oder
Schneckengetriebesystems in einer schweren Ausführung, d.h. mit zwei angeschlossenen Antrieben, im Aufriss.
Die in Fig. 1 und 2 wiedergegebene Anordnung zeigt einen abgebrochenen Schnitt entlang der Hauptebene eines erfindungsgemäßen Schwenktriebs 1 . Der Schwenktrieb 1 dient dazu, zwei verschiedene Maschinen- oder Anlagebaugruppen um genau eine Achse drehbar, ansonsten aber unverrückbar miteinander zu verbinden. Jedes dieser zwei verschiedenen Maschinen- oder Anlagebaugruppen wird mit je einem ringförmigen Anschlusselement des Schwenktriebs 1 verbunden, insbesondere durch Verschrauben, von denen in Fig. 1 ein Anschlusselement bzw. Schneckenrad 2 zu sehen ist, welches an seinem Außenumfang eine Verzahnung 3 trägt. Mit der Verzahnung 3 kämmt das Gewinde 4 einer Schnecke oder Schneckenwelle 5 mit einer im Zahneingriffspunkt etwa tangential zu der Verzahnung 3 verlaufenden Längsachse 6, die ansonsten in oder parallel zu der Hauptebene des Schwenktriebs 1 verläuft. Diese Schnecke 5 wird ihrerseits angetrieben von einem Antriebsmotor 7, dessen Abtriebswelle 8 mit der Schnecke 5 drehfest verbindbar ist, insbesondere durch Einstecken in eine stirnseitige Ausnehmung 9 der Schnecke 5.
Als Widerlager dient dem Antriebsmotor 7 ein die Schnecke 5 lagernder Teil 10 des Schwenktriebs 1 , woran das Gehäuse 1 1 des Motors 7 befestigt, insbesondere angeflanscht ist. Vorzugsweise umgibt das Teil 10 die Schnecke 5 als Gehäuse 12 auf deren gesamter Länge, um deren Gewinde 4 vor einer Verunreinigung durch Schmutz und andere Partikel zu schützen.
Der Schwenktrieb 1 weist ein zweites, ringförmiges Anschlusselement auf, welches gegenüber dem ersten, ringförmigen Anschlusselement 2 verdrehbar ist. Da die Anordnung mittenfrei ist, sind die beiden Anschlusselemente 2 über wenigstens eine umlaufende Reihe von Wälzkörpern aneinander gelagert. Diese Lagerung ist derart ausgebildet, dass sie Kippmomente und Axialkräfte zwischen den beiden Anschlusselementen 2 aufnehmen kann, so dass die mit dem verzahnten Anschlusselement 2 kämmende Schneckenwelle 5 nur noch das Drehmoment dieses Anschlusselements 2 spürt, während zwischen den beiden Anschlusselementen 2 auftretende Kippmomente und/oder Axialkräfte von der Schnecke 5 ferngehalten werden. Für die Anordnung des zweiten, unverzahnten Anschlusselements gibt wenigstens zwei unterschiedliche Konstruktionsweisen:
Bei einer ersten Ausführungsform liegt das zweite, unverzahnte Anschlusselement radial außerhalb des ersten, verzahnten Anschlusselements 2. Solchenfalls muss (müssen) die Lagerung(en), also die Laufbahnen, in Richtung der Drehachse des Hauptlagers des Schwenktriebs 1 gegenüber der Verzahnung 3 in axialer Richtung versetzt sein, also nach oben und/oder nach unten. In diesem Falle kann das zweite, unverzahnte Anschlusselement als ein Gehäuseteil 13 des Gesamtgehäuses 14 ausgebildet sein, nämlich als ringförmiges Gehäuseteil 13, welches das verzahnte Anschlusselement 2 an dessen Außenseite umgibt. Die Gehäuseteile 10; 12; 13 sind zu einem einzigen, in sich starren Gehäuse 14 verbunden oder vorzugsweise einstückig integriert. Bei einer zweiten, nicht dargestellten Ausführungsform liegt das zweite, unverzahnte Anschlusselement radial innerhalb des ersten, verzahnten Anschlusselements 2. Solchenfalls kann (können) die Lagerung(en), also die Laufbahnen, auf Höhe der Verzahnung 3 angeordnet sein, also mittig oder nach oben oder unten verschoben. In diesem Fall bildet allerdings das zweite, unverzahnte Anschlusselement keinen unmittelbaren Bestandteil des Schwenktrieb-Gesamtgehäuses 14, sondern ist mit dessen ringförmigem Gehäuseteil 13, welches das verzahnte Anschlusselement 2 an dessen Außenseite umgibt, durch eine in einem Abstand zu einer Stirnseite des verzahnten Anschlusselements 2 entlang laufende, ringförmige Platte verbunden. Auch in diesem Fall sind die Gehäuseteile 10; 12; 13 zu einem einzigen, in sich starren Gehäuse 14 verbunden oder vorzugsweise einstückig hergestellt.
Der die Schnecke 5 umgebende Gehäuseteil 10; 12 weist vorzugsweise eine , zylindrische Gestalt auf, rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse 6 der Schnecke 5, abgesehen von dem Kontaktbereich mit dem das verzahnte Anschlusselement 2 umgebenden Gehäuseteil 13, wo das Gehäuseteil 12 seine zylindrische Gestalt zugunsten des Gehäuseteils 2 aufgibt.
