超聲可控的潤滑劑分配工具的製作方法

2023-05-23 15:42:56 2

專利名稱：超聲可控的潤滑劑分配工具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一個可控的潤滑劑分配工具，用於給一個裝置或機器的軸承、齒輪或傳動裝置添加潤滑油，更具體的是，涉及一種整合有可攜式超聲波探測器的可攜式潤滑劑分配工具，當電機軸承、齒輪或傳動裝置敷上潤滑劑時，該可攜式超聲波探測器探測該電機軸承、齒輪或傳動裝置的狀態。
背景技術：
正如專利號為Re. 33，977 (專利權人為古德曼等人)的美國專利所公開的，超聲波傳感器已經被用來探測在機械裝置中由於摩擦產生的超聲波能量，例如，由損壞的軸承產生的超聲波能量，其內容整體已通過引用在此併入本文中。摩擦的量越大，則所生成的超聲波能量的強度就越大。給該裝置施加潤滑劑可減少摩擦量，因而所產生的超聲波強度也隨之下降。因此，通過測量超聲波能量提供了一種判斷潤滑何時起作用影響到摩擦發生表面。 此外，發生故障的裝置，如軸承，可產生比正常的軸承更多的超聲波能量，因此，此種情況也可以被檢測到。在過去，決定何時給軸承添加潤滑劑，取決於距上一次添加潤滑劑已經過去的時間量及所添加潤滑劑的具體量。此信息通常會作為製造商的指導性建議。然而，軸承故障的一個重要原因是不恰當的潤滑作用，而不僅僅是一次添加潤滑劑的失敗。尤其是，過度潤滑也可以導致這樣的問題。本技術領域已悉知的是，通過使用整合有一潤滑劑添加工具與一個超聲波探測器的裝置，可幫助控制給軸承添加相應的潤滑劑。這樣的裝置已經被公開記載於專利號為US6，122，966和US 6，339，961 (專利權人為古德曼等人)的美國專利中，其內容整體已通過引用在此併入本文中。如古德曼的公開號為US2006/0209632-A的美國專利申請，其內容整體已通過引用在此併入本文中，使用於大型設備中的馬達和電氣櫃中的電氣放電可被放置於相距甚遠的位置。由於故障的軸承而產生的聲能在可聽範圍和超聲頻率範圍是可檢測到的，一般在40千赫茲範圍內，所以在嘈雜的可聽的工業環境中，發聲成份是難以用肉眼檢測到的。超聲波成份是很容易被探測和定位的。因此，工具通常用於外差或解調已探測的信號，並將其轉換在音頻範圍內，並且不同的方案都可用來這樣做。當使用超聲波能量來探測洩漏、不斷磨損的軸承、電弧或其他故障，則使用一個可攜式超聲波傳感器在視覺和聽覺上指示超聲波能量的存在及其強度是有用的。專利號為USRe. 33，977的美國專利(專利權人為古德曼等人)記載公開了一個超聲波傳感器，該超聲波傳感器通過一個輸出儀表按照線性或對數的模式來顯示被探測信號的強度，還可通過耳機輸出音頻信號。專利號為US4，987，769的美國專利(專利權人為皮考克等)記載了一種超聲波探測器，該超聲波探測器可在十個階段對數LED顯示器上顯示所探測到的超聲波信號的振幅。然而，皮考克所公開的探測器並未處理所探測信號以產生一個音頻響應，也未在最初的前置放大級之後進行信號衰減。
由紐約市埃爾姆斯福德的U.E.系統公司製造的型號為UE 10,000的一種可攜式裝置，在過去一直被用於探測超聲波能量。專利權人為古德曼等人、專利號為US6，707，762，US 6，804，992和US 6，996，030的美國專利涉及到這個可攜式裝置，這些專利內容整體已通過引用在此併入本文中。該型號為UP 10，000的可攜式裝置探測來自磨損的軸承的超聲波信息，並將該超聲波信號解調或外差化為音頻範圍。然後操作者通過耳機可聽到這些音頻信號，並以此作為一種檢測故障的方法。為了能更精確地確定軸承的工作狀態，這些外差的音頻信號可被保存、並稍後下載至一外部頻譜分析儀中以進行相應的分析處理。經過長時間使用該探測設備之後，操作者常常習慣於使用耳朵聽到的信息來判斷電機軸承的情況，而不是以超聲波裝置的顯示器上的振幅讀數作為判斷標準。然而，對於人耳而言，是非常難以辨別代表剛剛開始磨損軸承的輸入音頻與代表已經嚴重磨損軸承的輸入音頻。使用人耳來預測故障的方式是非常不可靠的，通過將外差信號傳遞至一外部頻譜分析儀的方式，這種缺點可被克服。然而困難的是，具有待測軸承的電機分散的距離過大。因此，等所有的電機都被調查檢測時，這個可攜式探測器可能已返回到一維修設 施，且所存儲的外差音頻信號被下載到一頻譜分析儀中，則邊遠的軸承可能失效了。完全故障的軸承可使一電機在一段時間內不能正常工作。在某些情況下，即使是在一小段時間內，一個電機停止運行是非常不利的，例如，一個冷卻泵。除了超聲波探測裝置之外，型號為UP 15000的可攜式裝置還包括一攝像頭，該攝像頭可攝錄待測機器的圖像，這有助於定位和識別具有軸承問題的一特定電動機。如果整合一可攜式超聲波探測器的潤滑劑分配工具具有機載能力，這將有利於對所接收的信號執行頻譜分析。如此，這樣將會消除讀取即將發生的軸承故障和確認該即將發生的軸承故障之間的時間延遲，並提供足夠多的潤滑劑以防止所述的故障發生。

