CH682702A5 - Anordnung zur Feststellung einer Maschinenstörung mittels Körperschall. - Google Patents

Description

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CH 682 702 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Feststeilung einer Betriebsstörung einer im Betrieb Körperschall abgebenden Maschine.

Eine Anordnung zur Detektion von Körperschall ist beispielsweise aus der CH 643 078 bekannt. Sie dient zur Feststellung eines Einbrechers beim Versuch, eine Wand oder Tresortür zu durchbrechen, indem die in der Mauer, Wand oder Tür als schall-ieitendem Medium zum Körperschali-Aufnehmer übertragenen Körperschail-Schwingungen detektiert und von der Auswerteschaltung verarbeitet werden. Die Signal-Auswertung bei dieser Anordnung erfolgt so, dass die bei einem Einbruchversuch auftretenden Schwingungen sicher von Störschwingungen aus der Umgebung unterschieden werden und eine fehlerhafte Alarmsignalgabe vermieden wird. Hierbei wird angestrebt, eine Signalgabe so lange zu unterdrücken, bis sichergestellt ist, dass der empfangene Körperschall wirklich von einem Einbruchversuch verursacht wurde.

Für andere Verwendungen, z.B. zur Feststellung einer Maschinenstörung, bei der von der Maschine im normalen Betrieb erzeugte Körperschall sich auf die Dauer ändert, und eine solche Intensitätsänderung sicher signalisiert werden muss, wobei eine durch allfällige kurzzeitige Störschwingungen oder Störgeräusche anderen Ursprunges verursachte fehlerhafte Signalgabe zu vermeiden ist, eignen sich die genannten vorbekannten Anordnungen nur schlecht. Für derartige Fälle bevorzugte man bisher eine rein menschliche Überwachung, die jedoch häufig unzuverlässig ist.

Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Anordnung zur Feststellung einer Maschinenstörung zu schaffen, mit. der eine Störung sicher signalisiert, eine fehlerhafte Signalisation durch Störschwingungen anderen Ursprunges jedoch vermieden wird.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Körperschallaufnehmer in schallleitender Verbindung mit der Maschine vorgesehen ist, der mit einer Auswerteschaltung verbunden ist, die eingerichtet ist, ein Signal an eine Warneinrichtung zu geben, wenn das Ausgangssignal des Körperschall-Aufnehmers in einer vorgegebenen Zeit eine vorgegebene Intensitätsänderung aufweist, z.B. wenn die Intensität zwischen zwei oder mehr Zeitpunkten einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet oder unterschreitet.

Vorteilhaft ist es, wenn die Auswerteschaltung die Intensität periodisch in regelmässigen Zeitabständen mittels eines Komparators prüft und ein Warnsignal auslöst, falls zwischen zwei oder mehr aufeinander folgenden Messzeitpunkten die Intensität einen Schwellenwert überschritten hat, und wenn das Warnsignal so lange gehalten wird, bis die Intensität zwischen zwei späteren Messzeitpunkten wieder unter einen vorgegebenen Schwellenwert abgesunken ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn mehrere Schwellenwerte vorgesehen sind, und ein Warnsignal dann ausgelöst wird, wenn die Intensität des

Körperschalls in einem spezifischen Frequenzbereich in vorbestimmten Zeitabständen nacheinander die beiden Schwellenwerte durchschritten hat, was als zuverlässiges Zeichen für eine Maschinenstörung interpretiert wird.

Die spezielle Signalauswertung sorgt dabei dafür, dass mit grösstmöglicher Sicherheit ein Warnsignal ausgelöst wird, auch wenn Störgeräusche vorhanden sind, dass aber trotzdem eine genügende Selektivität gewährleistet ist.

Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Signalisierung einer Maschinenstörung.

Fig. 2 ein Funktionsdiagramm für die Signalauswertung zur Wamsignalgabe, und

Fig. 3 ein Funktionsdiagramm einer anderen Signalauswerteschaltung.