Das solchermaßen teilweise zylindrische Gehäuseteil 12 für die Schnecke 5 weist zwei stirnseitige Enden 16; 17 auf, wobei an dem Ende 16 der Antriebsmotor 7 angeflanscht ist. Das gegenüber liegende Ende 17 kann für den Anschiuss einer Bremse oder eines Tachogenerators od. dgl. vorbereitet sein. Zu diesem Zweck kann bspw. ein dortiges Adapterstück 18 vorgesehen sein mit einem an der Schnecke 5 festgeschraubten Distanzkörper und einer definierten Öffnung im Zentrum zur Aufnahme eines Dreh-Anschlusses einer Bremse oder eines Tachogenerators. Der betreffende Adapter 18 kann an seinem peripheren Ende einen ringförmigen, durch eine dünne, lösbare Abdeckplatte verschlossenen Befestigungsflansch 19 aufweisen. Das Gewinde 4 umgibt die Schnecke 5 nur in deren mittleren Bereich, wo es mit der Verzahnung 3 kämmt; die beiden Endbereiche 20; 21 der Schneckenwelle 5 sind glatt bzw. rotationssymmetrisch und dienen u.a. der Lagerung der Schneckenwelle 5 mittels Wälzlagern 22. Ferner kann die Schneckenwelle zwischen ihrem Gewindebereich 4 und den endseitigen Lagerbereichen 22 wenigstens je eine Abstufung 23 aufweisen, derart, dass die peripher daran anschließenden Wellenbereiche 20; 21 einen geringeren Durchmesser aufweisen als die proximal der Abstufung 23 liegende Wellenbereich 24; 25. Diese Abstufungen 23 stützen sich in Richtung der Längsachse 6 über Tellerfedern 26 oder Tellerfederpakete 26 an je einem Abschlussflansch 27; 28 des Gehäuseteils 12 ab, so dass die Schneckenwelle 5 gegenüber dem sie umgebenden Gehäuseteil 12 in Richtung ihrer Längsachse 6 begrenzt verstellbar ist, jedoch in von äußeren Kräften freiem Zustand durch die beiden Tellerfedern 26 oder Tellerfederpakete 26 in einer mittigen Nullposition zentriert wird. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 befindet sich auf der Schneckenwelle 5 in einem Wellenbereich 24; 25 zwischen dem Gewindeabschnitt 4 und einer benachbarten Abstufung 23, vorzugsweise im Bereich des dem Motor 7 abgewandten Wellenendes 20, eine von der Rotationssymmetrie abweichende Inhomogenität. Diese kann bspw. als ein rundum laufender Einstich oder als eine etwa radiale Sacklochbohrung in dem Wellenkörper 5 ausgebildet sein. Es kann sich hierbei insbesondere um einen Referenzkörper 29 in Form eines kleinen Magneten handeln. Dieser kann entweder nur eine kurze Erstreckung aufweisen, insbesondere wenn er in einer Bohrung aufgenommen ist, oder den Umfang auf einem größeren Winkel umgeben, vorzugsweise um 180° oder 136°, wenn er in einem rundum laufenden Einstich aufgenommen ist.
Mit diesem Referenzkörper 29 kooperiert wenigstens ein Sensor 15, vorzugsweise ein Magnetsensor wie ein Hallsensor od. dgl., und gibt an seinen Ausgangsanschlüssen 30 jedesmal dann ein Signal ab, wenn sich der Referenzkörper 29 in seiner Nähe befindet. Vorzugsweise gibt es zwei um 90° gegeneinander versetzte Sensoren 15, welche auf den selben Einstich gerichtet sein können. Durch ihren Phasenversatz kann man mit dieser Anordnung nicht nur die auf 136° genaue Position der Schneckenwelle 5 bestimmen, sondern auch die jeweilige Drehrichtung. Die Längserstreckung des Referenzkörpers 29 sollte wenigstens etwa der Länge des gesamten Verstellbereichs der Welle 5 in axialer Richtung entsprechen, damit das Messergebnis nicht unter einer axialen Verschiebung der Welle 5 leidet. Mit dieser Anordnung kann also die Drehposition und -richtung der Schneckenwelle 5 unabhängig von dem übertragenen Drehmoment ermittelt werden.
