用于标识多个零件的方法

专利名称：用于标识多个零件的方法
技术领域：
本发明涉及机械工程与电子技术领域，尤其涉及零件的标识。
背景技术：
在现有技术中，除了单纯的零件功能之外，零件的精确性以及为此实施的质量控 制变得越来越重要。对于质量控制而言，零件的个性化以及对零件进行相应标识不但已经是生产过程 中，而且还将是随后的维护过程中的重要方面。由于进行了标识，单个零件可被归入到一定 的生产批次中，因此，在出现错误时，只要能够找到(出现错误的)单个零件，就可以立即对 涉及的整个批次进行维修，甚至替换。在生产过程中，重要的是对每一单个零件上均以描述已经经过之生产步骤以及在 此期间已出现之参数的信息来标识。在相应的标识中还可以添加尺寸和或其他特征。此 外还经常附加有关制造时间的信息，以便将来能够在零件寿命与磨损状态之间确立相互关系。为能够舒适地对零件进行标识，近些年来越来越多地引入了诸如存储装置与通讯 接口等电子方式，利用这些方式，就可以通过读写装置来获得零件的相应信息，并可以为零 件赋予额外的信息。其中，具有突出的意义是射频识别(RFID)技术，这种技术是借助于运用无线电波 的转发器以及相应的存储装置来工作的。目前制造的相应转发器，其功能特别可靠、稳定， 而且尺寸小。但是，此种转发器有一特性，即在金属物体附近时，其有效作用距离可能受到限 制，这一特性例如在零件本身是由金属制成而又以散装货物形式存在时，或者在零件位于 金属料仓中时会使相应的响应变得困难。欧洲专利申请文件EP 1777599 Al公开一种对金属元件进行质量控制的方法，该 方法利用非联系式通讯技术对零件进行电子标识，所述电子标识用于将有关各生产步骤的 信息存储在零件自身中，以供以后的质量控制之用。德国专利申请文件DE 112004002234 T5公开了一种带有所谓的IC标识的滚动轴 承，所述IC标识基于RFID技术，其使得数据能够存储在轴承本身上。在该专利申请文件中 提到了这一问题，即，轴承的滚动圈元件会吸收用于读写的微波，因而加大了通讯的难度。德国专利申请文件DE 102006024212 Al公开了一种具有相应IC标识的轮轴轴承 单元。因而确保能够对相应的轴承单元进行跟踪。德国专利申请文件DE 102005043773A1公开了一种带有RFID装置的轴承，所述 RFID装置接收并存储轴承数据，并且能够在将来提供相应的数据。所述数据用于实现维修 的最佳化，其还包括例如运行参数以及有关轴承所经历之特殊负荷状态的信息。

发明内容
在上述现有技术的背景下，本发明的基本目的在于发明一种方法，利用该方法能 够对一组各自拥有转发器及存储装置的零件尽可能有效地实施个性化标识。根据本发明，这一目的是利用根据本发明的方法的独立权利要求1的特征以及利 用根据独立权利要求13所述的一组零件得以实现的。本发明另外涉及一种根据独立权利 要求14所述的料仓以及一种根据独立权利要求15所述的滚动轴承。本发明的基本问题是应对多个未经标识且以零件组形式存在的零件以尽可能有 效且个性化的方式进行标识，而且时间及成本花销应被降低到最低水平。本发明是通过这 样的方法实现这一目的的，在该方法中，经标识的第一个零件与安置在其有效作用距离之 内的第二零件发生联系并将信息传递给第二零件，其中，第二零件在接收到由第一个零件 传递的信息后各自对其自身进行标识，而且其中至少一个所述第二零件在进行标识之后与 在其有效作用距离之内的其他未标识零件发生联系，从而促使这些零件实施标识。这种方法的基础是存在至少一个能够与下一代零件进行应答，并通过相应的信号 促使该代零件对它们自身实施标识的零件。在这里，第二零件归属于紧接在第一个零件那一 代之后的代。因此，<代>是将第一个零件与第二零件区别开来的第一参数。第二零件必须 使用取自第一个零件的信息对其自身实施标识。为此，第二零件中的每一个均可以单独与第 一个零件通讯，这样第一个零件可以对第二零件的不同标识进行管理；或者，各个第二零件 之间也可以互相通讯，以避免出现同样内容的标识。例如，每一零件均配置有规则系统，该系 统使得每一零件均能够向同代的其他零件报告并表明自己的标识。