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Technisches
Gebiet
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Diese
Anmeldung ist auf einen Positionsabfühlsystem und insbesondere auf
ein Positionsabfühlsystem
gerichtet, das mit einer Speicherkomponente assoziiert ist.
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Hintergrund
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Sensoren
werden oft verwendet, um die Position von einer Komponente relativ
zur anderen zu überwachen.
Beispielsweise kann ein Linearpositionssensor verwendet werden,
um die Größe der Ausfahrbewegung
eines hydraulischen oder pneumatischen Zylinders zu überwachen,
der mit einer Grabgelenkverbindung assoziiert ist. In einem weiteren
Beispiel kann ein Drehpositionssensor verwendet werden, um eine
Schwenkposition zu bestimmen, wie beispielsweise das Ausmaß der Schwenkbewegung
eines Steuerhebels an der Arbeitsmaschine.
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Ausgangssignale
von unterschiedlichen Sensoren können
für die
gleiche Eingangsgröße variieren.
Zusätzlich
können
Ausgangssignale eines Sensors abhängig von seiner assoziierten
Komponente variieren. Entsprechend sollten Sensoren kalibriert werden,
um eine ordnungsgemäße Auslesung der
Position der überwachten
Komponente zu ergeben. Wenn sie verwendet wird, um die Ausfahrbewegung
eines Zylinders zu überwachen,
kann eine Kalibrierung erfordern, dass der Zylinder zu einer ersten Position
ausgefahren wird, und dass eine Messung des Sensorsignals an der
ersten Position ausgeführt wird.
Dann kann der Zylinder zu einer zweiten Position zurückgezogen
werden, und eine Messung des Sensorsignals kann an der zweiten Position
ausgeführt
werden. Dadurch, dass man die tatsächliche Zylinderlänge an den
ersten und zweiten Positionen kennt, und dadurch, dass man das Signal
kennt, welches an den ersten und zweiten Positionen ausgegeben wurde,
kann ein linearer Maßstab
oder eine Aufzeichnung verwendet werden, um die Position des Zylinders
für irgendein
gegebenes Signal vom Sensor zu bestimmen.
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Manchmal
kann der Kalibrierungsprozess für einen
Zylinder in einer Zylinderherstellfabrik auftreten, bevor der Zylinder
in eine Arbeitsmaschine eingebaut wird. Die Kalibrierungsinformationen
können in
einer Datenbank gespeichert werden. Der Zylinder und der Sensor
können
dann zu einer Arbeitsmaschinenmontageeinrichtung transportiert werden,
und die Kalibrierungsinformationen in der Datenbank können getrennt
gesandt werden, möglicherweise über elektronische
Mittel. Später
wenn der Zylinder und der Sensor in die Arbeitsmaschine einzubauen
sind, muss die ordnungsgemäße Kalibrierungsinformation für den richtigen
Zylinder und den richtigen Sensor lokalisiert werden und zu einem
Steuermodul an der Arbeitsmaschine übertragen werden. Jedoch bietet ein
solches System Möglichkeiten
für Fehler.
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Es
ist beispielsweise möglich,
dass Kalibrierungsinformationen für einen Zylinder mit Kalibrierungsinformationen
von einem anderen Zylinder verwechselt werden. Entsprechend können unkorrekte Informationen
in das Steuermodul der Arbeitsmaschine geladen werden. Wenn dies
auftritt, hat die Arbeitsmaschine nicht die ordnungsgemäßen Kalibrierungsinformationen
für den
Zylinder und den Sensor.
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Ein
bekanntes System, um Kalibrierungsinformationen bezüglich eines
Sensors zu halten, wird offenbart im US-Patent 6 374 191 von Tsuchiya
u. A.. Das '191-Patent
offenbart einen Drucksensor, der einen Speicher und einen Prozessor
aufweist, um Kalibrierungswerte zu bestimmen. Jedoch speichert der Drucksensor
nicht Informationen, die für
irgendein System oder irgendeine Komponente spezifisch sind, wo
er schließlich
verwendet wird. Daher kann der offenbarte Drucksensor nicht in einer
Umgebung anwendbar sein, wo Positionen und/oder eine Verschiebung
einer physischen Komponente für
eine ordnungsgemäße Kalibrierung
betrachtet werden.
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Das
offenbarte System ist auf einen Positionssensor gerichtet, der einen
o der mehrere der Nachteile des Standes der Technik überwinden
kann.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt wird ein programmierbares Positionsabfühlsystem zur Überwachung
einer Position einer überwachten
Komponente offenbart, die zwischen einer ersten Position und einer
zweiten Position bewegbar ist. Das programmierbare Positionsabfühlsystem
kann ein Gehäuse
aufweisen, welches mit der überwachten
Komponente assoziiert ist, und einen Sensor, der mit dem Gehäuse assoziiert ist,
und kann an Bord der überwachten
Komponente angeordnet sein. Der Sensor kann konfiguriert sein, um
eine Position der überwachten
Komponente zu überwachen.
Eine Speicherkomponente kann mit dem Gehäuse assoziiert sein und kann
an Bord der überwachten
Komponente angeordnet sein. Die Speicherkomponente kann Identifikationsinformationen
der überwachten
Komponente aufweisen, die darin gespeichert sind. Ein Prozessor
kann mit dem Gehäuse
assoziiert sein und kann in Verbindung mit dem Sensor und der Speicherkomponente
sein.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Ausnutzung eines Abfühlsystems
zur Überwachung
einer Position einer überwachten Komponente
offenbart. Das Verfahren kann aufweisen, eine Position der überwachten
Komponente zu überwachen,
und Identifikationsinformationen für die überwachte Komponente zu erzeugen.
Die Identifikationsinformationen können in einer Speicherkomponente
gespeichert sein, die an Bord der überwachten Komponente angeordnet
ist. Die Identifikationsinformationen können mit einem Prozessor aufgerufen werden,
der an Bord der überwachten
Komponente angeordnet ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine bildliche Darstellung einer beispielhaften Zylinderbetätigungsvorrichtung.