Ferner kann in der Schneckenwelle 5 wenigstens ein weiterer Einstich, also eine rundum laufende Nut, beispielsweise von rechteckigem oder trapezförmigem, sich zum Nutgrund hin verjüngendem Querschnitt, vorhanden sein, zwecks Abtastung durch andere Sensoren. Diese Nut muss nicht unbedingt einen Magnetkörper aufweisen, sondern kann selbst als Referenzkörper dienen. Natürlich könnten darin auch rundum laufend Magnete angeordnet sein. Jedoch umgibt dieser zweite Referenzkörper die Schneckenwelle 5 vollständig und auf möglichst homogene Weise. Mit einem solchen Referenzkörper kooperieren vorzugsweise zwei weitere Sensoren, welche jedoch derart angeordnet sind, dass jeder sich über je einer Seitenkante der Nut befindet. Verschiebt sich nun die Schneckenwelle 5 unter dem Einfluss eines auf das verzahnte Anschlusselement 2 zu übertragenden Drehmomentes, so nähert sich damit die in der mittigen Nullposition der Schneckenwelle 5 noch symmetrisch zwischen den beiden Sensoren liegende Nut einem der beiden Sensoren an und entfernt sich gleichzeitig von dem anderen. Daraus folgend wird ein Sensor eine Annäherung und der andere eine Entfernung sensieren und weitermelden. Durch das Ausmaß dieser Verschiebung kann die Axialverschiebung der Schneckenwelle 5 und damit die von dieser aufzubringende Axialkraft, also das an das verzahnte Anschlusselement 2 eingeleitete Drehmoment, ermittelt werden. Um sich gegenseitig nicht zu beeinflussen, können die Sensoren 15 und Referenzkörper 29 für die Drehposition und -richtung bspw. in dem Bereich 24 der Schneckenwelle 5 angeordnet sein, die Sensoren und Referenzkörper für das Drehmoment an dem Bereich 25 jenseits des Gewindes 4. Natürlich sind auch andere Positionen für Sensoren 15 und Referenzkörper 29 für den Drehwinkel und die Drehrichtung einerseits sowie für das Drehmoment andererseits denkbar. So zeigen beispielsweise die Fig. 3 und 4, dass der Referenzkörper 29 auch im Bereich einer Stirnseite 31 der Schneckenwelle 5 angeordnet sein kann, insbesondere an der dem Antriebsmotor 7 abgewandten Stirnseite 31 .
Der Referenzkörper kann in die Stirnseite 31 eingelassen sein wie bei Fig. 3 zu sehen oder an jener oberflächig befestigt sein, wie in Fig. 4 zu sehen. Der betreffende Sensor bzw. die betroffene Sensorik 15 kann dann entweder in einem Außenmantel eines dortigen Adapters 18 angeordnet sein, diesen bis zu dem Hohlraum zur Welle 5 hin durchsetzend, wie in Fig. 3 zu sehen, oder der Sensor 15 kann in einem diesen stirnseitig abschließenden Befestigungsflansch 19 befestigt sein, wie in Fig. 4 dargestellt. Dabei können auch in diesen Fällen mehrere Referenzkörper und/oder Referenznuten radial ineinander angeordnet sein, mit entsprechend ausgerichteten Sensoren.
Weitere Orte für die Platzierung von Referenzkörpern 29 und Sensoren 15 zur Drehwinkel-, Drehrichtungs- und/oder Drehmomenterfassung sind denkbar, beispielsweise zwischen Lagerungsstellen 22 und den Hohlraum zwischen der Schneckenwelle 5 einerseits und dem Gehäuse 10; 12 andererseits abschließenden Dichtungen 32.
Anhand der Sensorausgangssignale können Informationen über den Zustand des erfindungsgemäßen Schwenk- oder Schneckentriebs 1 gesammelt und bei Bedarf ausgelesen werden. Eine Speicherung und ggf. Vorverarbeitung von Ausgangssignalen der Sensoren 15 wird von einem Elektronikbaustein oder einer Elektronikschaltung, vorzugsweise einer extern angebrachten Auswertesystem E vorgenommen, die in einer weiterführenden Ausgestaltung der Erfindung mit dem erfindungsgemäßen Schwenk- oder Schneckentriebs 1 integriert ist oder an diesem bzw. dessen Gehäuse 12; 13; 14 befestigt werden kann, beispielsweise in einem an dem Gehäuse 14 angeschraubten Kästchen.
Es kann sich dabei um ein einfaches Sensorikschutzgehäuse handeln, beispielsweise in Form eines aus Blech oder Gussmetall bestehenden Hohlkörpers mit schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystemseitiger Öffnung, welches neben dem Auswertesystem oder der Auswerteschaltung E mindestens einen der vorgenannten Sensoren bzw. die gesamte Sensorik 15 beherbergt. Fig. 5 stellt in ähnlicher Weise wie Fig. 1 einen abgebrochenen Schnitt entlang der Hauptebene eines erfindungsgemäßen Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystems oder Schwenktriebs 1 dar. Mit der Verzahnung 3 kämmt das Gewinde 4 einer Schnecke oder einer Schneckenwelle 5 mit einer im Zahneingriffspunkt etwa tangential zu der Verzahnung 3 verlaufenden Längsachse 6, die ansonsten in oder parallel zu der Hauptebene des Schwenktriebs 1 verläuft. Diese Schnecke 5 wird ihrerseits angetrieben von einem Antriebsmotor 7, dessen Abtriebswelle 8 mit der Schnecke 5 drehfest verbindbar ist. Gut sichtbar gekennzeichnet sind mehrere Aufnahme - oder Befestigungsorte A; B; C für Sensoren. Ein in einem dieser Orte B angeordneter Sensor ist dabei orthogonal zur Längsachse 6 gerichtet und dient der Sensierung oder Erfassung der Bewegung der Schnecke 5, sofern ein entsprechender Sensor 1 5 in diesen Ort B eingebracht ist. Ein zweiter dieser Orte A liegt dabei in Richtung der Längsachse 6 der Schnecke 5 und dient der Sensierung oder Erfassung der axialen Lage oder Bewegung der Schnecke 5, sofern an/in diesen Ort A ein entsprechender Sensor 15 eingebracht ist.