發明內容
本發明涉及改進的裝置和方法，在一個實施例中，通過利用整合有機載頻譜分析的可攜式手持型超聲波探測器，以協助一潤滑劑分配工具進行控制，該潤滑劑分配工具用於給一機器的軸承施加潤滑劑和探測損壞的軸承、齒輪箱和機械傳動裝置，其中，所述機器處於相隔甚遠的位置。現有技術中的可攜式超聲波探測器配備有模擬探測電路，用於探測由損壞的軸承和放電電氣元件產生的超聲波信號。這些超聲波信號被放大和解調或外差處理至音頻範圍，在此範圍內，操作者可通過電纜連接到可攜式單元的耳機接聽到該音頻信號。在本發明的一個實施例中，該潤滑劑添加工具可以結合一超聲波探測器，從而控制施加到可供使用的軸承、齒輪箱和機械傳動裝置的潤滑劑的量。該探測器可以為一個單機單元或整合有所述潤滑劑添加工具。在這種配置下，該超聲波探測器具有機載能力，可用於測量確定一個軸承所需的潤滑劑。該超聲波探測器將包括一潤滑劑流量監控器，其用於測量和控制正在分配的潤滑劑(脂)的量。在任何時候所分配的潤滑劑的量的數據都將被存儲在所述超聲波裝置的板上。每一軸承所用潤滑劑的類型的信息與所有潤滑劑的量的信息被一起存儲。所述潤滑劑添加工具包含有來自於主資料庫的歷史信息，該歷史信息包括基準讀數、機器的照片、所需的潤滑劑類型和潤滑劑的推薦量。該資料庫將識別具有損壞可疑軸承的機器的位置，以確保操作者處於正確的位置。這可以是一個字母數字地址或照片。該潤滑劑添加工具還能夠在給軸承添加潤滑劑時接聽到所添加的潤滑劑狀況，從而保證適量的潤滑劑被添加了。尤其是，給軸承施加潤滑劑可以減小摩擦力，這樣反過來可以減小超聲波信號的幅度。根據本發明的一個實施例，一個數字頻譜分析儀裝設於所述潤滑劑添加工具的線路板上。該頻譜分析儀對已解調或外差的音頻信號執行快速傅立葉變換。因此，操作者不但可以接聽到來自超聲波信號的音頻信號和觀察聲級，還可以在可攜式裝置的屏幕上觀察到信號的頻譜。這可以使操作者能夠對軸承的狀態實時地作出準確的判斷，而不必僅僅依 賴於其聽力。在本發明的另一個實施例中，一藍牙電路將音頻信號轉換為可短距離傳輸的無線信號，這些無線信號可由操作者佩戴的無線耳機接收到。這樣便無需將耳機通過電纜連接到可攜式單元。此外，在本發明的一個實施例中，所述藍牙電路可結合一聲音應答裝置，該耳機可以包括一個麥克風。因此，在檢測過程中，操作者可以發出口頭意見，該口頭意見從麥克風經由藍牙連接傳輸至所述手持式單元的一個數據記錄器中。根據該操作者的意見，該數據記錄器可記錄由磨損的軸承的外差音頻信號。這些口頭意見可能包括外差音頻的操作者的印象、設備運行環境(如大雨)的信息或一些補救故障狀況的建議。在另一個實施例中，所述可攜式裝置可具有一 Wi-Fi電路，以便於該可攜式裝置可以實現更廣範圍的信號傳輸。這可用於轉播該操作者的意見給一本地維護站。在這種情況下，這種意見可能是一個對維修隊伍所提出的立即更換故障設備的請求。本發明的進一步改進之處是，利用藍牙和Wi-Fi連接將所記錄的數據發送至一個基站或計算機網絡。此外，藍牙和Wi-Fi連接可用於連接任何無線配置的數據監控設備，並與該數據監控設備交換數據。本發明的進一步改進之處在於可在可攜式探測器或超聲波探測器上電子存儲先前的外差音頻信號和/或頻譜。其結果是，在測試電機或電器櫃的位置處，因為所述聲音和/或頻譜與可攜式設備上當前的聲音和/或頻譜進行一次或多次實時比較，所以可對故障情況進行更精確地診斷。通過使用藍牙和Wi-Fi連接，即可對使用這種方式而探測到的即將發生的故障進行集中維護操作。在現有的系統中，本發明提供一相機，該相機可為待測試的設備拍照，與以往不同的是，這張照片可以作為待測試設備的一部分文件存儲在可攜式超聲波探測器。該文件可包括有聲級讀數、該音頻信號的頻譜、操作者測試時的意見和設備的圖像。該文件還可以包含以前的讀數和頻譜。另外，這個圖像作為一個覆蓋圖可包含有當前讀數。這種可精確識別的測試結果可幫助公司減輕設備維護的責任。尤其是，如果在最後的測試時該裝置能正常地運行，則測試後維修公司對於故障的責任可以被減少。照片也可以幫助施加潤滑劑和故障檢測。通過將當前的圖像與先前的圖像進行比較，可以記錄指出待測設備的變化。如果一個圖像作為半透明的覆蓋圖而形成在另一個圖像上面，則二者之間的差異更容易確定。為了提高所述相機拍攝照片的質量，該相機可與一 LED閃光燈設置在一起。此外，該探測器可設置一雷射指示器，從而使該相機能精確瞄準拍攝目標。該雷射指示器作為距離測量裝置的一部分，其可在不同的場合相同距離條件下拍攝照片，而且不會有太大的困難。典型地，當對一個大型設備進行測試時，操作者被引導根據一特定的路徑進行測試。由於圖像存儲於可攜式超聲波探測器內，路徑引導可以為可視化的，也就是說，操作者的路徑可以通過一系列的照片來設置，其中，操作者根據該照片選擇下一個測試點。圖像和頻譜可以顯示在所述可攜式超聲波探測器上的IXD屏幕上。該IXD屏幕可為一觸控螢幕，所以該LCD屏幕可以按照圖形用戶界面的形式提供對系統進行控制。因此，由於觸控螢幕的使用可以防止細的汙物顆粒破壞所述對操作該系統的控制，所以該設備可用於多塵的環境。
