用于工業(yè)應(yīng)用或風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的傳動裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于工業(yè)應(yīng)用或風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的傳動裝置，其具有用于檢測作用于驅(qū)動軸(101)、輸出軸(102)或能夠通過驅(qū)動軸(101)驅(qū)動的軸的轉(zhuǎn)矩的探測裝置(109)。該探測裝置(109)與集成的能量產(chǎn)生裝置電連接。該能量產(chǎn)生裝置配有轉(zhuǎn)子(192)，該轉(zhuǎn)子布置在傳動裝置殼體(103)的內(nèi)部并抗扭地與能夠通過驅(qū)動軸(101)驅(qū)動的軸相連接。該軸配有通過殼體頂蓋(193)固定的軸承(194)。在此，殼體頂蓋(193)圍繞著轉(zhuǎn)子(192)。能量產(chǎn)生裝置配有定子(191)，該定子在傳動裝置殼體(103)的內(nèi)部安裝在殼體頂蓋(193)上。
【專利說明】用于工業(yè)應(yīng)用或風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的傳動裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于工業(yè)應(yīng)用或風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的傳動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]用于工業(yè)應(yīng)用或風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的傳動裝置在它們的使用壽命期間需承受轉(zhuǎn)矩和彎矩以及軸向和徑向的力。為了設(shè)計傳動裝置而應(yīng)用由使用者方面限定的負荷譜。偏離該負荷譜的實際負載可能導(dǎo)致使用壽命縮短和加工、制造或能量產(chǎn)生過程中斷。出于這一原因，特別是對于運行控制和機器設(shè)計而言，檢測在傳動裝置中出現(xiàn)的實際負載是非常重要的。
[0003]由專利文獻DE 103 21 210 Al公開了一種用于利用多個分別固定在可活動的外哨合齒輪薄膜上的延伸傳感器(Dehnungsfuehler)在傳動裝置中進行轉(zhuǎn)矩檢測的方法,在該方法中，在延伸傳感器的輸出信號組合形成最終的測量信號之前，對該輸出信號的增強分別被提高。對延伸傳感器輸出信號的增強程度的調(diào)節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)對包含在輸出信號中的旋轉(zhuǎn)波度(Drehwelligkeit)的補償。
[0004]在專利文獻GB 2 385 425 A中說明了一種用于在傳動裝置中進行轉(zhuǎn)矩測量的方法，在該方法中，在傳動軸的兩個端部上分別布置無接觸式的旋轉(zhuǎn)角傳感器，該無接觸式的旋轉(zhuǎn)角傳感器與配屬的探測器單元共同起作用。在此，探測器單元分別安裝在殼體壁或殼體頂蓋上。借助于這兩個探測器單元推導(dǎo)出相位差信號，該相位差信號是傳動軸的取決于負載的扭轉(zhuǎn)程度的計量標(biāo)準(zhǔn)。從傳動軸的已知的抗扭強度和測量到的扭轉(zhuǎn)程度計算出作用于傳動軸的轉(zhuǎn)矩。
[0005]由專利文獻DE 38 04 389 Al公開了一種用于對在傳動裝置中出現(xiàn)的過載力矩進行檢測的測量裝置，在該測量裝置中，在驅(qū)動軸的內(nèi)部布置有測量裝置，該測量裝置包括光學(xué)發(fā)射器、反射鏡以及光電接收器。在過載時，驅(qū)動軸發(fā)生彎曲，與軸線正交地布置的反射鏡由此使由光學(xué)發(fā)射器發(fā)出的激光束轉(zhuǎn)向。經(jīng)過轉(zhuǎn)向的反射光束在光電接收器上產(chǎn)生電子信號，該電子信號觸發(fā)過載保護。