首先进行报告并表明其标 识的那一零件将会被其余零件认可并可以首先进行标识。此后重复这一过程，这一代中的下 一个向同代的其他零件报告的零件分配下一标识，直到该代所有零件均得到标识。但是也可以这样设计，S卩，由上一代中的每一零件(即上述例子中的第一个零件) 为下一代零件分配相应的标识，例如通过分配代号码及流水号的方式。因此，标识参数可以使用相应零件所归属的代的记号，就是说，到对该零件进行标 识为止已实行之标识过程的数量记号。此外，标识参数也可以是例如描述标识时间点的时 间戳。可以把第一个零件探测到第二零件的标识数据并将其存储起来的那一刻作为上 述标识步骤的结束时间。这可以依次适用于每一个对下一代零件进行响应的零件。作为补充或可替换方案，也可以让每一第二零件获取并存储其余第二零件的全部 标识数据，这也是有利的。这种方案也可以适用于每一后续的代，从而使一代零件可以获取 并存储同一代中其余零件的标识数据，作为有利方案，还可以让一代零件另外获取并存储 其余各代零件的标识数据。与此同时，可以从外部通过读取装置与零件组进行响应，并通过(且仅需通过)一 个零件的转发器向该零件的存储装置查询整个组的数据。这在下述情况中尤为有利，即在一零件组中，由于零件互相遮蔽，因而并非所有零 件均能通过RFID通讯技术联系上，这例如在以下情况时出现，即当零件以散装货物存在并 且至少以金属制成或者在零件之间布置有部分由金属制成的部件时。在将部件存储在金属的料仓中时也出现类似的问题，这是因为所述金属料仓的金 属外罩至少会部分地屏蔽相应的射频通讯，从而使读写装置仅能联系到处在最顶层中的零件。有利的是，在本方法中可以这样设计，S卩，每一未标识的零件在实施标识之前仅与 第一个与它发生联系的已标识零件进行通讯。这样就避免下述情形未标识零件因与之前已标识的一代零件中的多个零件发生 联系而产生冲突，进而可能无法确保获得唯一的标识。由于已标识零件能够被明确识别，因而在通讯中过程中，尚未标识的零件能够在 与它发生联系的已标识零件中清楚地确定出它要与之通讯，从而确定其自身标识的那一零 件。上述方法在全部零件都响应完毕之前将在前后相继的代中不断重复，这样，例如 装填有响应零件的料仓将按照通讯有效作用距离的长短逐渐渗透。通讯的有效作用距离可 通过例如转发器的发射强度或者接收灵敏性来确定。在转发器中可以对发射强度和/或接 收灵敏性进行调节，以便提高所述方法进程的有序性。转发器之间的通讯采用时间同步方式(例如采用时分多址联接方式 Time Division Multiple Access，缩写为TDMA)是有利的。采用周期通讯方式，可 以避免冲突。对于信号的传递，可采用展频及跳频技术(Frequenzspreizung und dasFrequenzsprungverfahren)。由此可提高在网络中的传递可靠性。标识的过程优选从一独立发射及接收装置或者利用一个带有如网管功能的转发 器开始，所述转发器附加在包含零件的料仓上，其与零件组中尚未标识的零件发生联系 (该零件组也因而构成被标识零件的第一代)。相应地，相应零件在其对后续代零件进行标识时收集的信息也被汇集到附加在所 述料仓上的转发器及存储装置中。对此优选这样设计，即，每一零件通过其转发器获取由它进行联系的零件的标识， 并将所述标识再转交给在它被标识之前与进行它联系的零件。此外，根据本发明也可以这样设计，S卩，每一零件具有多个分配给其零件元件的转 发器，而且各个分配给同类型的零件元件的转发器属于不同的种类。例如，在一轴承上，为不同的轴承件各自分配一转发器和存储装置，从而使各个轴 承件，如内圈、外圈、轴承盖、密封垫、保持架以及滚动体等各自携带有关其制造条件和或连 续工作小时及工作条件等信息。这些信息也可以优选汇集在轴承的转发器中，在轴承组装 完毕之后，所述转发器与其他轴承的转发器以根据本发明的方法进行通讯。转发器也可以按照不同种类进行组织，从而使轴承外圈的所有转发器互相通讯， 使内圈(或者轴承盖等)的相应转发器互相通讯。单个轴承件的个性化标识可以在对轴承进行标识的同时或者之前进行。本发明另外还涉及一种具有转发器及存储装置的零件组，其中，组中的每一零件 在其存储装置中存储了它自身的标识以及有关该组中所有其他零件的标识的信息；本发明 还涉及一种用于实施根据本发明的方法的料仓，其中，所述料仓具有所述转发器的通讯所 不可穿透的外罩，而且，该料仓被分配有转发器与存储装置。此外，本发明还涉及一种具有至少一个转发器与一个存储装置的滚动轴承，在该 种滚动轴承中，存储装置包含利用根据本发明的方法所生成的个体化标识。只要滚动轴承的各个部件分别装配了转发器，那么在该轴承中也可以通过主转发