另外，除了該可攜式超聲波探測器上的顯示屏幕，這些圖像可以通過無線連接被傳送至一個行動裝置，如I-Phone或黑莓。因此，該圖像可供遠程行動裝置使用的。這種設備可由監管者隨身攜帶的，所以如果操作者對其中的圖像有疑問時，該圖像可以被發送到監管者以實時分析該機器的狀態。外差超聲波、圖像和頻譜可以存儲至可移動介質卡內，如SD卡或其他可移動介質類型卡。這允許將信息容易地上傳到中央計算機或下載到可攜式手持型超聲波探測器。本發明的另一個實施例包括紅外溫度傳感器。經常發生故障的軸承或放電電氣元件具有比正常運行的設備更高的溫度。因此，溫度可以被記錄，以協助故障預測。該溫度測量類似於其他測量，其可存儲於待測器件的文件中，並可與先前的測量進行比較以作為一種故障診斷方式。該紅外溫度傳感器可以為一個點溫計或紅外圖像傳感器。本發明其他的特徵、優點和實施例可以通過以下的詳細描述、附圖和權利要求書進行陳述說明和呈現出來。應該理解的是，本發明前述的摘要和下面的詳細描述是示例性的，並且旨在不限制本發明所保護範圍的情況下提供進一步的解釋說明。


結合參考如下的附圖，本發明的前述部分和以下的說明部分將會被更好地理解，其中圖I是本發明實施例的可攜式潤滑劑工具和集成的超聲波探測器；圖2是本發明實施例的可攜式手持型超聲波探測器側視圖，但是其與潤滑劑工具斷開；圖3是本發明實施例的可攜式手持型超聲波探測器的放大前視圖，但是其與潤滑工具斷開。圖4是本發明實施例的可攜式手持型超聲波探測器的放大後視圖，但是其與潤滑工具斷開；圖5是本發明實施例的超聲波探測器的電路方框圖；及圖6是圖5中所示的超聲波探測器的模擬前端電路的方框圖。
具體實施例方式現在參考附圖，其中，類似的引用標號在幾個視圖中相應的部分標出。在圖I中，超聲波探測器206連接至潤滑劑添加工具200 (如油脂槍)，該潤滑劑添加工具200具有一連接管202及一潤滑劑嘴接合器204。該超聲波電路位於殼體208內，該殼體208通過例如維可牢扎帶212安裝於所述油脂槍200主體上。可替換地，所述殼體208可通過夾子夾住、金屬線系，或其他合適的方式，如焊接和粘合連接，裝設於所述油脂槍200上。超聲波傳感器包含在所述外殼210內，並通過電線209連接至所述超聲波電路。所述外殼210沿著所述連接管202裝設於上述潤滑劑添加工具200上，且靠近所述潤滑劑嘴接合器204。然而，所述傳感器可以通過其他機構安裝在所述潤滑劑添加工具200上，從而將其放置於與所述潤滑劑嘴接合器204或連接管202可聲學接觸的位置處。該傳感器還可以使用包括帶子或磁夾等方式安裝在所述油脂槍上。另外，連接管202或潤滑劑嘴接合器204可以與裝置進行特別地構制，以便於安全地接納一個適當形狀的外殼210。當機械裝置在使用中，該機械裝置的內部摩擦會生成超聲波。當潤滑劑被施加到摩擦或超聲波生成表面，則所生成的超聲波的強度減小。將一超聲波探測器耦合至一潤滑劑添加工具，如一油脂槍，可允許使用者將潤滑劑施加至一機械裝置，同時使用者也可以檢 測該機械裝置生成的超聲波能量的強度。這樣可使得使用者觀察到所檢測到的超聲波能量何時下降到其最低水平，並且可觀察到何時給機械裝置施加了足夠的潤滑劑。所述油脂槍200可用於給可供使用的軸承220添加潤滑劑。因為該軸承220是可供使用的，所以往往無法知道何時適量的潤滑劑已達到產生摩擦的區域，如滾道和球軸承。過多的潤滑劑會增加軸承的內部壓力，並造成損壞或可以「吹開」密封件，從而使得汙染物進入該軸承內。然而，太少的潤滑劑可能會由於過度的摩擦而導致軸承過熱，並使軸承被卡住。當給其他可用的機械裝置如齒輪箱或傳動裝置添加潤滑劑時，類似的問題也會發生。在使用時，潤滑劑嘴接合器204連接到軸承220的潤滑劑嘴214上，此時，該潤滑劑嘴接合器204作為一個導波管，用於將可供使用的軸承220產生的超聲波發送至所述傳感器外殼210內的傳感器中。通過給所述潤滑劑添加工具200施加一啟動信號，則潤滑劑開始流動。該啟動信號可由所述工具上的一使用者操作觸發器產生。