[0006]在專利文獻WO 2011/012497 A9中說明了一種傳動裝置，其驅(qū)動軸或者輸出軸在殼體開口的區(qū)域內(nèi)具有經(jīng)過磁編碼或光學(xué)編碼部段。其編碼能夠通過轉(zhuǎn)矩或力對驅(qū)動軸或輸出軸所起的作用而發(fā)生改變。借助于探測裝置對用于驅(qū)動軸或輸出軸的磁編碼或光學(xué)編碼進行無接觸式的檢測。該探測裝置布置在圍繞著驅(qū)動軸或輸出軸的經(jīng)過磁編碼或光學(xué)編碼部段的殼體頂蓋中，并與用于檢測負載譜的分析裝置電連接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于，提出一種能夠可靠地識別危險性的傳動裝置過載的傳動裝置。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過一種用于工業(yè)應(yīng)用或風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的、具有在權(quán)利要求1中說明的特征的傳動裝置實現(xiàn)。本發(fā)明的有利的改進方案在從屬權(quán)利要求中進行說明。[0009]根據(jù)本發(fā)明的傳動裝置包括至少一個驅(qū)動軸和至少一個輸出軸，這些驅(qū)動軸和輸出軸從驅(qū)動裝置殼體上的相應(yīng)的開口中穿過。此外還設(shè)有至少一個與驅(qū)動軸相連接的齒輪和至少一個與輸出軸相連接的齒輪，這些齒輪直接地或間接地保持相互嚙合。此外，根據(jù)本發(fā)明的傳動裝置還包括至少一個用于檢測作用于驅(qū)動軸、輸出軸或能夠通過驅(qū)動軸驅(qū)動的軸的轉(zhuǎn)矩的探測裝置。該探測裝置與集成的能量產(chǎn)生裝置電連接。該能量產(chǎn)生裝置配有轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子布置在傳動裝置殼體的內(nèi)部并且抗扭地與能夠通過驅(qū)動軸驅(qū)動的軸相連接。該軸配有通過殼體頂蓋固定的軸承。此外，殼體頂蓋圍繞轉(zhuǎn)子。此外，能量產(chǎn)生裝置配有定子，該定子在傳動裝置殼體的內(nèi)部安裝在殼體頂蓋上。在此，在轉(zhuǎn)子和定子之間形成氣隙。此夕卜，探測裝置還與用于檢測負載譜的分析裝置相連接。用于探測裝置的能量產(chǎn)生裝置集成在根據(jù)本發(fā)明的傳動裝置中，由此基于對探測裝置的自給自足的能量供應(yīng)獲得更高的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]以下將借助于實施例并通過附圖對本發(fā)明進行詳細的說明。圖中示出:
[0011]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一傳動裝置的示意圖，
[0012]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第二傳動裝置的示意圖，
[0013]圖3示出集成在根據(jù)圖1的傳動裝置中的、用于轉(zhuǎn)矩探測裝置的能量產(chǎn)生裝置的第一種變體的橫截面圖，
[0014]圖4示出集成的能量產(chǎn)生裝置的第二種變體的橫截面圖，
[0015]圖5示出集成的能量產(chǎn)生裝置的第三種變體的橫截面圖，
[0016]圖6示出具有磁編碼的軸部段的透視圖，
[0017]圖7示出具有一個勵磁線圈和多個測量線圈的探測裝置的透視圖，
[0018]圖8示出具有光學(xué)編碼的軸部段的透視圖，
[0019]圖9示出具有多個以惠斯通電橋的方式連接的應(yīng)變測量條的軸部段的透視圖。【具體實施方式】
[0020]在圖1中示例性示出的傳動裝置包括安裝在傳動裝置殼體103中的驅(qū)動軸101和輸出軸102。驅(qū)動軸101與第一行星齒輪級104的太陽輪111相連接，而輸出軸102則與第二行星齒輪級105的包括多個行星齒輪123的行星架122相連接。第一行星齒輪級104此外還包括行星架112，該行星架容納多個與固定的齒環(huán)114嚙合的行星齒輪113，并與第二行星齒輪級105的太陽輪121相連接。第二行星齒輪級105同樣具有固定的齒環(huán)124，該齒環(huán)與第二行星齒輪級105的行星齒輪123相嚙合。