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2 ist
ein Blockdiagramm von einem Ausführungsbeispiel
eines programmierbaren Positionssensors.
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3 ist
ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines programmierbaren
Positionssensors.
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4 ist
ein Flussdiagramm, welches ein beispielhaftes Verfahren zum Einsatz
eines Abfühlsystems
zeigt.
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5 ist
ein Flussdiagramm, welches ein weiteres beispielhaftes Verfahren
zum Einsatz des Abfühlsystems
zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung
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Es
wird nun im Detail auf beispielhafte offenbarte Ausführungsbeispiele
Bezug genommen, die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht
sind. Wo immer es möglich
ist, werden die gleichen Bezugszeichen in den gesamten Zeichnungen
verwendet, um sich auf dieselben oder auf die gleichen Teile zu
beziehen.
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1 veranschaulicht
ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel
einer überwachten
Komponente 100. In dem beispielhaften gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die überwachte
Komponente 100 ein ausfahrbarer Zylinder. Der Zylinder
kann als ein Hydraulikzylinder verwendet werden, der ausgefahren
werden kann oder sich zurückziehen
kann, um Gelenkverbindungen und/oder Werkzeuge an einer Arbeitsmaschine
zu betätigen,
wie beispielsweise an einer Erdbewegungsmaschine. Jedoch kann die überwachte
Komponente 100 irgendeine Komponente sein, deren Position
und/oder Verschiebung durch einen Positionssensor überwacht
wird. Beispielsweise könnte
die überwachte
Komponente irgendeine Komponente sein, die ihre Position verändern kann, wie
beispielsweise durch Ausfahren, durch Zurückziehen und/oder durch Schwenken
um einen Schwenkpunkt. Entsprechend kann die überwachte Komponente beispielsweise
der gezeigte Zylinder sein, ein Schwenkrahmen, ein Hebel, ein schwenkendes
Pedal oder eine andere Komponente. Wie sie hier verwendet werden,
werden der Ausdruck Positionssensor und der Ausdruck Verschiebungssensor austauschbar
verwendet, jedoch sollen die Ansprüche sowohl Position- als auch
Verschiebungssenso ren abdecken.
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In
dem beispielhaften gezeigten Ausführungsbeispiel kann die überwachte
Komponente 100 einen ausfahrbaren Teil aufweisen, wie beispielsweise
die Stange 102, die mit einem Körper 104 assoziiert
ist und relativ zu diesem ausfahrbar ist. Zusammen können die
Stange 102 und der Körper 104 eine Längsachse 105 definieren.
Die überwachte
Komponente 100 kann betreibbar sein, um die Stange 102 in
den Zylinderkörper
zurückzuziehen
und aus diesem auszufahren, typischerweise entlang eines linearen
Bewegungspfades, der durch den Richtungspfeil 107 dargestellt
wird. Der Körper 104 kann
ein hohler Körper
sein, der konfiguriert ist, um die Stange 102 aufzunehmen,
und auch um Strömungsmittel oder
andere Mittel aufzunehmen, um die Stange 102 relativ zum
Körper 104 auszufahren
und zurückzuziehen.
Ein Ansatzauge 106 kann an jedem Ende der überwachten
Komponente 100 angebracht sein. 1 zeigt
das Ansatzauge 106, wie es an der Stange 102 angebracht
ist, zeigt jedoch nicht das Ansatzauge, wie es am Körper 104 angebracht
ist. Das Ansatzauge 106 gestattet, dass die Stange 102 und
der Körper 104 mit
anderen Komponenten verbunden werden, wie beispielsweise mit Gelenkverbindungen. In
einem Ausführungsbeispiel
ist das Ansatzauge 106 konfiguriert, um einen (nicht gezeigten)
Stift bzw. Bolzen aufzunehmen, um an einer Gelenkverbindung an einer
Arbeitsmaschine angebracht zu werden.
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Die
Stange 102 und der Körper 104 können mit
einem speziellen Bohrungsdurchmesser, mit einem Stangendurchmesser
und einem nominellen Hub ausgelegt sein. Die Durchmesser und die
Hublänge
für irgend
eine gegebene überwachte
Komponente 100 können
basierend auf Konstruktionsanforderungen, erwarteten aufgebrachten
Lasten und einer erwünschten
Lebensdauer neben anderen Faktoren ausgewählt worden sein.
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Die überwachte
Komponente 100 kann ein an Bord liegendes Abfühlsystem 108 aufweisen,
das konfiguriert ist, um eine Position und/oder eine Verschiebung
der überwachten
Komponente abzufühlen,
und konfiguriert ist, um Informationen bezüglich der überwachten Komponente 100 zu
speichern. Die gespeicherten Informationen können Identifikationsinformationen
spezifisch für
die überwachte
Komponente 100 aufweisen, was Kalibrierungsinformationen
mit einschließt.
Zusätzlich
kann das Abfühlsystem 108 ein
Computerprogramm aufweisen, und zwar als ausführbaren Code und/oder andere
Informationen. In dem beispielhaften gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das Abfühlsystem 108 konfiguriert, um
die Größe der Ausfahrbewegung
der Stange 102 relativ zum Körper 104 zu überwachen.
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Das
Abfühlsystem 108 kann
an Bord der überwachten
Komponente 100 angeordnet sein. In dem beispielhaften in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel
ist das Abfühlsystem 108 innerhalb
des Körpers 104 der überwachten
Komponente 100 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel,
wo die überwachte
Komponente ein ausfahrbarer Zylinder ist, ist das Abfühlsystem 108 in
einem vorderen Bereich gezeigt. Jedoch kann das Abfühlsystem 108 in
oder an anderen Bereichen der überwachten
Komponente 100 vorgesehen sein, was beispielsweise einen (nicht
gezeigten) Zylinderkappenbereich oder irgendeinen anderen Bereich
mit einschließt.