當潤滑劑被施加至軸承中時，則該軸承220所產生的超聲波的等級被形象地顯示在IXD顯示器120上，並且連接到耳機插孔28 (參看圖4)或通過藍牙電路無線連接的耳機(圖未示)接聽到。將潤滑劑裝進所述軸承220中，直到所檢測到的超聲波等級明顯降低，則說明該軸承已被施加了足夠的潤滑劑。因為該探測器可以精確地檢測超聲波信號在幅度上的差異，所以使用者能夠防止所述軸承被過度施加潤滑劑，並防止由此而導致的爆裂密封件。然而，通過使用一控制器，例如一微處理器，可以實現更精確地控制，該控制器分析所獲得的信息並以此產生一停止信號，該停止信號施加至所述潤滑劑添加工具200，從而使得該潤滑劑添加工具停止分配潤滑劑。該油脂槍/超聲波探測器被設計用於獲取和存儲來自於主資料庫的歷史信息，該歷史信息包括基準分貝讀數、外差音頻文件、所需的潤滑劑類型、潤滑劑的推薦量、以往的潤滑劑分配量和軸承的建議潤滑周期。該數據還包含如圖畫、照片或字母數字文本等信息，其顯示了機器上正確的潤滑點。該信息可以被顯示在IXD屏幕120上或一提供給操作員諸如智慧型電話或可攜式電腦的遠程顯示器上。所有的這些信息可手動地或通過控制單元與裝置形成的實時顯示進行比較。一旦該信息被下載並存儲在該裝置中，則可以避免在未來繼續下載，以節省時間。雖然圖I中所示的潤滑劑添加工具200好像是一個單一的分配，但是它代表一個、兩個或更多的應用於不同潤滑劑的容器。因此，如果兩個特定的軸承需要兩種不同的潤滑齊U，他們可以被容置於本發明的潤滑劑添加工具內。每個軸承所需潤滑劑類型的相關信息可以存儲在該單元或從一個遠程資料庫中下載。超聲波裝置的控制單元還可用於更新一個資料庫，該資料庫具有從所述潤滑劑分配器獲取的信息，如，可用以分配的潤滑劑的量、已分配的潤滑劑的量和/或分配動作的位置和時間。這些信息可以無線發送到一 遠程設備，諸如智慧型電話(黑莓手機或I-Phone)或可攜式計算機。可以想像到的是，先前存儲的有關物理環境的數據可被超聲波手持型裝置的控制單元利用。該裝置將能夠提供結構和歷史信息，並能夠測量環境信息。本發明的另一個實施例包括紅外溫度傳感器41 (參看圖3)。經常發生故障的軸承或電弧變壓器具有比正常運行的設備更高的溫度。因此，在所述處理器或控制單元的控制下，溫度可以被記錄，以協助故障預測。該溫度測量類似於其他測量，可存儲於所述待測器件的文件中，並可手動地或通過控制單元與先前的測量進行比較，而作為一種故障診斷方式。圖2是本發明實施例的潤滑劑添加工具的可攜式手持型超聲波探測器10的側視圖。該超聲波探測器10包括一手柄12及一裝設於該手柄12上端的主體14。如果圖I中所示的組合工具的手柄設置在該潤滑劑添加工具上，則該超聲波探測器10上的手柄12可以除去。該主體14用於容納所述超聲波探測器10的電路。所述主體14的前部開設一殼體16，該殼體16用於容納一個或多個超聲波探測器傳感器。如上面所討論的，作為一種替代，傳感器可位於所述外殼210內，並通過電線209連接至殼體16。該主體14的後部具有一擴大部18，該擴大部18裝設有一觸控螢幕顯示器20 (參看圖4)。此外，所述擴大部18開設有一插槽，該插槽可容置SD (secure digital，安全數字)存儲卡22 (參看圖2)。該SD存儲卡22被用來存儲當前和歷史數據的音頻信號和光譜。所述殼體16的前部包含有紅外線傳感器19，該紅外線傳感器19用於測量電機和/或軸承的溫度。圖5示出了所述主體14中用於控制探測器的電路方框圖。實際上，一模擬前端電路30、一前端CPU電路40、一藍牙電路50和一主控制單元，即，CPU電路60堆疊在一起，並且使用總線連接在一起，該總線可攜帶原始信號，如音頻信號WAV(waveform audio format)。所述傳感器接收來自於所述軸承的超聲波信號，並將該超聲波信號饋送至所述模擬前端電路。該模擬前端電路30緩衝、放大該超聲波信號，並由該外差電路將該放大後的超聲波信號轉換為外差音頻信號WAV。所述前端CPU 40可作為一個子處理器進行工作，其載有來自所述主CPU 60的具體指令(例如，所述主CPU解釋觸摸選擇，並產生電壓以設置靈敏度和頻率以響應操作者在觸控螢幕上的觸摸選擇)，並還可傳遞所述WAV信號到所述藍牙電路50。所述前端CPU40還從紅外溫度傳感器41接收傳感器信號，如，電池壽命信號和溫度信號，並將該傳感器信號發送至主CPU 60進行分析處理。所述藍牙電路50提供該WAV信號並傳輸到無線耳機51，還將所述WAV信號傳遞到主CPU 60。另外，所述藍牙電路提供了一無線USB埠 52，該無線USB埠 52用於大範圍的WAV信號通信。所述主CPU 60控制該探測器的所有的功能，其通過對一部分WAV信號執行快速傅立葉變換，將該WAV信號轉換為一頻譜。