[0021]傳動裝置殼體103在端側(cè)分別通過殼體頂蓋106閉合。殼體頂蓋106具有用于驅(qū)動軸101和輸出軸102的軸承107，108的容納部或者引導(dǎo)部件。在本實施例中，在輸出軸102的軸承108的區(qū)域內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)矩傳感器109，該轉(zhuǎn)矩傳感器與分析裝置110電連接。代替轉(zhuǎn)矩傳感器或者除了其以外，也可以設(shè)有用于檢測轉(zhuǎn)數(shù)、力、彎矩或位置的傳感器。根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，通過分析裝置110檢測作為負荷譜的轉(zhuǎn)矩測量值和對應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)測量值。也可以附加地在驅(qū)動軸101的軸承107的區(qū)域內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)矩傳感器。轉(zhuǎn)矩傳感器109包括驅(qū)動軸或輸出軸的經(jīng)過磁編碼或光學(xué)編碼的部段，以及包括用于無接觸式地檢測驅(qū)動軸或輸出軸的磁編碼或光學(xué)編碼的探測裝置。
[0022]在圖1中示出的傳動裝置的轉(zhuǎn)矩傳感器109包括集成的能量產(chǎn)生裝置。根據(jù)圖3至5，該能量產(chǎn)生裝置配有轉(zhuǎn)子192，該轉(zhuǎn)子布置在傳動裝置殼體103的內(nèi)部，并且抗扭地與能夠通過驅(qū)動軸101驅(qū)動的軸190相連接。該軸可以例如是輸出軸，并且借助于通過殼體頂蓋193固定的軸承194支撐在一個端部上。在此，殼體頂蓋193圍繞著轉(zhuǎn)子192。此外，能量生成裝置配有定子191，該定子在傳動裝置殼體103的內(nèi)部安裝在殼體頂蓋上193。在此，在轉(zhuǎn)子192和定子191之間形成氣隙。
[0023]在圖2中示出的傳動裝置中，能量供應(yīng)裝置的定子191和轉(zhuǎn)子192與轉(zhuǎn)矩傳感器109在空間上分離地布置。在此，能量供應(yīng)裝置固定在驅(qū)動側(cè)的殼體頂蓋106上，而轉(zhuǎn)矩傳感器109以及附加的轉(zhuǎn)數(shù)傳感器則安裝在輸出側(cè)的殼體頂蓋106上。
[0024]在能量產(chǎn)生裝置在圖3中示出的第一種變體中，殼體頂蓋193具有開口，與轉(zhuǎn)子192抗扭連接的軸從該開口中穿過。在此，能量產(chǎn)生裝置設(shè)計為永久勵磁的、具有徑向延伸的氣隙的內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機，并且轉(zhuǎn)子192插在與其抗扭連接的軸190上以及軸向地布置在軸承194和軸密封圈195之間。
[0025]根據(jù)在圖4中示出的第二種變體和在圖5中示出的第三種變體，殼體頂蓋193形成用于軸承194的軸承座。在這兩種情況下，殼體頂蓋193都基本上是閉合的并且布置在與轉(zhuǎn)子192抗扭連接的軸190的一個端部上。殼體頂蓋193此外還具有用于供電線路的套管。
[0026]在圖4中示出的第二種變體中，能量產(chǎn)生裝置設(shè)計為永久勵磁的發(fā)電機，其氣隙軸向地在轉(zhuǎn)子192和定子191之間延伸。而在圖5中示出的第三種變體中的能量產(chǎn)生裝置則設(shè)計為永久勵磁的外轉(zhuǎn)子發(fā)電機，其氣隙徑向地在轉(zhuǎn)子192和定子191之間延伸。從原則上來說也可以設(shè)計為內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機。根據(jù)圖5，能量產(chǎn)生裝置在與轉(zhuǎn)子192抗扭連接的軸190的殼體頂蓋側(cè)的端部上插入軸190的通孔中。此外，在殼體頂蓋193上還安裝有用于定子191的、設(shè)計為臂的轉(zhuǎn)矩支承件196。在此，轉(zhuǎn)矩支承件196具有用于電線的套管197。
[0027]分析裝置110包括用于記錄傳動裝置負載走向曲線的存儲單元。表征傳動裝置負載走向曲線的轉(zhuǎn)矩測量值或力測量值以及對應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)測量值作為轉(zhuǎn)數(shù)-轉(zhuǎn)矩-負荷譜被儲存在存儲單元中。在此，轉(zhuǎn)數(shù)-轉(zhuǎn)矩-負荷譜表現(xiàn)了在傳動裝置工作期間測量值或測量值范圍在時間上的部分。此外，分析裝置110還具有總線端口，并且根據(jù)一種有利的實施方式，通過總線系統(tǒng)130與驅(qū)動傳動裝置的發(fā)動機的或由傳動裝置驅(qū)動的發(fā)電機的調(diào)節(jié)或控制裝置140相連接。