Es sei bemerkt, dass das Abfühlsystem 108 außerhalb
der überwachten
Komponente 100 angeordnet sein kann, und ein getrenntes
Gehäuse
aufweisen kann, welches mit dem Äußeren der überwachten
Komponente 100 verbunden ist.
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2 zeigt
ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel
des Abfühlsystems 108 und
eines Prozessors 120. Das Abfühlsystem 108 kann
ein Gehäuse 110 aufweisen,
welches einen Sensor 112 und eine Speicherkomponente 114 enthalten
kann. Der Sensor 112 und die Speicherkomponente 114 können jeweils
in Verbindung mit dem Prozessor 120 sein. Das Gehäuse 110 kann
eine einzige oder mehrere Kammern für den Sensor 112 und
die Speicherkomponente 114 aufweisen, und im Fall von mehreren
Kammern kann jede an Bord der überwachten
Komponente 100 angeordnet sein. In einem solchen Ausführungsbeispiel
kann das Gehäuse 110 das
Gehäuse der überwachten
Komponente 100 sein, wie beispielsweise der Körper 104.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
kann das Gehäuse 110 innerhalb der über wachten
Komponente 100 angeordnet sein, wie beispielsweise innerhalb
des Körpers 104.
Alternativ kann das Gehäuse 108 außerhalb
der überwachten
Komponente 100 angeordnet sein und kann physisch mit der überwachten
Komponente 100 verbunden sein und/oder mit ihrer assoziiert
sein.
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Der
Sensor 112 kann einen Wandler 116 und Konditionierungselektronik 118 aufweisen.
Der Wandler 116 kann konfiguriert sein, um Energie umzuwandeln,
um ein Signal zu erzeugen, welches eine Position und/oder eine Verschiebung
eines Elementes der überwachten
Komponente 100 anzeigen kann, wie beispielsweise der Stange 102.
Der Wandler 116 kann beispielsweise ein Encoder sein, wie beispielsweise
einen Linearencoder, ein optische Encoder oder ein Drehencoder.
Jedoch kann der Wandler 116 von anderer bekannter Bauart
sein, was beispielsweise unter anderem resistive, magnetorestriktive,
magnetostriktive neben anderen Bauarten aufweist. Die Konditionierungselektronik 118 kann
ein Signal von dem Wandler 116 aufnehmen und kann das Signal
filtern oder konditionieren, so dass es interpretiert werden kann
und in anwendbare Daten umgewandelt werden kann. Unter Verwendung
des Wandlers 116 und der Konditionierungselektronik 118 kann
der Sensor 112 konfiguriert sein, um beispielsweise eine
lineare Bewegung und/oder eine Drehbewegung der überwachten Komponente 100 zu überwachen.
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Die
Speicherkomponente 114 kann konfiguriert sein, um Identifikationsinformationen
zu speichern, die für
die überwachte
Komponente 100 spezifisch sind. In einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
ist die Speicherkomponente 114 mit der Identifikationsinformation
hart-codiert. In einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist die Speicherkomponente 114 überschreibbar. Obwohl die Speicherkomponente
hart-codiert oder überschreibbar sein
kann, wie erwünscht,
können
hart-codierte Informationen nützlich
sein, um Informationen nicht zu verändern, wie beispielsweise eine
Seriennummer. Im Gegensatz dazu kann eine überschreibbare Speicherkomponente 114 nützlich sein,
wenn die überwachte
Komponente 100 und/oder der Sensor 112 repariert
werden, was gewisse Parameter verän dern kann.
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In
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel können die
Identifikationsinformationen Kalibrierungsinformationen aufweisen.
Wenn beispielsweise die überwachte
Komponente 100 ein ausfahrbarer Zylinder ist, können die
Kalibrierungsinformationen eine Messung von Bolzen zu Bolzen an
einer ersten Position und eine Messung von Bolzen zu Bolzen an einer
zweiten Position aufweisen. Die ersten und zweiten Positionen können jeweils
eine vollständig ausgefahrene
Position und einer vollständig
zurückgezogenen
Position der überwachten
Komponente 100 sein. Zusätzlich kann die Speicherkomponente 114 gespeicherte
Daten aufweisen, die ein Sensorausgangssignal vom Sensor 112 an
den ersten und zweiten Positionen anzeigen.
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Zusätzlich zu
den Kalibrierungsinformationen können
die Identifikationsinformationen in der Speicherkomponente 114 einen
Identifikationscode aufweisen, wie beispielsweise eine Seriennummer. Dies
kann auch einen Identifikationscode für den Sensor 112 aufweisen.
Weil die Identifikationsinformationen in der Speicherkomponente 114 an
Bord der überwachten
Komponente 100 gehalten werden, kann die Verfolgung der
Informationen einfach erreicht werden. Weil weiterhin die Speicherkomponente 114 Identifikationsinformationen
für die überwachte
Komponente 100 aufweisen kann, können Überlegungen bezüglich der
Verfolgung und bezüglich
des Herunterladens von korrekten Informationen minimiert werden.
Zusätzlich
kann die Speicherkomponente 114 konfiguriert sein, um Parameter
der überwachten
Komponente 100 und/oder Betriebsparameter zu speichern,
wie beispielsweise den Bohrungsdurchmesser, den Stangendurchmesser
und den nominellen Hub neben weiteren Größen.