In Fig. 1 ist in schematischer Form eine Anordnung zur Feststellung einer Maschinenstörung gezeigt. Die Maschine 2 erzeugt im Betrieb im Maschinengestell 1 ein charakterisches Körperschall-Geräusch, das von einem in gutem schalleitenden Kontakt daran angebrachten Körperschallaufnehmer 3 aufgenommen wird. Dieser kann z.B. mit einem piezoelektrischen akustisch/elektrischen Wandler versehen sein, oder in anderer bekannter Weise ausgebildet sein. Dieser Körperschallaufnehmer 3 gibt ein elektrisches Ausgangssignal Sa ab, das einer Signalauswerteschaltung C zugeleitet wird.

Die Auswerteschaltung C weist an ihrem Eingang ein Frequenzfilter 4 auf, das einen Frequenzdurchlassbereich aufweist, der an das Frequenzspektrum des normalen Körperschalles der Maschine ange-passt ist und vorzugsweise im kHz-Bereich gewählt wird. Dadurch wird das von der Maschine erzeugte Geräusch sicher erfasst, Störgeräusche anderer Frequenz, z.B. niederfrequente Bodenerschütterungen jedoch eliminiert und von der Auswertung ferngehalten.

Zweckmässig ist es, den Körperschallaufnehmer 3 akustisch nach aussen zu isolieren, um die Übertragung von Störgeräuschen über die Luft zu blok-kieren.

Das Ausgangssignal wird dann einem Zeitdiskri-minator 5 zugeleitet, der von einem Taktgeber 6 angesteuert wird. Der Zeitdiskriminator erzeugt zwei Ausgangssignale für die Intensität des aufgenommenen Körperschalls in dem gewählten Frequenzbereiches zu zwei verschiedenen Zeitpunkten. Diese beiden gegeneinander zeitverschobenen Signale gelangen an die Eingänge eines Komparators 7, der fortlaufend die Intensitäten jeweils zweier aufeinander folgender Signaiintensitäten miteinander vergleicht und an eine Warneinrichtung 8 ein Signal Sw gibt, sobald sich die beiden Intensitäten um ein vorgegebenes Mass unterscheiden. Dabei kann es sich um die Auslösung oder Einschaltung eines Warnsignals für das Überwachungspersonal handeln, wenn die Intensität bei einer Maschinenstörung um ein bestimmtes Mass angestiegen oder abgesunken ist oder wenn sich die Art des Körperschalles, z.B. das Frequenzspektrum markant geändert hat.

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Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Funktionsschemas der Auswerteschaltung C. Die Kurve zeigt den zeitlichen Verlauf der Intensität 1 des Ausgangssignales des Aufnehmers 3 im gewählten Frequenzbereich. Der Komparator 7 der Auswerteschaltung vergleicht die Intensitäten zu jeweils aufeinander folgenden Zeitpunkten t1, t2, t3 ... etc., und stellt insbesondere fest, ob bei zwei Zeitpunkten ein vorgegebener Schwellenwert T überschritten wurde. Bei dem dargestellten Beispiel wurde zwar kurzzeitig zwischen den Messzeiten t1 und t2 der Schwellenwert T überschritten, z.B. infolge eines kurzzeitigen Störgeräusches, jedoch liegt die Intensität bei beiden Messzeiten unterhalb des Schwellenwertes, so dass in diesem Falle kein Warnsignal ausgelöst wird. Zwischen den Messzeiten t2 und t3 steigt jedoch die Intensität allmählich an und durchquert zwischen t2 und t3 den Schwellenwert T. In diesem Falle wird also bei t3 ein Warnsignal ausgelöst, das eine Maschinenstörung signalisiert. Solange dann die Intensität bei den folgenden Messzeiten oberhalb der Schwelle T bleibt, wird das Warnsignal gehalten, auch wenn es, wie zwischen t4 und t5 gezeigt, kurzzeitig wieder unter die Schwelle T absinken sollte. Erst wenn die Intensität allmählich abnimmt, wie zwischen t6 und t7 dargestellt, wird das Warnsignal zurückgestellt, als Zeichen dafür, dass sich die Störung zurückgebildet hat. Wahlweise kann auch manuell zurückgestellt werden.