[0028]在圖6和7中示出的是，驅(qū)動軸或輸出軸201，301在它們穿過傳動裝置殼體上的相應(yīng)的開口的區(qū)域內(nèi)具有經(jīng)過磁編碼或光學(xué)編碼的部段202，302。其編碼能夠通過轉(zhuǎn)矩或力對驅(qū)動軸或輸出軸201，301所起的作用而發(fā)生改變。
[0029]經(jīng)過磁編碼的部段202具有預(yù)設(shè)的一維或多維的磁化輪廓。在此，從預(yù)設(shè)的磁化輪廓中得到的疊加磁場與作用于驅(qū)動軸或輸出軸201的轉(zhuǎn)矩成正比。與經(jīng)過磁編碼的部段202相應(yīng)地設(shè)有探測裝置，該探測裝置包括多個磁場傳感器、例如電線圈203。
[0030]驅(qū)動軸或輸出軸此外還可以具有鐵磁部段，其透磁率與編碼相符。根據(jù)圖8中的示意圖，探測裝置在這種情況下具有居中布置的、用于產(chǎn)生穿過驅(qū)動軸或輸出401的鐵磁部段的磁通量的勵磁線圈402和多個用于檢測受到鐵磁段的透磁率影響的磁通量的測量線圈403。
[0031]從圖7中可以看出，在驅(qū)動軸或輸出軸301的經(jīng)過光學(xué)編碼的部段302中布置了具有多個反射點的光學(xué)應(yīng)變測量條321，反射點之間的距離能夠通過轉(zhuǎn)矩或者力對驅(qū)動軸或輸出軸301所起的作用而發(fā)生改變。在這種情況下，探測裝置包括指向反射點的光源302，該光源中集成了用于對通過反射點反射的光波長進行波長測定的光傳感器。
[0032]根據(jù)在圖9中示出的實施變體，在驅(qū)動軸或輸出軸501上，在其穿過傳動裝置殼體上的相應(yīng)的開口的區(qū)域內(nèi)布置有多個以惠斯通電橋形式相互連接的應(yīng)變測量條511-514。驅(qū)動軸或輸出軸501的取決于轉(zhuǎn)矩的扭轉(zhuǎn)引起惠斯通電橋的最終得出的電阻的改變。可以這樣測定這種電阻改變，即在惠斯通電橋的第一接頭521和第二接頭522之間施加輸入電壓，并在惠斯通電橋的第三接頭523和第四接頭524之間分接輸出電壓。如果以應(yīng)變測量條511-514代替測量線圈并且附加地應(yīng)用勵磁線圈，那么也能夠在惠斯通電橋的基礎(chǔ)上實現(xiàn)感應(yīng)式的轉(zhuǎn)矩傳感器。
[0033]轉(zhuǎn)矩傳感器109的能量供應(yīng)在傳動裝置工作期間優(yōu)選地通過前述的能量產(chǎn)生裝置進行。此外，當(dāng)傳動裝置不運轉(zhuǎn)或僅以較低的轉(zhuǎn)數(shù)運轉(zhuǎn)時，還優(yōu)選地設(shè)有用于供應(yīng)能量的輔助蓄電池。
[0034]此外，當(dāng)傳動裝置經(jīng)過較長時間的驅(qū)動時，則為轉(zhuǎn)矩傳感器109和分析裝置110分別設(shè)有待機模式。一旦傳動裝置被重新驅(qū)動，便例如產(chǎn)生觸發(fā)信號，利用該觸發(fā)信號將轉(zhuǎn)矩傳感器109和分析裝置110重新從待機模式中激活。
[0035]本發(fā)明的應(yīng)用不局限于所說明的實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種用于工業(yè)應(yīng)用或風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的傳動裝置，所述傳動裝置具有 -至少一個驅(qū)動軸(101)和至少一個輸出軸(102)，所述驅(qū)動軸和所述輸出軸從傳動裝置殼體(103)上的相應(yīng)的開口中穿過， -至少一個與所述驅(qū)動軸(101)相連接的齒輪(111)和至少一個與所述輸出軸(102)相連接的齒輪(123)，這些所述齒輪直接地或間接地保持相互嚙合， -用于檢測作用于所述驅(qū)動軸(101)、所述輸出軸(102)或能夠通過所述驅(qū)動軸(101)驅(qū)動的軸(190)的轉(zhuǎn)矩的至少一個探測裝置(109)， -與所述至少一個探測裝置(109)電連接的能量產(chǎn)生裝置，-分配給所述能量產(chǎn)生裝置的轉(zhuǎn)子(