5器利用下述方式实施自我诊断，即，将有关隶属于它的转发器或者相应零件的信息存储在 中央存储器中并将之与以后获取的数据进行比较。因此在轴承内部就可以确定是否存在指 定的轴承元件以及该元件是否处于可接受的状态中。


下面将借助于在附图中示出的一个实施例来展现本发明，并将随后对本发明进行 描述。其中图1 是一个料仓的示意图，图示的料仓中置有由金属物件组成的散装货物；图2 以符号的方式示出了转发器的互联网络；图3a 是一个滚动轴承的侧视图；图3a是一个滚动轴承的侧视图；图北示意性地示出了单个滚动轴承的不同转发器；以及图4 是零件组的转发器的自我标识过程的示意图。优选实施方式的详细描述图1示出的是金属料仓1的示意图，该金属料仓部分装填了包括零件2、3、4、5、11、 12的零件组，这些零件是散装件，它们彼此松散地放置，并且均由一种能够至少部分屏蔽电 磁波的材料，如金属制成。零件可以例如是包含金属组件或完全由金属部件组成的滚动轴承。每一个零件至少携带一个转发器和一个存储装置，在图中，各转发器连同相应的 存储装置均被示意性地画成零件中部的点。这样的转发器可接收并发射信号。若是RFID 转发器，则在应用电磁波的同时要在射频区域中设置有一个所谓的空中接口。但是，也可以 考虑采用其他无线电信号来传递信息。原则上也可以考虑采用其他诸如红外线或超声波等 无功率信号来实现根据本发明的方法。如果需要确定料仓1中存在哪些零件或者料仓1是何种料仓，那么可以利用发射 与接收装置10向料仓1发送一询问信号并等待答复。如果各个零件2、3、4、5或者转发器 21均包含标识，那么它们就能够识别发射与接收装置10的询问，并返回相应信号。料仓中的其他零件11、12没有获得发射与接收装置10的询问信号，因为它们被置 于其上的零件遮蔽了电磁波。因此难以通过询问信号来确定料仓中总共存放了哪些零件。对于这一问题，本发明是通过将零件组织成互联网络这一方式来弥补的。此时，零 件互相发生联系，就是说，每一零件均与通过它的转发器所能达到的(由于转发器的有效 作用距离是有限的)其它零件发生联系。因此每一零件均能将从它所能达到的相邻零件上获得的信息复制到它自有转发 器上的存储装置中，并将这些信息转发给所有它能达到的相邻零件上。因此，在这种通讯步 骤重复多次后，置于料仓1中的所有零件的存储装置就包含了全部零件的信息。在这之后，可以利用发射与接收装置10达到对每一零件进行询问的目的，并从被 询问的零件中获得置于料仓中的全部零件的数量及身份。为使上述通讯程序能够运转，首先必须确保各个零件一只要之前未被标识一能 够在一初始化过程中得以标识。对此，如图2所示，可以从发射与接收装置10向零件发送 一初始化脉冲，该脉冲首先被零件2之一接到并签收。接着，发射与接收装置10将一时间 戳发送给所述零件2，该时间戳被存储在零件2的转发器的存储装置中。该零件获得了它是首先被标识的零件这一信息，并将此信息作为其自我标识的一部分存储起来。因此，它被确 定为1代的零件1。在下一步骤中，零件2在其转发器的有效作用距离之内发出第二初始化脉冲，该 脉冲被零件3、4、5、13接收到。各个零件3、4、5、13按照确定的规则依次编号，所述规则例 如可以考虑各零件从零件2收到第二初始脉冲的顺序或者它们签收该脉冲的顺序。随后，每一零件3、4、5、13将其所属的代的数字，即数字2，以及流水号和时间戳存 储起来。这些参数还被发送给零件2，并在零件3、4、5、13之间交换。