該主CPU 60的輸出信息顯示在所述觸控螢幕顯示器20上。此外，該主CPU 60控制所述雷射指示器24 (參看圖2)，將數據存儲至所述SD存儲器22內，或從該SD存儲器22內獲取數據。所述主CPU 60控制所述相機26和閃光燈27(參看圖3)，從該相機26接收圖像，並將圖像顯示在所述觸控螢幕顯示器20和存儲在所述SD存儲器22內。該主CPU 60還可控制一 Wi-Fi模塊25。最終，一旦操作者開始添加潤滑劑給軸承，所述主CPU 60可以自動判斷何時停止添加潤滑劑，以防止給所述軸承過度添加潤滑劑。圖6示出了本發明實施例的可攜式手持型超聲波探測器的模擬前端電路，該模擬前端電路與U. E.系統公司的專利號為US 6，707，762的美國專利中所記載的UP 10，000型探測器的模擬前端電路相似。所述傳感器15連接於電路輸入端100。來自於該傳感器15的超聲波信號在放大器102中進行緩衝，並通過電壓控制放大器104進行放大處理。該電壓控制放大器104的設置由操作者通過觸控螢幕進行控制，並生成觸控信號。該觸控信號由所述主CPU 60轉換為數位訊號，且其輸出可設置該放大器的增益。如在UP 10，000型探測器中，所述超聲波信號分別饋入第一外差電路106和第二外差電路108，該第一外差電路和第二外差電路將超聲波頻率信號轉換為音頻信號。該第一外差電路106的音頻輸出被施加至分貝(dB)轉換器電路110，該分貝轉換器電路110生成一個在分貝上相當於音頻信號振幅的直流信號。這適用於所述主CPU，並將這些信息顯示在 所述屏幕20上。所述第二外差電路108產生WAV信號，該WAV信號被用於所述主CPU，以驅動耳機，並用於採樣和頻譜分析。圖5示出了主CPU 60從藍牙線路板50接收WAV信號。該主CPU 60還連接到顯示器20、一實時時鐘65及SD卡22中的兩個SD卡槽。其中一個SD卡槽可容納一高密度SD卡，該高密度SD卡提供有系統內存，所述WAV文件可與照片圖像和頻譜信號一起存儲在該系統內存中。所述主CPU控制所述可攜式手持型超聲波探測器的所有功能。此外，該主CPU可對所述WAV信號作出複雜的分析。例如，該主CPU可對所述WAV信號執行快速傅立葉變換，並可在屏幕上顯示所處理結果。在操作中，該可攜式手持潤滑劑添加工具和集成的超聲波檢測器可由一操作者隨著攜帶對一大型設備進行檢測作業，以便於確保發射超聲波能量的電機的軸承、齒輪箱、機械傳動裝置和類似的設備是正確操作使用的，且不太可能在不久的將來發生故障。通常情況下，操作者將遵循關於該設備的設定路徑。當探測器在設備產生超聲波信號而接通啟動時，則該設備中的傳感器探測到這些信號。所述模擬前端30放大該超聲波信號，並解調或外差該超聲波信號被產生外差效果以下降到音頻範圍，則操作者可通過電纜連接到可攜式單元的耳機以接聽該音頻信號。在本發明的一個實施例中，所述藍牙電路50將音頻信號(WAV)轉換為可短距離傳輸的無線信號，這些無線信號可由操作者佩戴的無線耳機接收到。這樣便無需將耳機通過電纜連接到可攜式單元。在手持式裝置的一種操作模式中，如圖I所示，潤滑劑分配裝置包括一潤滑劑油箱201及一潤滑劑分配器203，該潤滑劑分配器203用於分配所述潤滑劑油箱201中的潤滑齊U。該潤滑劑分配器203可以是電機驅動的，以便於操作者在無需使用機械力的情況下即可分配潤滑劑。當密封的軸承、齒輪和傳動裝置的部件正在運動，並產生一個與此有關的信號，則該超聲波探測模塊206探測密封的軸承、齒輪和傳動裝置發射的超聲波能量的幅度。該超聲波探測模塊206中具有一控制模塊，該控制模塊包括用於分析來自於超聲波探測電路信號的幅度的CPU或微處理器60 (參看圖5)。當操作者通過操作一觸發器而激發一信號給所述裝置施加潤滑劑時，則該處理器使所述潤滑劑分配器203自動地分配潤滑劑給該裝置的運動部件。當該裝置被分配有足夠的潤滑劑時，該處理器可使所述潤滑劑分配器203停止施加潤滑劑。另外，所述超聲波探測模塊206內具有一存儲器單元22，該存儲器單元22由所述處理器控制使用。該存儲器單元22內存儲有一基值，即，當裝置正常運行時，超聲波能量的所探測的幅度值。在接收到給設備供給潤滑劑並使潤滑劑分配器203開始給設備供給潤滑劑的信號之後，當設備的部件正在運動時，該處理器60將該基值與來自於超聲波探測模塊的信號進行比較。基於該比較，當來自超聲波探測模塊的信號顯著減弱時，所述處理器使潤滑劑分配器停止給設備添加潤滑劑。如果信號顯著下降，則說明該設備已經足夠潤滑，即可停止添加潤滑劑。此外，在現有技術中，當信號已經著下降時，操作者不得不看其顯示器上所顯示的信號，並以此作出相應的判斷。然後，該操作者必須手動地關閉所述潤滑劑分配器。