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In
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann
die Speicherkomponente 114 konfiguriert sein, um eine Anweisungskarte
zu speichern, wie beispielsweise eine Hydraulikkarte, die Informationen bezüglich der
Beziehung zwischen der Geschwindigkeit der Bewegung der überwachten
Komponente 100 und ihrer Position aufweisen kann. Die gespeicherte
Anweisungskarte kann Daten zu einem elektronischen Steuermodul liefern,
dass konfiguriert ist, um ein Ventil zu steuern, welches die Bewegung
der überwachten
Komponente 100 steuern kann. Beispielsweise kann die Anweisungskarte
Daten liefern, um die Bewegungsgeschwindigkeit der überwachten Komponente 100 zu
reduzieren, wenn die überwachte
Komponente 100 sich einer Grenze ihrer Bewegung nähert. In
einigen beispielhaften Ausführungsbeispielen,
wo die überwachte
Komponente ein Pedal ist, kann die Anweisungskarte eine zuvor festgelegte
Stelle im Bewegungsbereich des Pedals anzeigen, um ein Getriebe
auf neutral zu schalten oder eine Bremse zu aktivieren. Die Anweisungskarte (Kennfeld)
kann mit anderen überwachten
Komponente verwendet werden, wie beispielsweise mit einem Hebel.
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In
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist
die Speicherkomponente 114 konfiguriert, um einen oder
mehrere Schwellengeschwindigkeitswerte zu speichern. Der Prozessor 120 kann
die Anzahl der Male zählen,
die die gespeicherte Geschwindigkeitsschwelle überschritten wurde. Beispielsweise
kann die Speicherkomponente Geschwindigkeitsschwellen von 200 mm/s,
300 mm/s und 400 mm/s speichern. Der Prozessor 120 kann
dann die Anzahl der Male zählen,
während
der die berechnete Geschwindigkeit eine der Schwellen überschreitet.
Daten, die die gezählten
Zeitpunkte darstellen, können
dann in der Speicherkomponente 114 gespeichert werden. Der
Prozessor 120 und die Speicherkomponente 114 können konfiguriert
sein, um Informationen, wie Diagnoseinformationen zur Analyse durch
einen Bediener, einen Mechaniker oder durch andere auszugeben.
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In
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann
die Speicherkomponente 114 konfiguriert sein, um Informationen
zu speichern, wie beispielsweise die über die Lebensdauer der überwachten
Komponente 100 gelaufene Distanz und/oder die Distanz, die
zurückgelegt
wurde, seit die überwachte
Komponente 100 und/oder eine Unterkomponente der überwachten
Komponente 100 zuletzt instand gehalten wurde. Beispielsweise
kann der Sensor 112 die Bewegungsdistanz der überwachten
Komponente 100 überwachen,
und der Prozessor 120 kann die Distanz zusammenzählen und
aktualisieren, oder kann die Distanz in der Speicherkomponente 114 speichern.
Entsprechend können
zu irgendeinem Zeitpunkt ein Bediener, ein Mechaniker oder andere
Personen auf die Informationen bezüglich der gelaufenen Distanz
durch den Prozessor 120 zugreifen. In manchen Fällen kann
man auf die Informationen durch eine Steuervorrichtung oder eine
Kommunikationsverbindung oder ein Diagnose- oder Servicewerkzeug
zugreifen.
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In
einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel kann die Speicherkomponente 114 konfiguriert
sein, um die Anzahl der Male zu speichern, die die Bewegungsrichtung
während
der Lebensdauer der überwachten
Komponente 100 gewechselt wurde. Gemäß noch einem weiteren beispielhaften
Ausführungsbeispiel
kann die Speicherkomponente 114 die Anzahl der Male speichern,
die die Richtung sich verändert
hat, seit die überwachte Komponente
des letzten Mal instand gehalten wurde. Wiederum kann der Sensor 112 die
Bewegung der überwachten
Komponente 100 überwachen,
und der Prozessor 120 kann die Richtungsänderungen
aufaddieren und die Anzahl der Male in der Speicherkomponente 114 aktualisieren
oder speichern. Gemäß noch einem
weiteren Ausführungsbeispiel
kann die Speicherkomponente konfiguriert sein, um Informationen
bezüglich
der Anzahl der Betriebsstunden der überwachten Komponente während ihrer
Lebensdauer und/oder seit der letzten Instandhaltung zu speichern.
Die Anzahl der Stunden kann hier als Stundenmaßinformationen bezeichnet werden.
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Der
Prozessor 120 kann mit den Sensor 112 und der
Speicherkomponente 114 assoziiert sein und kann konfiguriert
sein, um Sensorsignale aufzunehmen und zu interpretieren, die die
Position und/oder die Verschiebung der überwachten Komponente 100 anzeigen.
Weiterhin kann der Prozessor konfiguriert sein, um auf Daten und
Berechnungsprozesse zuzugreifen, wie beispielsweise auf Algorithmen,
die in der Speicherkomponente 114 gespeichert sind. Unter
Verwendung der Daten in der Speicherkomponente 114 zusammen
mit den Signalen vom Sensor 112 kann der Prozessor 120 konfiguriert
sein, um Berechnungen und Prozesse bezüglich der Position und/oder
der Verschiebung der überwachten
Komponente 100 auszuführen.
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Beispielsweise
kann der Prozessor 120 unter Verwendung der Informationen
vom Sensor 112 und der Informationen in der Speicherkomponente 114 konfiguriert
werden, um absolute Distanzen, die Position, die Länge, die
Geschwindigkeit und die Beschleunigung der überwachten Komponente 100 zu berechnen.
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Weiterhin
kann der Prozessor 120 durch Verwendung der Identifikationsinformationen
einschließlich
der Kalibrierungsinformationen, die in der Speicherkomponente 114 gespeichert
sind, fähig
sein, genau die Position der überwachten
Komponente 100 für
irgendein gegebenes Sensorsignale zu identifizieren und zu bestimmen.
Entsprechend kann das Abfühlsystem
selektiv mit verschiedenen Prozessoren verbunden sein, die, wenn
sie Zugriff auf die Speicherkomponente 114 gewährt bekommen,
genau die Position und/oder die Verschiebung der überwachten
Komponente 100 identifizieren und bestimmen können, wie
beispielsweise das Ausmaß der Ausfahrbewegung
der Stange 102 relativ zum Körper 104.
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In
dem in 2 gezeigten beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist der Prozessor 120 entfernt vom Abfühlsystem 108 angeordnet.