So dienen letztgenannte beide Sensoren 15 zur Erfassung und Überwachung der Bewegung der Schnecke 5. Um die mittels dieser Sensoren 15 sensierbaren Bewegungswerte der Schnecke 5 zu plausibilisieren, empfiehlt sich die Installation mindestens eines weiteren Sensors 15 am Aufnahmeort C im Gehäuse 14. Wenn sich also die Schnecke 5 bewegt, muss - bei korrekter Funktion der Vorrichtung 1 - auch am im Gehäuse 14 eingebrachten Sensor 15 eine Bewegung sensierbar oder erfassbar sein. Ist letzteres nicht gegeben, so liegt ein Fehler vor. Eine entsprechende Wartungsanforderung wird ausgelöst.
Fig. 6 zeigt beispielhaft eines jener Signale bzw. Daten bzw. Messgrößen, die bei Drehung der Schneckenwelle 5 von einem Sensor 15 am Einbringungsort B orthogonal zur Längsache 6 der Schnecke 5 erfasst werden können. Wird hierbei ein berührungslos arbeitender Sensor 5 oder Messwertgeber verwendet, so sieht der beispielsweise fest in einer Sensorbohrung S im Gehäuse 12 eingeschraubte Sensor 15, dass sich der Abstand des durch den Sensor fixierten Punktes auf der Schneckenwelle 5 zum Sensor 15 sinusförmig verhält. Da diese Sinusform stetig wiederkehrt, lässt sich also durch eine an den Sensor 15 angeschlossene oder anschließbare Elektronik bzw. Auswerteeinrichtung E der Sollabstand zwischen dem fixierten Punkt auf der Schneckenwelle 5 und dem Sensor 15 am Ort B stets vorberechnen.
Die Fig. 7a und Fig. 7b zeigen jeweils in schematischer Weise sehr ähnliche Aufbauten einer Anlage bzw. Maschine 38 oder einer Fahrzeugbaugruppe 34, welche mit dem Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem oder Schwenktrieb 1 ausgerüstet ist. Insbesondere wird offenbart, dass einer oder mehrere Sensoren 1 5 jeweils mittels einer elektrischen - alternativ einer optischen - Leitung L, alternativ via Funk oder Drahtlosverbindung LW, mit einer Auswerteeinrichtung E gekoppelt oder verbunden sind. An jene Auswerteeinrichtung E, welche in der Regel zumindest elektronisch oder gar vorzugsweise computergestützt arbeitet, werden die mittels der Sensoren erfassten oder sensierten Messgrößen bzw. Daten bzw. Signale 33 weitergeleitet. Idealerweise werden diese Messgrößen bzw. Daten bzw. Signale 33 innerhalb der Auswerteeinrichtung E EDV-technisch weiterverarbeitet, gegebenenfalls gefiltert und/oder verstärkt. In den Fig. 7a und Fig. 7b sind die dortigen Auswerteeinrichtungen E jeweils schematisch beabstandet von dem Schwenktrieb 1 angebracht. In der Praxis kann der Abstand zwischen Schwenktrieb 1 und Auswerteeinrichtung E nur wenige Zentimeter betragen. Der Abstand zwischen Schwenktrieb 1 und Auswerteeinrichtung E kann jedoch auch viele Meter, sogar hunderte von Metern betragen.
Ähnlich verhält es sich mit dem IT- und Elektroniksystem 35, beispielsweise in Ausprägung eines Diagnosecomputers oder einer Wartungseinrichtung, ggfs. inklusive Software oder eines Zustandsmonitonngsystems CMS. Jenes ist in der Praxis entweder mittels mindestens einer elektrischen - alternativ einer optischen - Leitung L, alternativ sogar via Funk oder Drahtlosverbindung LW, mit der/den Auswerteeinrichtung(en) E verbunden.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieses IT- und Elektroniksystem 35, beispielsweise in Ausprägung eines Diagnosecomputers oder einer Wartungseinrichtung, ggfs. inklusive Software oder eines Zustandsmonitonngsystems CMS, direkt mit einer Erfahrungs- oder Wissensdatenbank 37 gekoppelt ist, wie in Fig. 7a und Fig. 7b schematisch dargestellt. Um die eingangs genannte „Zentralkontrolle bzw. -Überwachung" oder die „Fernwartung bzw. -Überwachung" des Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystems bzw. Schwenktriebs 1 zu realisieren, ist das IT- und Elektroniksystem 35 und/oder die Erfahrungs- oder Wissensdatenbank 37 mit einem Zentral- oder Kontrollrechner 36 verbunden. Dieser Zentral- oder Kontrollrechner 36 kann entweder in unmittelbarer Nähe der Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystems- bzw. Schwenktrieb-Vorrichtung 1 angebracht oder errichtet sein, oder aber auch viele Kilometer entfernt. Gemäß Fig. 8b hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn alle in einer Windkraftanlage angebrachten Schneckengetriebesystems- bzw. Schwenktriebsvorrichtungen 1 mit einem Zustandserkennungs- und Zustandsüberwachungs-System 39 ausgerüstet sind, welche jeweils die sensierten oder erfassten Messgrößen oder Daten oder Signale 33 an eine zentrale Station, den vorgenannten Zentral- oder Kontrollrechner 36, übermitteln.