這樣的操作可能會導致錯誤，並可能會由於過度潤滑或缺乏潤滑而相應地損壞軸承。通 過將這個過程自動化，可以實現更精確地結果。一種情況是，在到達基值之前，所述信號已停止下降，則說明所述軸承已經嚴重磨損，而且簡單的潤滑作用將不會解決該問題。如果沒有本發明的自動檢測技術，危險的是，操作者可能繼續給軸承添加潤滑劑，如此可能對機器造成額外的損害，並且肯定浪費潤滑劑。在適當的潤滑之後所述信號在一段時間內增加，超聲波等級可以是所述軸承損壞的階段性指示。如在專利號為US 6，122，966的美國專利中所記載的，對於基值為8分貝(dB)的讀數可能象徵著軸承故障的一個前階段，一個16分貝讀數可能預示著軸承故障的開始階段，而35-50分貝的讀數可能表明軸承損壞嚴重，處於故障的災難性階段，該軸承需要立即更換，以避免出現非常危險的狀況。根據本發明，這些超聲波等級可被存儲於所述存儲器單元22和處理器內，通過作出上述比較，可將信息引導至所述顯示器並進行顯示，以表示故障狀況。該裝置還整合有一潤滑劑流量監控器及一潤滑劑油箱監控器，該潤滑劑流量監控器生成一流量信號，該潤滑劑油箱監控器生成一填充信號以指示該油箱中剩餘潤滑劑的水平。在此情況下，所述處理器基於所述填充信號可提供指示該油箱中剩餘的潤滑劑量的信號給所述顯示器，並可基於所述流量信號而提供指示潤滑劑流量的信號給所述顯示器。除了將該信息發送至所述顯示器，所述處理器還可以發送該信息到數據傳輸裝置，例如，藍牙電路和Wi-Fi電路，以便於將該信息提供給遠程地點。在這樣的情況下，監管者可以監控潤滑劑的使用狀況，並可以派送一個滿的儲油罐給現場的工人。 在本發明的一個實施例中，所述藍牙電路可結合一聲音應答裝置，該耳機可以包括一個麥克風。因此，在檢測過程中，操作者可以發出口頭意見，該口頭意見從麥克風經由藍牙連接傳輸至所述手持式單元10的一個數據記錄器中。根據該操作者的意見，該數據記錄器可記錄由磨損的軸承的外差音頻信號。這些口頭意見可能包括外差音頻的操作者的印象、設備運行環境(如大雨)的信息或一些補救故障狀況的建議。可移動存儲卡如SD存儲卡22用於在可攜式探測器上存儲先前的音頻信號和/或頻譜，這樣允許將信息輕鬆地上傳至中央計算機或下載信息到可攜式手持型超聲波探測器。根據所述SD存儲卡22的存儲容量，在測試所述電機或電器櫃的位置處，因為所述外差音頻和/或頻譜可與可攜式設備上當前的聲音和/或頻譜進行一個或多個實時比較，所以可對故障情況進行更精確地診斷。通過使用藍牙和Wi-Fi連接，即可對使用這種方式而探測到的即將發生的故障進行集中維護操作處理。因此，本發明的所述裝置可以測量分配給每一個軸承的潤滑劑的量和類型。然後，它可將此信息存儲在工具或遠程資料庫或兩者中的資料庫中。歷史資料庫中的平均數據值可用於控制一特定測量的、一定類型的潤滑劑的流量分配。該存儲的數據可用於幫助減少或消除操作者給軸承過度潤滑。所述相機26可為待測試的設備拍照，與以往不同的是，這張照片可以作為待測試設備的一部分文件存儲在可攜式超聲波探測器。該文件可包括聲級讀數、該音頻信號的頻譜、操作者測試時的意見和當前設備的圖像。該文件還可以包含以前的讀數和頻譜。這個圖像作為一個覆蓋圖可包含有當前讀數。為了提高所述相機26拍攝照片的質量,該相機26可與一 LED閃光燈27設置在一起。此外，該探測器可設置一雷射指示器24，從而使該相機能精確瞄準拍攝目標(圖3)。另 夕卜，該雷射指示器24可作為距離測量裝置的一部分，其可在不同的場合相同的距離條件下拍攝照片，而不會有太大的困難。所述相機26拍攝的照片也可以幫助故障檢測。通過將當前的圖像與先前的圖像進行比較，待測設備的變化可以被記錄。如果一個圖像作為半透明的覆蓋圖而形成在另一個圖像上面，則二者之間的差異更容易確定。向用戶提供的圖像需要顧及到關於機器原始狀態的所拍攝的基準圖像。可以想像到的是，這些圖像可以組成為一個複合覆蓋圖，以便隨著時間的推移，該待分析的機器產生可視化時間縮放的變化。這就提供了可視化的信息，這些信息顯示了隨著時間的推移而演示了機器和診斷測試的趨勢狀況。所述可攜式超聲波探測器上的IXD屏幕20可提供圖像的視圖和頻譜。該IXD屏幕可為一觸控螢幕，所以該LCD屏幕可以按照圖形用戶界面的形式提供對系統進行控制。因此，由於觸控螢幕的使用可以防止細的汙物顆粒破壞所述對操作該系統的控制，所以該設備可用於多塵的環境。Wi-Fi和藍牙功能也使為本發明具有連接任何無線裝備的單機信息記錄裝置的功能。通過參考非限制性示例，本發明可以共享數據或控制一個光學或選通脈衝轉速計、紅外攝像機、振動分析儀或任何其他用於環境感測的裝置的功能。因此，由診斷工具在維護操作之前或維護操作期間所收集的數據可以被存儲或通過網絡通信從任何網絡訪問裝置進行訪問。