Jedoch ist in anderen beispielhaften Ausführungsbeispielen der Prozessor 120 an
Bord der überwachten
Komponente 100 angeordnet und kann daher einen Teil des
Abfühlsystems 108 bilden.
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3 ist
ein Blockdiagramm, welches ein weiteres beispielhaftes Ausführungsbeispiel
eines Abfühlsystems 108 aufweist.
In 3 ist das Abfühlsystem 108 an
Bord der überwachten
Komponente 100 angeordnet, und die überwachte Komponente 100 ist
betriebsmäßig an einer
mechanischen Vorrichtung angeordnet, wie beispielsweise an einer
Gelenkverbindung an einer Arbeitsmaschine 122.
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Das
Abfühlsystem 108 der 3 weicht
von dem Abfühlsystem 108 der 2 ab,
weil der Prozessor 120 auch an Bord der überwachten
Komponente 100 angeordnet ist, wodurch ein Teil des Abfühlsystems 108 gebildet wird.
Weiter kann das Abfühlsystem 108 in
diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel
innerhalb der überwachten
Komponente 100 angeordnet sein, so dass die überwachte Komponente 100 als
ein Gehäuse
für das
Abfühlsystem 108 wirken
kann. Entsprechend kann ein getrenntes Gehäuse, wie beispielsweise das
Gehäuse 110 in 2,
zusätzlich
vorhanden sein.
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Der
Prozessor 120 kann in Verbindung mit sowohl dem Sensor 112 als
auch der Speicherkomponente 114 sein, um die oben beschriebenen
Funktionen auszuführen.
Daher kann der Prozessor 120 basierend auf Prozessen und
Daten in der Speicherkomponente 114 konfiguriert sein,
um an Bord Berechnungen auszuführen
und Bestimmungen bezüglich
der überwachten
Komponente 110 machen. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
kann der Prozessor 120 konfiguriert sein, die Beschleunigung, die
Geschwindigkeit und andere oben beschriebene Informationen basierend
auf den Prozessen und Informationen zu berechnen, die in der Speicherkomponente 114 gespeichert
sind.
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Die
Arbeitsmaschine 122 kann ein elektronisches Steuermodul
(ECM) 124 aufweisen, welches verwendet werden kann, um
einen Aspekt oder eine Komponente der Arbeitsmaschine 122 zu
steuern, um Eingangssignale aufzunehmen, die von einem Bediener
eingeleitet werden, und/oder um andere Funktionen auszuführen. In
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist das elektronische Steuermodul 124 ein Hauptsteuermodul,
welches verwendet wird, um die Arbeitsmaschine 122 zu steuern.
In anderen beispielhaften Ausführungsbeispielen
ist das elektronische Steuermodul 124 ein Steuermodul auf niedrigerem
Niveau, welches eine oder mehrere Komponenten oder Anordnungen der
Arbeitsmaschine 122 steuern kann. Beispiele von Steuermodulen auf
niedrigerem Niveau können
ein Ventilsteuermodul, ein Zylindersteuermodul, ein Bremsensteuermodul,
ein Gelenkverbindungssteuermodul neben weiteren aufweisen. Bei diesen
beispielhaften Ausführungsbeispielen
kann das elektronische Steuermodul 124 in Verbindung mit
einem oder mehreren zusätzlichen
Steuermodulen sein. Zusätzlich
ist das elektronische Steuermodul 124 in Verbindung mit
dem Abfühlsystem 108 an
der über wachten
Komponente 100. Das elektronische Steuermodul 124 kann
mit dem Prozessor 120 kommunizieren, um verarbeitete Informationen
und Daten aufzunehmen. Durch Aufnahme von verarbeiteten Daten von
dem Prozessor 120 anstelle von Rohdaten vom Sensor 112 kann
die Verarbeitungsleistung, die vom elektronischen Steuermodul 124 ausgeführt wird,
reduziert werden. Dies kann das elektronische Steuermodul 124 frei
machen, um zusätzliche
Verarbeitung oder andere Funktionen bezüglich des Betriebs der Arbeitsmaschine 122 auszuführen. Weil
weiter die Verarbeitungsleistung reduziert wird, die von dem elektronischen
Steuermodul 124 ausgeführt
wird, kann die Zyklusgeschwindigkeit des elektronischen Steuermoduls 124 vergrößert werden.
Entsprechend kann es verringerte Verzögerungszeiten geben, wenn der Prozessor 120 mit
der überwachten
Komponente 100 assoziiert ist und Berechnungen ausführt.
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Es
sei bemerkt, dass das Abfühlsystem 108, das
in 2 offenbart ist, durch das Abfühlsystem 108 in 3 ersetzt
werden kann. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel würde das
elektronische Steuermodul 124 irgendeine erforderliche
Verarbeitung ausführen
und wäre
in Verbindung mit dem Sensor 112 und der Speicherkomponente 114.
Zusätzlich dazu,
dass sie Informationen über
die überwachte Komponente 100 speichert,
ist die Speicherkomponente 114 in einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
konfiguriert, um Identifikationsinformationen bezüglich Ihrer
Umgebung zu speichern, wie beispielsweise eine Seriennummer der
Arbeitsmaschine 122, mit der die überwachte Komponente 100 assoziiert ist.
Zusätzlich
kann die Speicherkomponente 114 konfiguriert sein, um Identifikationsinformationen
zu speichern, wie beispielsweise einen Code, der eine Unteranordnung
der Arbeitsmaschine 122 identifiziert, wie beispielsweise
eine Kabine, eine Verbindung bzw. Gelenkverbindung oder eine andere
assoziierte Unteranordnung. Die Identifikationsinformationen können beispielsweise
eine Maschinennummer oder einen anderen Code aufweisen, der die
Umgebung identifiziert, wo die überwachte
Komponente 100 verwendet wird.