因此，此时第一和第二 代中的全部零件均拥有已标识零件的身份信息。现在，每一零件3、4、5、13从它自身出发向潜在的第三代零件发送第三初始脉冲。 为实施标识，第三代零件获得作为代数的数字3以及例如与它联系的零件的身份和时间 戳。这些信息同样也在代中传播，并且还被传播给上一代，这样，在上述重复程序终止时， 料仓1中的全部零件将包含所有零件的信息。图3a示意性地示出了一个滚动轴承，该滚动轴承可以作为例如散装件置于料仓1 中。此种滚动轴承通常具有外圈14、内圈15、密封垫23、滚动体16以及用于引导滚动体的 保持架22，其中，滚动轴承的大部分构件至少在负荷区域中是以金属制成的。在示出的滚动轴承中，还画出了外圈中的转发器17以及内圈中转发器18。滚动体 16、保持架22以及密封垫23同样可以具有相应的转发器。轴承上不同构件的转发器可以 彼此进行通讯，从而能够交换不同零件的信息，并能够将信息例如存储到等级优先的转发 器中。在图北中示出了转发器的这种结构，其中，优先等级的转发器以17标记，而次级 转发器则以18标记。系统可以建成这样，即设计并使优先转发器17能够主要与外界的其 他滚动轴承进行通讯，并设计并使次级转发器18、19、20仅能在轴承内部进行通讯。这可以 通过例如编码或者通过将相应转发器的频段分离等方式来实现。由于能够探测并比对例如各个转发器的时间戳以及轴承构件的制造时间，因此滚 动轴承可以实现自我诊断。通过这种方式还能确定是否有缺失部件。总而言之，每一滚动轴承在应用时间戳的情况下，均能通过上述自动化程序对自 身进行标识，这样，在料仓中，一个生产批次即携带一定的、即便在轴承经历一定的磨损之 后亦能查问得到的组标识。因为有了这种标识，以后就能够识别出每一轴承，并对其耐用度 进行分析。而且对每一轴承的产地以及生产批次也能进行追踪。若某一批次有问题，则能 够轻松地确定出其所属的轴承并进行替换。图4再次示意性地示出了自我标识的过程，图中示出了多个上下排列的转发器 排，每一排代表一个代。在这里，发射与接收装置10不属于待标识零件，它只仅提供用于标 识的初始脉冲。从发射与接收装置10直接获得初始脉冲的所有转发器30、31、32、33属于第一代， 相应地，其标识包括代数、时间戳及流水号。现在，每一转发器30、31、32、33均试图与处在它们有效作用距离之内的其他转发 器34、35取得联系，并将下一个代数连同最新的时间戳与流水号分配给后者。如果多个第 一代转发器同时联系到同一个第二代转发器上，则服从优先权规则，所述优先权规则例如 可以是那个第二代转发器与首先联系上它的上一代转发器进行联系。但是，也可以考虑采用其他优先权规则。通过这种方式，即令每一转发器在其自我标识完成之后仅向与它其相邻的转发器 发送一次初始脉冲，可以确保整个自我标识过程能够在有限时间内结束。这样，标识数据被传播给所有的代，从而使每一转发器均包含其他转发器标识与 零件标识数据。如果将来把已完成标识的零件装填到一料仓中，那么这些零件就可以通过构建与 在自我标识时相类似的互联网络的方式很快地组织起来，并能够通过构成的网络互相了 解料仓中存在哪些零件。这样就能确保，即便在(料仓内容物)互相遮蔽的情况下，也能 够借助于发射器/接收器，通过与至少一个零件进行应答的方式探测出料仓全部内容物的
fn息ο因此，通过本发明，不但在首次标识之时，而且在此后进行的任意探测之中，均能 够简化零件组的自我组织而无需在组织方面花费成本。附图标记列表
1金属料仓
2，3，4，5，11，12，13 零件
10发射与接收装置
14外圈
15内圈
16滚动体
17优先转发器
18，19，20次级转发器
21料仓的转发器
30，31，32，33，34，35 转发器
权利要求