192)，所述轉(zhuǎn)子布置在所述傳動裝置殼體(103)的內(nèi)部并且抗扭地與能夠通過所述驅(qū)動軸(101)驅(qū)動的軸(102，190)連接，所述軸配有通過殼體頂蓋(193)固定的軸承(194)，其中，所述殼體頂蓋(193)圍繞著所述轉(zhuǎn)子(192)，-分配給所述能量產(chǎn)生裝置的定子(191)，所述定子在所述傳動裝置殼體(103)的內(nèi)部安裝在所述殼體頂蓋(193)上，其中，在所述轉(zhuǎn)子(192)和所述定子(191)之間形成氣隙，-與所述至少一個探測裝置(109)相連接的、用于檢測載荷譜的分析裝置(110)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動裝置，其中，所述殼體頂蓋(193)形成軸承座，所述軸承座被分配給與所述轉(zhuǎn)子(192)抗扭連接的軸(190)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的傳動裝置，其中，所述殼體頂蓋(193)基本上是閉合的并且布置在與所述轉(zhuǎn)子(192)抗扭連接的所述軸(190)的端部上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳動裝置，其中，所述氣隙軸向地在所述轉(zhuǎn)子(192)和所述定子(192)之間延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳動裝置，其中，所述氣隙徑向地在所述轉(zhuǎn)子(192)和所述定子(192)之間延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳動裝置，其中，所述能量產(chǎn)生裝置是內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳動裝置，其中，所述能量產(chǎn)生裝置是外轉(zhuǎn)子發(fā)電機，所述外轉(zhuǎn)子發(fā)電機在與所述轉(zhuǎn)子(192)抗扭連接的所述軸(190)的殼體頂蓋側(cè)的所述端部上插入所述軸(190)的通孔中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳動裝置，其中，在所述殼體頂蓋(193)上安裝用于所述定子(191)的、設(shè)計為臂的轉(zhuǎn)矩支承件(196)，并且其中，所述轉(zhuǎn)矩支承件(196)具有用于電線的套管(197)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的傳動裝置，其中，所述殼體頂蓋(193)具有開口，與所述轉(zhuǎn)子(192)抗扭連接的所述軸(190)從所述開口中穿過，并且其中，所述轉(zhuǎn)子(192)插在所述與所述轉(zhuǎn)子抗扭連接的所述軸(190)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳動裝置，其中，所述氣隙徑向地在所述轉(zhuǎn)子(192)和所述定子(191)之間延伸，并且其中，所述能量產(chǎn)生裝置是內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的傳動裝置，其中，所述分析裝置(110)具有用于記錄傳動裝置負載走向曲線的存儲單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中 任一項所述的傳動裝置，其中，表征所述傳動裝置負載走向曲線的轉(zhuǎn)矩和/或力測量值能夠作為負荷譜儲存在所述存儲單元中，所述負荷譜表現(xiàn)的是測量值或測量值范圍在傳動裝 置工作期間在時間上的部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的傳動裝置，其中，所述分析裝置(109)與驅(qū)動所述傳動裝置的發(fā)動機或由所述傳動裝置驅(qū)動的`發(fā)電機的調(diào)節(jié)或控制裝置(140)相連接。
【文檔編號】G01L3/12GK103890386SQ201280052359
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月27日
【發(fā)明者】拉爾夫·馬丁·丁特爾 申請人:西門子公司