Dieser Zentral- oder Kontrollrechner 36 kann beispielsweise am Rande eines Windkraftanlagen-Feldes stehen und somit die Daten von einer, zwei, drei, vier, ... zehn, ... fünfzehn, ... bis zu „n" mit Schneckengetriebesystems- bzw. W 201
Schwenktriebs-Vorrichtungen 1 ausgestatteter Windkraftanlagen erfassen und somit zentral überwachen und/oder kontrollieren.
Ein ähnlicher Anwendungsfall ist bei Solaranlagen sinnvoll, vgl. Fig. 8a. Ein Zentral- oder Kontrollrechner 36 kann beispielsweise am Rande eines Solaranlagen-Feldes stehen und somit die Daten von einer, zwei, drei, vier, ... zehn, ... fünfzehn, ... bis zu „n" mit Schneckengetriebesystemsen oder Schwenktriebvorrichtungen 1 ausgestatteter Solaranlagen erfassen und diese somit zentral überwachen und/oder kontrollieren.
Dabei hat sich jeweils als vorteilhaft herausgestellt, wenn das jeweilige IT- und/oder Elektroniksystem 35 und/oder die Erfahrungs- oder Wissensdatenbank 37 entweder im Fuß einer solchen Maschine bzw. Anlage 38 installiert ist, oder sogar nur einfach vorhanden ist - und zwar vorzugsweise in unmittelbarer Umgebung des vorgenannten Zentral- oder Kontrollrechners 36.
Letztlich zeigen auch die Fig. 9a sowie die Fig. 9b das vorgenante Schwenkantriebsoder Schneckengetriebesystems 1 zur Installation in einer Anlage bzw. Maschine 38 oder als Baugruppe eines Fahrzeuges 34, jeweils in perspektivischer Darstellung. Die Schneckenwelle 5 verfügt über ein darin unmittelbar eingeformtes oder eingearbeitetes Schraubengewinde 4. Im Betrieb kämmt dieses Gewinde 4 mit einem Anschlusselement 2, vorzugsweise mit einem Schneckenrad 2, über eine in das Schraubengewinde 4 eingreifende Verzahnung 3. Jenes Anschlusselement 2 oder Schneckenrad 2 ist zumindest zweiseitig von einem Gehäuse 14 umschlossen oder voll geschlossen. Dies kann beispielsweise ein metallisches Guss- oder Schmiedegehäuse sein. Innerhalb dieses Gehäuses 14 ist das Anschlusselement 2 oder Schneckenrad 2 mittels Drehverbindung(en) oder Wälzlagerung(en) 40 gegen das Gehäuse 14 mittelbar oder unmittelbar abgestützt. Durch die Verwendung einer Drehverbindung(en) oder Wälzlagerung(en) 40 ist das Anschlusselement 2 jedoch intern verdrehbar gelagert.
Aus den Fig. 9a und 9b ist gut zu erkennen, dass die jeweilige Schneckenwelle 5 von einem beispielsweise separierten Gehäuseteil oder Gehäuseabschnitt 12 geschützt ist, wobei dieser Gehäuseteil-/abschnitt 12 einen oder mehrere Aufnahme- oder W
Befestigungsort(e) A; B; S für Sensoren bzw. Sensorik 15 vorsieht. Zusätzlich bzw. alternativ sieht auch das Gehäuse 14 einen oder mehrere Aufnahme- und/oder Befestigungsort(e) C; S für Sensoren bzw. Sensorik 15 vor.
Bezugszeichenliste:
1 Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem, Schwenktrieb
2 Anschlusselement, z.B. Schneckenrad
3 Verzahnung
4 Schraubengewinde , Gewinde
5 Schneckenwelle , Schnecke 6 Längsachse, Längsrichtung 7 Antriebsmotor , Motor 8 Abtriebswelle
9 Ausnehmung 10 Teil
11 Motorgehäuse 12 Gehäuseteil/-abschnitt
13 GehäuseteilAabschnitt 14 Gehäuse
15 Sensor , Sensorik 16 Ende
17 Ende 18 Adapter
19 Befestigungsflansch 20 . Endbereich
21 Endbereich 22 Lagerung z.B. mechanisch
23 Abstufung 24 Wellenbereich
25 Wellenbereich 26 Feder, z.B. Tellerfeder
27 Abschlussflansch 28 Abschlussflansch
29 Referenzkörper 30 Ausgangsanschluss
31 Stirnseite 32 Dichtung
33 Messgröße, Datum, Signal 34 Fahrzeugbaugruppe
35 IT- und Elektroniksystem 36 Zentral- oder Kontrollrechner
38 Maschine oder Anlage 40 Wälzlager, Drehverbindung
39 Zustandserkennungs- und Zustandüberwachungs-System, z.B. elektronisch 37 Erfahrungs- oder Wissensdatenbank, z.B. elektronisch , computergestützt
E Auswertesystem, Auswertungseinrichtung
LW Drahtlosverbindung, z.B. Funk L Leitung , z.B. elektrisch
A Aufnahme-/Befestigungsort B Aufnahme-/Befestigungsort
C Aufnahme-/Befestigungsort S Bohrung, z.B. Sensorbohrung

Claims

Patentansprüche
Schneckengetriebe (1 ), ggf. im Rahmen eines Schwenkantriebs, vorzugsweise zur Installation in einer Anlage oder Maschine (38) oder als Baugruppe eines Fahrzeuges (34), aufweisend:
wenigstens eine Schneckenwelle (5) mit wenigstens einem in diese Schneckenwelle (5) eingeformten oder eingearbeiteten Schraubengewinde (4), dessen Gang oder Gänge die Achse der Schneckenwelle jeweils vollständig, vorzugsweise mehrfach umlaufen; ein mit diesem Schraubengewinde (4) unmittelbar kämmendes Schneckenrad mit einer in das Schraubengewinde (4) der mindestens einen Schneckenwelle (5) eingreifenden Verzahnung (3) an seinem Umfang, wobei das wenigstens eine Schneckenrad als ringförmiges Anschlusselement (2) ausgebildet ist mit einer ebenen Ringfläche, die von kranzartig verteilt angeordneten Bohrungen lotrecht durchsetzt ist zwecks Verschraubungen des Anschlusselementes (2) an einem ersten Maschinen-, Fahrzeug-, oder Anlagenteil (34;38);