所以，來自於這些不同外部信息源的信息可以在探測器中被合併為一個單一信息源。可以想像的是，本發明的使用者可以經由網絡訪問一個具有資料庫的存儲設備，通過訪問該存儲設備，使用者可以傳輸連續的數據至網絡以便於遠程分析或存儲。可以進步一想像的是，資料庫具有可選擇的數據入口，使用者可訪問這些數據入口以上載或調取本發明獲取的數據。本發明的另一個特徵是具有通過一自適應網絡將本地數據傳輸給PDAs(personaldigital assistants,個人數字助理)、智慧型手機、筆記本電腦、平板電腦或其他數據顯示和處理平臺的能力。還可以想像到的是，本發明所生成的數據可以通過移動平臺被訪問或遠程觀測。可以想像到的是，已獲取的和已傳遞至一本地或遠程存儲設備的數據可以是，但其並不限制於本公開，外差音頻數據、溫度數據、光譜數據、可視化信息、視頻數據、定向和振動數據或任何在物理條件和現象下用於獲取數據的機制。通過參考非限制性示例，無論是本地或網絡的數據可以提供給手持式裝置，並用於連續地調整用戶反饋系統的設備，該用戶反饋系統的設備具有可變參數，如變化的溫度梯度、可變速度等。例如，一個警報信號的節奏或韻律是可以控制的，以便於分析一個對應的設備內多變的狀態。雖然本發明的特定實施例已經結合附圖進行了詳細的描 述，但是應當理解的是，本發明並不限定於那些特定的實施例，各種變化和修改可以由本領域的技術人員在其中不脫離本發明所附的權利要求的範圍或精神的情況下而實現。
權利要求
1.一種手持式潤滑劑分配設備，用於潤滑具有運動部件的機器，該手持型潤滑劑分配設備包括 一潤滑劑分配裝置，根據收到的一啟動信號開始分配潤滑劑，並根據收到的一停止信號停止分配潤滑劑； 一潤滑劑流量傳感器，測量來自於所述潤滑劑分配裝置的所分配潤滑劑的量，並作為數據輸出該信息； 一資料庫，包括來自於所述潤滑劑流量傳感器的所存儲的數據； 一超聲波探測裝置，當所述機器的運動部件正在運動時，該超聲波探測裝置探測所述機器發出超聲波能量的幅度，並產生一相關的外差音頻信號 '及 一控制模塊，分析來自所述超聲波探測裝置的信號的幅度，並實時地確定為了正確地潤滑所述軸承而需要分配潤滑劑的量，所述控制模塊用於使用來自於所述潤滑劑流量傳感器的數據，並確定何時所述潤滑劑分配裝置分配了足量的潤滑劑以正確地潤滑所述機器，當該潤滑劑分配裝置已分配了適量的潤滑劑時，該控制模塊提供一停止信號給所述潤滑劑分配裝置。
2.如權利要求I所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，所述潤滑劑分配裝置還具有一潤滑劑油箱，該潤滑劑油箱用於容置潤滑劑。
3.如權利要求2所述的潤滑劑油箱，其特徵在於，所述潤滑劑油箱用於容納多個不同類型的潤滑劑，而並不會將各所述潤滑劑混合。
4.如權利要求I所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，所述潤滑劑流量傳感器是所述潤滑劑分配裝置所必須的。
5.如權利要求I所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，所述潤滑劑分配裝置根據來自於所述超聲波探測裝置的信號自動停止分配潤滑劑。
6.如權利要求5所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，所述控制模塊進一步包括一可編程處理器和一存儲器，當設備正常運行時，超聲波能量的所探測幅度的值作為一基值被存儲在所述的存儲器內，且在接收到信號以給該裝置施加潤滑劑和使所述潤滑劑分配器開始給該裝置供給潤滑劑之後，當所述部件在運動時，該處理器將該基值與來自於所述超聲波探測裝置的外差音頻信號進行比較，當來自所述超聲波探測裝置的信號大幅度減弱時，所述處理器使該潤滑劑分配器停止添加該潤滑劑。
7.如權利要求6所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，所述潤滑劑分配裝置進一步包括一顯示器、一潤滑劑流量監控器及一潤滑劑油箱監控器，該潤滑劑流量監控器生成一流量信號，該潤滑劑油箱監控器生成一填充信號，其中，所述處理器基於所述填充信號提供指示該油箱中剩餘潤滑劑量的信號給所述顯示器，並基於所述流量信號而在所述顯示器上指示潤滑劑流量的信號。
8.如權利要求7所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，所述控制模塊根據所述潤滑劑油箱中所存儲的潤滑劑的當前水平而進行實時更新。
9.如權利要求7所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，所述控制模塊根據所述潤滑劑分配器所分配的潤滑劑的所測流量而進行實時更新。