1.一种标识多个零件0、3、4、5、11、12、1；3)的方法，所述多个零件中的每一个均具有 至少一个转发器(6、7、8、9)以及一个存储装置，其中，经标识的第一个零件与安置在其有 效作用距离之内的第二零件(3、4、5、13)发生联系并将信息传递给这些所述第二零件，其 中，所述第二零件在接收到由所述第一个零件传递的信息后各自进行自我标识，而且其中 至少一个所述第二零件在进行标识之后与在其有效作用距离之内的其他未标识的零件发 生联系，从而促使这些零件进行标识。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二零件(3、4、5、1；3)在其进行自我 标识时分别独立地与所述第一个零件( 进行通讯，以避免出现同样内容的标识。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二零件(3、4、5、1；3)在其进行 自我标识时分别独立地与其他第二零件进行通讯，以避免出现同样内容的标识。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述第一零件(2)探测并存储所述 第二零件(3、4、5、13)的标识。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，所述第二零件(3、4、5、1；3)中的 每一个均探测并存储所述第二零件(3、4、5、1；3)的全部标识。
6.根据权利要求1或其后权利要求之一所述的方法，其特征在于，其中一个标识参数 是时间戳。
7.根据权利要求1或其后权利要求之一所述的方法，其特征在于，其中一个标识参数 包含相应零件所归属的代的记号，就是说，到对该零件进行标识为止已实行之标识过程的数量记号。
8.根据权利要求1或其后权利要求之一所述的方法，其特征在于，每一未标识的零件 在实施标识之前仅与第一个与它发生联系的已标识零件进行通讯。
9.根据权利要求1或其后权利要求之一所述的方法，其特征在于，为开始标识，分配给 一包含零件的料仓(1)的转发器与至少一个未标识的第一零件发生联系。
10.根据权利要求1或其后权利要求之一所述的方法，其特征在于，为开始标识，发射 和接收装置(10)与至少一个未标识的第一零件发生联系。
11.根据权利要求1或其后权利要求之一所述的方法，其特征在于，零件0、3、4、5、13) 中的每一个均通过其转发器(6、7、8、9)探测并存储与它进行联系的零件的标识，并将所述 标识再转交给在它被标识之前与它进行联系的零件。
12.根据权利要求1或其后权利要求之一所述的方法，其特征在于，每一零件具有多个 分配给其零件元件的转发器(17、18、19、20)，而且各个分配给同类型的零件元件的转发器 属于不同的种类。
13.一种具有转发器(6、7、8、9)及存储装置的零件0、3、4、5、1；3)的组，其中，每一零件 在其存储装置中存储了它自身的标识以及该组的所有其他零件的标识信息。
14.一种用于实施根据权利要求1至12所述的方法的料仓(1)，其中，所述料仓具有所 述转发器的通讯所不可穿透的外罩，而且，该料仓被分配有转发器与存储装置。
15.一种滚动轴承(14、15、16、22、23)，其具有至少一个转发器(17、18、19、20)与存储 装置，在该种滚动轴承中，所述存储装置包含利用根据权利要求1至12中任一项所述的方 法生成的个体化标识。
全文摘要
本发明涉及一种标识多个零件(2、3、4、5、13)的方法，这些零件中的每一个均具有至少一个转发器(6、7、8、9)以及一个存储装置，其中，经标识的第一零件与安置在其有效作用距离之内的第二零件(3、4、5、13)发生联系并将信息传递给这些第二零件，其中，所述第二零件在接收到由第一个零件传递的信息后各自进行自我标识，而且其中至少一个所述第二零件在进行标识之后与在其有效作用距离之内的其他未标识零件发生联系，从而促使这些零件进行标识；本发明还涉及根据这种方法标识的零件组、用于实施该方法的料仓以及一种作为根据所述方法进行标识的典型零件的滚动轴承(14、15、16)。利用本发明，可以利用互联网络来实现零件组的自我组织与标识而无需高昂的成本。
文档编号G05B19/418GK102144194SQ200980134988
公开日2011年8月3日 申请日期2009年9月3日 优先权日2008年9月11日
发明者托马斯·林克, 斯特凡·格吕克 申请人:谢夫勒科技有限两合公司