einen ersten Gehäuseabschnitt (14) zur Aufnahme des Anschlusselements (2) und zu dessen drehbarer Lagerung mittels wenigstens einer Wälzlagerung (40), deren Laufbahnen an dem Anschlusselement (2) einerseits und an dem ersten Gehäuseabschnitt (14) andererseits angeordnet sind, wobei der erste Gehäuseabschnitt (14) wenigstens eine ebene Ringfläche aufweist, die von kranzartig verteilt angeordneten Bohrungen lotrecht durchsetzt ist zwecks Verschraubungen des ersten Gehäuseabschnitts (14) an einem zweiten Maschinen-, Fahrzeug-, oder Anlagenteil (34;38);
wenigstens einen zweiten Gehäuseabschnitt (12) zur Aufnahme der wenigstens einen Schneckenwelle (5), dessen maximaler Abstand zu der Lagerhauptachse innerhalb einer von der Schneckenradachse aufgespannten und von der Schneckenwelle lotrecht durchsetzten Ebene größer ist als der halbe Außendurchmesser des ersten Gehäuseabschnitts; dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des ersten oder zweiten Gehäuseabschnittes (12,14) wenigstens eine Befestigungseinrichtung in unmittelbarer Nähe der Schneckenwelle (5) oder des als Anschlusselement (2) ausgebildeten Schneckenrades vorgesehen ist, die speziell für den Anbau eines Sensors ausgelegt ist, und woran ein Sensor festgelegt oder festlegbar ist zur permanenten Erfassung wenigstens einer für den Verschleißzustand des Schneckengetriebes (1 ) relevanten Information über wenigstens ein bewegtes Teil des Schneckengetriebes (1 ), nämlich über die Schneckenwelle (5) und/oder über das als Anschlusselement (2) ausgebildete Schneckenrad, insbesondere einer Information über die Position und/oder Lage der
Schneckenwelle (5) oder des Schneckenrades relativ zu dem betreffenden Gehäuseabschnitt (12,14).
Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor ( 5) zur permanenten Erfassung wenigstens einer für den Verschleißzustand des Schneckengetriebes (1 ) relevanten Information über wenigstens ein bewegtes Teil des Schneckengetriebes (1 ) durch ein Sensorikschutzgehäuse geschützt ist, beispielsweise in Form eines aus Blech oder Gussmetall bestehenden Hohlkörpers mit schwenkantriebs- oder schneckengetriebesystemseitiger Öffnung.
Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorikschutzgehäuse an einem Gehäuseabschnitt (12;13;14) des Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystems (1 ) festgelegt ist, beispielsweise angeflanscht und mittels Befestigungsschrauben verschraubt oder durch Schweißung mit dem Gehäuse (12;13;14) verbunden.
Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor (15) zur permanenten Erfassung wenigstens einer für den Verschleißzustand des Schneckengetriebes (1 ) relevanten Information über wenigstens ein bewegtes Teil des Schneckengetriebes (1 ) innerhalb von eigens für den Sensor bzw. die Sensorik (15) eingebrachte Bohrung(en) (S) in einem Gehäuseabschnitt (12,14) angeordnet ist.
5. Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor zur permanenten Erfassung wenigstens einer für den Verschleißzustand des Schneckengetriebes (1 ) relevanten Information über wenigstens ein bewegtes Teil des Schneckengetriebes (1 ) als berührungsloser Sensor ausgebildet ist.
6. Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor als Näherungsinitiator oder Annäherungsschalter ausgebildet ist, bevorzugt mit einem internen Oszillator, vorzugsweise unter Verwendung des kapazitiven oder magnetischen oder induktiven Wirkprinzips, oder als Hallsensor, etwa zur berührungslosen Drehzahlmessung der Schnecke oder Schneckenwelle.
7. Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor als optischer Sensor ausgebildet ist, insbesondere im Sinne eines Inkremental- oder Absolutwertgebers.
8. Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor auf Basis eines oder mehrerer Dehn-Mess-Streifen (DMS) ausgeführt ist.
9. Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor als Füllstandssensor oder Füllstandsschalter ausgebildet ist.
10. Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor (15) mit wenigstens einer Signalaufbereitungsvorrichtung und/oder Signalverarbeitungsvorrichtung in einem Gehäuse vereinigt ist, vorzugsweise im selben Gehäuse einen eigenen/integrierten Mikroprozessor oder MikroController beherbergt, insbesondere einen eigenen Speicher und/oder eine Datenschnittstelle zur parallelen und/oder seriellen Datenübertragung aufweist.
11. Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Auswertesystem (E) für die erfasste(n) Information(en) über die Schneckenwelle (5), beispielsweise ein Zustandserkennungs- und Zustandüberwachungs-System (39), zur Ermittlung des Wartungs- und/oder Verschleißzustandes des Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystems anhand der von wenigstens einem Sensor gelieferten Messgrößen und/oder Daten und/oder Signalen (33), insbesondere bezüglich Überlast und/oder Position und/oder Lage der Schneckenwelle (5) oder des Schneckenrades (2).
12. Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schnittstelle zwischen wenigstens einem Sensor (15) oder einer damit integrierten Signalaufbereitungsvorrichtung und/oder Signalverarbeitungsvorrichtung einerseits und einem vorzugsweise elektronischen oder computergestützten Auswertesystem (E) andererseits, wobei die zu übertragende Information, insbesondere Messgrößen und/oder Daten und/oder Signale (33), auf einem Daten-Kanal seriell gesendet wird oder auf mehreren Daten-Kanälen parallel.
13. Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung von Messgrößen und/oder Daten und/oder Signalen (33) von wenigstens einem Sensor (15) an ein vorzugsweise elektronisches oder computergestütztes Auswertesystem (E) leitungsgebunden erfolgt, beispielsweise auf diskreten Leitungen unter Nutzung des IEEE 802- oder IEEE 488-Standards oder unter Nutzung von Netzwerkleitungen oder Busleitungen mindestens eines Feldbussystems, beispielsweise l2C-Bus oder LIN-Bus oder Ethernet-Bus oder Profibus oder USB-Bus oder FireWire-Bus oder CAN/CANopen-Bus oder MOST-Bus oder dergleichen.
14. Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung von Messgrößen und/oder Daten und/oder Signalen (33) von wenigstens einem Sensor (15) an ein vorzugsweise elektronisches oder computergestütztes Auswertesystem (E) drahtlos erfolgt, beispielsweise mittels drahtloser Übertragungstechnologie gemäß den allgemeinen IEEE 802. 1 -Standards oder über ein RFID-, Bluetooth-, Infrarot-, WPAN-, GSM-, oder UMTS-Drahtlosnetzwerk.
Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zustandserkennungs- und Zustandsüberwachungs-System (39) mindestens ein IT- und/oder Elektroniksystem (35) aufweist, welches vorzugsweise werte-, Signal- oder datentechnisch mit einem von dem Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) vorzugsweise räumlich getrennten Zentral- oder Kontrollrechner (36) verbunden ist oder verbunden werden kann.
Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zustandserkennungs- und Zustandsüberwachungs- System (39) eine Wissensdatenbank (37) aufweist oder beinhaltet oder mit einer externen Wissensdatenbank (37) werte-, Signal- oder datentechnisch verbunden ist oder verbunden werden kann, wobei die Wissensdatenbank (37) Erfahrungsdaten wie etwa Schwell- oder Grenzwertinformationen enthält, und/oder Kennfelder und/oder bekannte Betriebsmuster enthält, die Abfolgen oder Funktionen von verschleissindizierenden oder verschleissanzeigenden Betriebsmustern darstellen oder kennzeichnen.
Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Vergleichsbaustein im IT- und Elektroniksystem (35) und/oder in der Wissensdatenbank (37) und/oder im Zentral- oder Kontrollrechner (36), um durch einen Vergleich der von wenigstens einem Sensor (15) gewonnenen Messgrößen und/oder Daten und/oder Signalen (33) mit Erfahrungsdaten wie etwa Schwell- oder Grenzwertinformationen verschleissbasierte Wartungsintervalle wartungsoptimiert zu ermitteln.
18. Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise zwei oder drei Anschlusskonstruktionen (2) in Form je eines Schneckenrades in einem gemeinsamen Gehäuse (14) angeordnet sind, wobei jede dieser Anschlusskonstruktionen (2) mit mindestens einer separaten Schnecke oder Schneckenwelle (5) kämmt, während jede dieser Schneckenwellen (5) mit einem eigenen Antriebsmotor (7) gekoppelt oder koppelbar ist.
Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen mehrere, vorzugsweise zweier oder dreier in einem gemeinsamen Gehäuse (14) angeordneter Anschlußkonstruktionen (2) in Form von Schneckenrädern in zueinander schiefen oder lotrechten Richtungen weisen.
Verwendung eines Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche im Rahmen einer Anlage oder Maschine (38) zur Energieübertragung, insbesondere als Kran- oder Schwerlastanlage oder Lastenbeförderungsmaschine, oder zur Energiewandlung, insbesondere in Form einer Solaranlage oder Windenergieanlage oder Gezeitenkraftmaschine.
Verwendung eines Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystems (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 in einem Fahrzeug, beispielweise in einem Kran-, Bagger- oder Schwerlasttransportfahrzeug.