10.如權利要求5所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，所述處理器進一步包括一中央處理器、至少一個可移動存儲裝置及至少一個數據傳輸裝置。
11.如權利要求5所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，所述控制模塊包括一數字頻譜分析儀，該數字頻譜分析儀用於分析所述外差音頻信號。
12.如權利要求7所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，所述顯示器是一個觸控螢幕顯示>j-U ρ α裝直。
13.如權利要求10所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，所述至少一個數據傳輸裝置是藍牙、Wi-Fi和其他射頻基礎電路中的至少一個。
14.如權利要求10所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，所述可移動存儲裝置是一個數字存儲卡。
15.如權利要求13所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，所述數據傳輸裝置能夠在至少一個本地網絡上或通過網際網路訪問存儲的數據，所述存儲的數據是關於多個具有運動部件的裝置的基值信息。
16.如權利要求7所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，所述潤滑劑分配設備進一步包括至少一個數據傳輸裝置，所述處理器通過該數據傳輸裝置同時向觸控螢幕及一外部無線裝置如個人數字助理或智慧型手機傳輸數據，該數據包括潤滑劑油箱中剩餘潤滑劑的量和潤滑劑的流量。
17.如權利要求I所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，所述需要施加潤滑劑的機器包括有可供使用的軸承、齒輪箱和/或傳動裝置。
18.如權利要求I所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，所述潤滑劑分配設備還包括一用於存儲所述機器的軸承的歷史信息的存儲裝置，該歷史信息包括先前外差音頻信號的幅度和先前使用的潤滑劑的量或一個特定的軸承，其中，所述控制模塊進一步分析所述特定軸承的先前外差音頻信號，以確定何時足量的潤滑劑已被分配。
19.如權利要求18所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，所述存儲裝置還存儲有關於一特定軸承所需的潤滑劑類型的信息，所述潤滑劑分配裝置能夠分配一種類型以上的潤滑齊U，且所述控制模塊根據所述被施加潤滑劑的特定軸承和所述存儲裝置中的歷史信息來確定被分配潤滑劑的類型。
20.如權利要求5所述的潤滑劑分配設備，其特徵在於，當所述歷史數據顯示足量的潤滑劑已經被分配，則所述控制模塊生成一停止信號，無論該信號接收自所述超聲波探測裝置。
21.—種給具有運動部件的裝置施加潤滑劑的方法，該方法包括以下步驟 當所述裝置的部件正在運動時，探測所述裝置發射的超聲波能量的幅度，並生成一相關的外差音頻信號； 分析該外差音頻信號； 當所述裝置正常運行時，存儲所述超聲波信號的一基值； 當所述超聲波信號超過所述基值時，啟動該潤滑劑流至所述裝置的部件以響應一潤滑劑施加信號；及 當所述信號已大幅度下降時，基於所述超聲波信號的分析則自動停止施加潤滑劑流。
全文摘要
一種用於潤滑一裝置的運動部件的潤滑劑分配設備，包括潤滑劑油箱、潤滑劑分配器、超聲波探測模塊及控制模塊，該超聲波探測模塊用於探測所述裝置發射的超聲波能量的幅度；該控制模塊分析從超聲波探測模塊發射的對應一潤滑劑信號的超聲波信號的幅度，並使得所述潤滑劑分配器自動給該裝置的運動部件施加潤滑劑，直到來自於該超聲波探測模塊的信號顯示所述裝置產生的超聲波能量已經降低至一特定的水平。該控制模塊包括可編程處理器及存儲器。當該裝置運行正常時，該存儲器存儲超聲波能量的所探測幅度的值作為一個基值，並比較該超聲波探測模塊的信號與該基值，當所述信號大幅度降低時，所述潤滑劑分配器停止給該裝置的運動部件施加潤滑劑。
文檔編號F16N29/02GK102844605SQ201180018960
公開日2012年12月26日 申請日期2011年4月15日 優先權日2010年4月16日
發明者馬克·A·古德曼, 威廉·畢曉普, 加裡·莫爾 申請人:U·E·系統公司