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In
einem beispielhaften (nicht gezeigten) Ausführungsbeispiel ist die über wachte
Komponente 100 eine schwenkende Komponente, wie beispielsweise
ein Fußpedal,
ein Hebel oder eine andere schwenkende Komponente. In diesem Ausführungsbeispiel
ist der Sensor 112 ein Schwenkpositions- oder Drehverschiebungssensor,
der mit einem Bolzen oder einer anderen Verbindung assoziiert sein kann.
Die Speicherkomponente 114 kann arbeiten, wie oben beschrieben,
um Identifikationsinformationen über
die überwachte
Komponente zu speichern. Entsprechend kann die Speicherkomponente 114 spezifische
Informationen bezüglich
der überwachten
Komponente und/oder des Positionssensors speichern. Beispielsweise
kann die Speicherkomponente 114 Daten speichern, die repräsentativ
für das Sensorausgangssignal
aus dem Sensor 112 sind, wenn die überwachte Komponente sowohl
zu einer ersten Position als auch zu einer zweiten Position geschwenkt
wird. Zusätzlich
kann die Speicherkomponente 114 Daten speichern, die repräsentativ
für die tatsächliche
Lage der ersten und zweiten Positionen ist, einschließlich des
Winkels zwischen den ersten und zweiten Positionen. Basierend auf
diesen Informationen kann der Prozessor 120 und/oder das
elektronische Steuermodul 124 konfiguriert sein, um Informationen
bezüglich
des Betriebs der überwachten Komponente
zu bestimmen, wie oben beschrieben.
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In
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist
das Abfühlsystem 108 konfiguriert,
um Daten und Informationen zu übermitteln,
die in der Speicherkomponente 114 gespeichert sind, und
zwar zum elektronischen Steuermodul 124 für eine Sicherungsspeicherung.
Wenn dann irgendein Element des Abfühlsystems 108 versagen
sollte oder ersetzt werden sollte, können die Daten und Informationen,
die auf dem elektronischen Steuermodul 124 gespeichert sind,
in dem Abfühlsystem 108 wiederhergestellt werden.
Die Daten können
zum elektronischen Steuermodul 124 zu irgendeinem erwünschten
Zeitpunkt übermittelt
werden, was beispielsweise einmal pro Tag einschließt. In einem
weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel
können
die Daten nur einmal übermittelt
werden, wenn das Abfühlsystem 108 anfänglich mit
dem elektronischen Steuermodul 124 verbunden wird.
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Obwohl
die Speicherkomponente 114 derart beschrieben wird, dass
sie Da ten speichert, die für die
Sensorausgabe repräsentativ
sind, wenn die überwachte
Komponente sowohl in einer ersten als auch in einer zweiten Positionen
ist, kann die Speicherkomponente auch verwendet werden, um Daten zu
speichern, die für
ein Ausgangssignal repräsentativ
sind, wenn die überwachte
Komponente in einer einzigen Position ist. Basierend auf den gespeicherten
Einzelpositionsdaten kann ein Prozessor konfiguriert sein, um irgendeine
Position der überwachten Komponente
abzuschätzen.
Beispielsweise kann die Speicherkomponente auch ein Aufzeichnungsverhältnis speichern,
wo die Position basierend auf der Veränderung des Signals gegenüberndem
gespeicherten Positionsdaten abgeschätzt wird.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Offenbarung beschreibt eine an Bord liegendes Abfühlsystem 108,
welches mit der überwachten
Komponente 100 assoziiert sein kann, wie beispielsweise
mit einem ausfahrbaren Zylinder, einem drehbaren Hebel, einem Pedal,
einem Ventilschaft oder einem Teleskophandhabungsausleger neben
weiteren. Das an Bord liegende Abfühlsystem 108 kann
konfiguriert sein, um die Position und/oder die Verschiebung der überwachten
Komponente 100 zu überwachen,
und um zusätzliche
Informationen zu speichern, die spezifisch für die überwachte Komponente 100 sind.
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Das
Abfühlsystem 108 kann
Informationen und/oder Daten bezüglich
der überwachten
Komponente 100 aufnehmen, bevor diese zu einer letztendlichen
Bestimmung gesandt werden. Während
sie beispielsweise in der Herstellungseinrichtung ist, können die überwachte
Komponente 100 und der Sensor 112 des Abfühlsystems 108 konfiguriert
werden, und die Kalibrierungsinformationen können in der Speicherkomponente 114 des
Abfühlsystems 108 gespeichert
sein. Zusätzlich
können
andere Identifikationsinformationen, die für die überwachte Komponente spezifisch
sind, wie beispielsweise ein Identifikationscode, Parameter und
andere Informationen, in der Speicherkomponente 114 gespeichert sein.
Wenn die überwachte
Komponente 100 zu einem letztendlichen Bestimmungsort transportiert wird,
wie bei spielsweise zu der Arbeitsmaschinenmontagefabrik, wird das
Abfühlsystem 108 mit
seinen gespeicherten Identifikationsinformationen physisch mit der überwachten
Komponente 100 transportiert. Daher wird die Identifikationsinformation, einschließlich der
Kalibrierungsinformationen, physisch bei der überwachten Komponente 100 gehalten.
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Weil
die überwachte
Komponente 100 physisch mit ihren Identifikationsinformationen
assoziiert ist, die die Kalibrierungsinformationen mit einschließen, könnte
die Kalibrierung der überwachten
Komponente während
der Montage der Arbeitsmaschine 122 nicht länger nötig sein.
Stattdessen kann das Abfühlsystem 108 nur
in Verbindung mit dem elektronischen Steuermodul 124 gebracht
werden.