Verfahren zur Diagnose und/oder Überwachung eines Schwenkantriebs- oder Schneckengetriebesystems (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zur Ermöglichung zustandsbasierter oder optimierter Wartung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (15) Messgrößen und/oder Daten und/oder Signale (33), insbesondere der Drehbewegung und/oder der Axialverschiebung der Schnecke oder Schneckenwelle (5) und/oder eine Fehlpositionierung in axialer und/oder radialer Richtung dieser Schnecke oder Schneckenwelle (5) entlang oder orthogonal zur Längsachse (6), sensiert oder erfasst.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass
erstens die mittels wenigstens einem Sensor (15) gemessen oder erfassten Messgrößen und/oder Daten und/oder Signale (33), beispielsweise für die Drehbewegung der Schnecke oder Schneckenwelle (5) und/oder für die Axialverschiebung der Schnecke oder Schneckenwelle (5) entlang oder orthogonal zu der Längsachse (6), an ein, beispielsweise mit dem wenigstens einen Sensor (15) verbundenes Auswertesystem (E), weitergeleitet, gegebenenfalls auch gleichgerichtet, werden, und
zweitens diese ggf. gleichgerichtete(n) Messgrößen und/oder Daten und/oder Signale (33) (auf-) integriert oder (auf-) summiert werden, beispielsweise innerhalb des Auswertesystems (E), sowie drittens die ermittelten und/oder (auf-) integrierten oder (auf-) summierten Messgrößen und/oder Daten und/oder Signale (33) an ein Zustandserkennungs- und Zustandsüberwachungs-System (39) und/oder mindestens ein IT- und Elektroniksystem (35) und/oder eine Wissensdatenbank (37), gegebenenfalls sowie an einem Zentral- oder Kontrollrechner (36), übermittelt werden, beispielsweise unter Nutzung elektrischer Leitungen (L) oder Netzwerkleitungen bzw. Busleitungen mindestens eines Feldbussystems, alternativ mittels drahtloser Übertragungstechnologie unter Nutzung von Drahltlosverbindung(en) (LW), beispielsweise gemäß den allgemeinen IEEE - Standards.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittelbar oder unmittelbar an oder in einem Aufnahme-/Befestigungsort (A;B;S) in oder an dem Gehäuseteil oder Gehäuseabschnitt (12) vorhandener erster Sensor (15) vorhandene Bewegung(en) der Schnecke oder Schneckenwelle (5) über Messgrößen bzw. Daten bzw. Signale (33) sensiert oder erfasst, und ferner diese vorhandene(n) Bewegung(en) der Schnecke oder Schneckenwelle (5) mit gegebenenfalls ebenfalls vorhandenen Bewegung(en) des Anschlusselementes (2) plausibilisiert werden, vorzugsweise indem ein Vergleich der Messgrößen oder Daten oder Signale (33) der Schnecke oder Schneckenwelle (5) mit den Messgrößen oder Daten oder Signalen (33) des Anschlusselementes (2) vorgenommen wird, wobei die
Bewegung(en) des Anschlusselementes (2) von einem zweiten in oder an dem Gehäuse (14), gegebenenfalls mittelbar oder unmittelbar an oder in einem Aufnahme- oder Befestigungsort (C;S) eingebrachten, vorhandenen Sensor (15) sensiert oder erfasst wird (werden), und wobei der zweite Sensor (15) vorzugsweise physikalisch gleichartige Messgrößen oder Daten oder
Signale (33) der Bewegung des Anschlusselementes (2) sensiert oder erfasst wie der erste Sensor.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilisierung in der Sensorik (15) erfolgt und/oder in einem
Auswertesystem (E) und/oder in einem Zustandserkennungs- und Zustandsüberwachungs-System (39) und/oder in einem IT- und Elektroniksystem (35) und/oder in einer Wissensdatenbank (37). 26. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilisierung ein Vergleich der sensierten oder erfassten Drehrichtung bzw. des Drehwinkels der Schnecke oder Schneckenwelle (5) mit der sensierten oder erfassten Drehrichtung bzw. des Drehwinkels des Anschlusselementes (2) ist.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilisierung ein Vergleich der sensierten oder erfassten Geschwindigkeit der Schnecke oder Schneckenwelle (5) mit der sensierten oder erfassten Geschwindigkeit des Anschlusselementes (2) ist.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilisierung ein Vergleich der sensierten oder erfassten Beschleunigung der Schnecke oder Schneckenwelle (5) mit der sensierten oder erfassten Beschleunigung des Anschlusselementes (2) ist.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilisierung ein Vergleich der sensierten oder erfassten Temperatur der Schnecke oder Schneckenwelle (5) mit der sensierten oder erfassten Temperatur im Gehäuse (14) des Anschlusselementes (2) ist.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 29 dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilisierung ein Vergleich des sensierten oder erfassten Schmiermittelfüllstands- und/oder Schmiermittelzustands im Gehäuseteil (12) der Schnecke oder Schneckenwelle (5) mit dem sensierten oder erfassten Schmiermittelfüllstand- und/oder Schmiermittelzustand im Gehäuses (14) des Anschlusselementes (2) ist.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilisierung ein Vergleich des sensierten oder erfassten Drucks, beispielsweise des mechanischen Drucks, alternativ des hydrostatischen Drucks oder sogar des Gasdrucks, im Gehäuseteil (12) der Schnecke oder Schneckenwelle (5) mit dem sensierten oder erfassten Druck im Gehäuses (14) des Anschlusselementes (2) ist.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilisierung ein Vergleich des sensierten oder erfassten Feuchte- oder Wassergehalts im Gehäuseteil (12) der Schnecke oder Schneckenwelle (5) mit dem sensierten oder erfassten Feuchte- oder Wassergehalt im Gehäuse (14) des Anschlusselementes (2) ist.
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