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Ein
beispielhaftes Verfahren 400 zum Einsatz eines Sensorsystems
bzw. Abfühlsystems
zur Überwachung
einer Position der überwachten
Komponente 100 wird nun beschrieben. Das Verfahren beginnt
bei einem Startschritt 402. In einem Schritt 404 kann
die überwachte
Komponente 100 unter Verwendung von in der Technik bekannten
Verfahren montiert werden. In einem Schritt 406 wird das
Abfühlsystem 108 mit
der überwachten
Komponente 100 assoziiert. In dem gezeigten beispielhaften
Ausführungsbeispiel,
wo die überwachte
Komponente 100 ein Zylinder ist, kann das Abfühlsystem 108 mit der
Stange 102 und dem Körper 104 assoziiert
sein, um die Ausfahrbewegung und die Rückzugsbewegung zu überwachen.
Entsprechend kann das Abfühlsystem 108 aufweisen,
das Sensorsystem so anzubringen, dass es an Bord der überwachten
Komponente 100 ist.
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In
einem Schritt 408 können
Informationen, die für
die überwachte
Komponente spezifisch sind, in die Speicherkomponente 114 des
Abfühlsystems 108 heraufgeladen
oder in anderer Weise übertragen werden.
Die Informationen können
einen Identifikationscode für
die überwachte
Komponente 100 aufweisen, der eine Seriennummer oder ein
anderer Identifikationscode sein kann. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist der Identifikationscode des Sensors in der Speicherkomponente
gespeichert. Zusätzlich
können physische
Parameter der überwachten
Komponente übertragen
werden. Wenn die überwachte
Komponente ein Zylinder ist, können diese
Parameter den Stangendurchmesser, den Bohrungsdurchmesser und den
Nenn-Hub neben weiteren Parametern aufweisen. Weiterhin können betriebliche
Grenzen und Einschränkungen
der überwachten
Komponente zu der Speicherkomponente übertragen werden. Beispielsweise
können
die betrieblichen Grenzen und Einschränkungen unter anderem eine
maximale empfohlene Geschwindigkeit und eine maximale empfohlene
Beschleunigung sein.
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In
einem Schritt 410 kann die überwachte Komponente 100 gesteuert
werden, um zusätzliche Identifikationsinformationen
zu erzeugen und zu speichern, wie beispielsweise Kalibrierungsinformationen.
Dies kann aufweisen, ein Sensorsignal vom Sensor 112 zu
detektieren, wenn die Komponente in einer ersten Position ist. In
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist die erste Position eine Bewegungsgrenzenposition, wie beispielsweise
eine vollständig
ausgefahrene Position, wenn die überwachte Komponente
der Zylinder ist. Jedoch könnte
die erste Position an anderen Positionen sein. Die Daten, die die
Lage der ersten Position darstellen, können in der Speicherkomponente 114 gespeichert
sein. Zusätzlich
können
Daten, die das Sensorausgangssignal darstellen, in der Speicherkomponente 114 gespeichert
sein. Es sei bemerkt, dass die Positionsdaten Entfernungsdaten oder
andere Daten aufweisen können,
wie beispielsweise die Distanz von Bolzen zu Bolzen in der ersten
Position.
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Die überwachte
Komponente 100 kann dann zu einer zweiten Position verschoben
werden. Die zweite Position kann auch eine Bewegungsgrenzenposition
sein. Somit kann die zweite Position eine vollständig eingefahrene Position
sein, wenn die überwachte
Komponente der Zylinder ist. Jedoch könnte die zweite Position an
irgendeiner anderen Position sein. Daten, die die Lage der zweiten
Position darstellen, können
in der Speicherkomponente 114 gespeichert sein. Wenn beispielsweise
die überwachte
Komponente der Zylinder ist, können
die Positionsdaten eine Messung bzw. Entfernung von Bolzen zu Bolzen
des Zylinders aufweisen, wenn dieser an der zweiten Posi tion ist.
Schließlich
können
die Daten, die das Sensorausgangssignal an der zweiten Position
darstellen, in der Speicherkomponente 114 gespeichert sein.
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Es
sei bemerkt, dass der Prozessor 120 und/oder das elektronische
Steuermodul 124 die Ausgangssignale an den ersten und zweiten
Positionen zusammen mit den gemessenen Stellen der ersten und zweiten
Positionen in Betracht ziehen können,
um eine Komponentenposition bei irgend einem gegebenen Sensorsignal
zu extrapolieren und zu bestimmen.
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Die überwachte
Komponente 100 zusammen mit dem assoziierten Abfühlsystem 108 kann dann
verpackt werden und zur einer Arbeitsmaschinenmontageeinrichtung
transportiert werden. Bei dieser Einrichtung und in einem Schritt 412 kann
die überwachte
Komponente 100 betriebsmäßig in der Arbeitsmaschine 122 in
einer in der Technik bekannten Weise eingebaut werden. Das Abfühlsystem 108, welches
die Speicherkomponente 114 aufweist, kann dann mit dem
elektronischen Steuermodul 124 an der Arbeitsmaschine 122 assoziiert
werden. In einem Schritt 414 können Informationen, die in
dem Abfühlsystem 114 gespeichert
sind, aufgerufen werden und von dem elektronischen Steuermodul 124 verwendet werden,
um eine Verarbeitung auszuführen,
und um die Position der überwachten
Komponente 100 zu bestimmen. Entsprechend kann das elektronische Steuermodul 124 basierend
auf Informationen in der Speicherkomponente 114 vollständig die
Position der überwachten
Komponente 100 überwachen,
wie beispielsweise die Größe der Ausfahrbewegung.
Daher kann die überwachte
Komponente 100 ohne irgendeine Notwendigkeit, irgendwelche
zusätzlichen Informationen
in das elektronische Steuermodul 124 zu laden, kalibriert
sein und mit der Arbeitsmaschine 122 betreibbar sein. Das
Verfahren endet in einem Schritt 416.
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Ein
beispielhaftes Verfahren 500 zum weiteren Einsatz des Abfühlsystems 108 wird
nun mit Bezug auf 5 beschrieben. Dieses beispielhafte
Verfahren kann den Prozessor 120 einsetzen, der in diesem
Ausführungsbei spiel
an Bord der überwachten Komponente 100 angeordnet
sein kann und einen Teil des Abfühlsystems 108 bilden
kann.
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Mit
Bezug auf 5 beginnt das Verfahren im Schritt 412 von 4,
wobei dieser den Einbau der überwachten
Komponente in der Arbeitsmaschine 122 aufweist. In einem
Schritt 502 nimmt der Prozessor 120 ein Sensorsignal
vom Sensor 112 auf und greift auf Prozesse zu, und zwar
in Form von Computercode und/oder anderen Informationen oder Daten von
der Speicherkomponente 114. In einem Schritt 504 bestimmt
der Prozessor 120 die Position der überwachten Komponente 100 basierend
auf dem Sensorsignal und den Informationen in der Speicherkomponente 114.
In einem Schritt 506 berechnet der Prozessor die Geschwindigkeit
und/oder die Beschleunigung der überwachten
Komponente. Dies kann unter Verwendung der Veränderung des Sensorsignals über eine
Zeitperiode erreicht werden.
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In
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel speichert
die Speicherkomponente 114 einen oder mehrere Schwellengeschwindigkeitswerte,
und der Prozessor 120 zählt
die Anzahl der Male, die die gespeicherte Schwelle überschritten
wird. Beispielsweise kann die Speicherkomponente Geschwindigkeitsschwellen
von 200 mm/s, von 300 mm/s und von 400 mm/s speichern. Der Prozessor 120 kann
dann die Anzahl der Male zählen,
die die berechnete Geschwindigkeit eine der Schwellen überschreitet.
Daten, die die gezählten
Male darstellen, können
dann in der Speicherkomponente 114 gespeichert werden. Der
Prozessor 120 und die Speicherkomponente 114 können konfiguriert
sein, um Informationen, wie beispielsweise Diagnoseinformationen,
für eine
Analyse durch einen Bediener, einen Mechaniker oder durch andere
Personen auszugeben. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
erzeugen der Prozessor 120 und die Speicherkomponente 114 ein
Histogramm, dass die Anzahl der Male zeigt, die jede Schwelle überschritten
wird. Diese Informationen können
verwendet werden, wenn die Lebensdauererwartung der überwachten
Komponente 100 vorhergesagt wird.
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In
einem Schritt 508 zählt
der Prozessor 120 die Anzahl der Male, die sich eine Bewegungsrichtung
der überwachten
Komponente während
ihrer Lebensdauer ändert.
In einem Schritt 510 kann der Prozessor 120 eine
Anzahl von Malen zählen,
die sich die Bewegungsrichtung der überwachten Komponente 100 seit
ihrer letzten Instandhaltung verändert
hat. Die Zählungen
können
kontinuierlich überwacht
werden, aktualisiert werden und in der Speicherkomponente 114 gespeichert
werden. In einem Schritt 512 kann der Prozessor 120 die
gesamte Distanz verfolgen, über
die die überwachte
Komponente während
ihrer Lebensdauer gelaufen ist. In einem Schritt 514 kann
der Prozessor 120 die gesamte Distanz verfolgen, die die überwachte
Komponente 100 und/oder Unterkomponenten seit der letzten
Instandhaltung gelaufen sind. Die gesamte Distanz kann in der Speicherkomponente 114 gespeichert
werden. Die Informationen über
die Anzahl der Male, die sich die Bewegungsrichtung verändert hat,
und über
die gesamte Distanz, die zurückgelegt
wurde, können verwendet
werden, um das Ausmaß der
Abnutzung abzuschätzen,
das die überwachte
Komponente 100 erfahren hat. Daraus kann der Bediener die
restliche Nutzungslebensdauer der überwachten Komponente 100 und/oder
die restliche Nutzungslebensdauer der spezifischen Elemente der überwachten
Komponente 100 abschätzen.
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In
einem Schritt 516 kann der Prozessor 120 verarbeitete
Informationen an das elektronische Steuermodul 124 übermitteln.
Durch Ausführung
einer Verarbeitung an Bord der überwachten
Komponente 100 und durch Liefern von verarbeiteten Daten, wie
beispielsweise den Werten für
das elektronische Steuermodul 124, kann die gesamte Menge
der Berechnungen, die von dem elektronischen Steuermodul 124 ausgeführt werden
müssen,
verringert werden. Dies kann gestatten, dass das elektronische Steuermodul 124 schneller
andere Informationen von anderen Komponenten an der Arbeitsmaschine 122 verarbeitet.
Weiterhin kann das elektronische Steuermodul durch Lieferung von
Informationen an das elektronische Steuermodul 124 konfiguriert
werden, um eine erwartete Nutzungslebensdauer der Elemente der überwachten
Komponente zu bestimmen. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
können diese
Informationen an einen Bediener oder Mechaniker durch das elektronische
Steuermodul 124 übermittelt
werden. Das Verfahren endet in einem Schritt 518.
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Obwohl
das System und die Verfahren hier in erster Linie mit Bezug darauf
beschrieben werden, dass die überwachte
Komponente ein ausfahrbarer Zylinder ist, sind das System und die
Verfahren hier gleichfalls auf irgendeine Komponente anwendbar, was
jene mit einschließt,
deren Positionen durch Drehsensoren überwacht werden können. Beispielsweise
können
das System und die Verfahren auf einen Drehhebel, auf ein Pedal,
auf einen Ventilschaft, auf einen Teleskophandhabungsausleger und
auf weitere anwendbar sein. Weiterhin muss die überwachte Komponente nicht
eine Komponente für
eine Arbeitsmaschine sein, sondern könnte irgendeine Komponente
sein, deren Positionen verändert
werden kann.
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Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an den offenbarten Ausführungsbeispielen vorgenommen
werden können,
ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele der
Erfindung werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung
und aus einer praktischen Ausführung
der hier offenbarten Erfindung offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt,
dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen
werden, wobei ein wahrer Umfang der Erfindung durch die folgenden
Ansprüche
und ihre äquivalenten
Ausführungen
gezeigt wird.