Fig. 3 zeigt an Hand eines analogen Funktionsschemas eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung. Hierbei sind zwei gestaffelte Schwellenwerte T1 und T2 für die Intensität I vorgesehen. Solange die Intensität unterhalb der unteren Schwelle T1 bleibt, erfolgt keine Reaktion, wenn zu zwei Messzeiten t1 und t2 die untere Schwelle überschritten wurde, wird zunächst ein Vorwarnsignal ausgelöst, z.B. eine Warneinrichtung aktiviert und betriebsbereit gemacht. Bei Absinken der Intensität unter die Schwelle T1 zum Zeitpunkt t4 wird das Vorwarnsignal wieder zurückgestellt, bis es z.B. zum Zeitpunkt t5 infolge abermaligen Überschreitens der Schwelle wiederum aktiviert wird. Erfolgt dann ein weiterer Anstieg der Intensität bis über den oberen Schwellenwert T2, z.B. zur Messzeit t6, so wird zu diesem Zeitpunkt das Hauptwarnsignal ausgelöst und damit eine dauernde Maschinenstörung signalisiert.

Die Auswertesachaltung C kann im Rahmen des Erfindungsgedankens auch anders aufgebaut sein. Um ihre Funktion zu erfüllen, muss sie eingerichtet sein, eine vorgegebene Erhöhung (oder Abnahme) des Ausgangssignals des Körperschaliaufnehmers in einem vorgegebenem Zeitraum zu signalisieren. Mit Vorteil kann die Auswertung auch mit einem Mikroprozessor vorgenommen werden. Anstatt digital kann die Auswertung auch analog durchgeführt werden. Z.B. kann der Diskriminator 5 bei Überschreitung einer unteren Schwelle T1 einen Zeitschalter aktivieren, der nach Ablauf einer vorgegebenen Verzögerunszeit den Diskriminator veranlasst, zu prüfen, ob das Signal zu diesem Zeitpunkt die obere Schwelle T2 überschritten hat, oder innerhalb eines bestimmten Zeitfensters diese Schwelle T2 überschreitet.

Claims (5)

Patentansprüche

1. Anordnung zur Feststellung einer Betriebsstörung einer im Betrieb Körperschall abgebenden Maschine (2), dadurch gekennzeichnet, dass ein Körperschallaufnehmer (3) in schallleitender Verbindung mit der Maschine (2) vorgesehen ist, der mit einer Auswerteschaltung (C) verbunden ist, die eingerichtet ist, ein Signal (Sw) an eine Warneinrichtung (8) zu geben, wenn das Ausgangssignal (Sa) des Körperschaliaufnehmers (3) in einer vorgegebenen Zeit eine vorgegebene Intensitätsänderung aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (C) einen Komparator (7) aufweist, welcher die Intensität des Ausgangssignales (Sa) zu zwei verschiedenen Zeitpunkten vergleicht und ein Warnsignal (Sw) auslöst, wenn die Intensitätsänderung zwischen den beiden Zeitpunkten (t2, t3) über einen vorgegebenen Schwellenwert (T) angestiegen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (C) eingerichtet ist, die Intensität des Ausgangssignales (Sa) in regelmässigen Zeitabständen (t1, t2, t3...) festzustellen und ein Warnsignal (Sw) festzuhalten, bis die Intensität wieder unter den Schwellenwert (T) abgesunken ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (C) eingerichtet ist, die Intensität des Ausgangssignales (Sa) zu mehreren Zeitpunkten festzustellen und ein Vorwarnsignal auszulösen, wenn die Intensität des Ausgangssignales (Sa) zwischen einem ersten und einem zweiten Zeitpunkt einen vorgegebenen unteren Schwellenwert (T1) überstiegen hat, und ein Hauptwarnsignal auszulösen, wenn die Intensität zwischen zwei weiteren Zeitpunkten einen vorgegebenen zweiten, höheren Schwellenwert (T2) überschritten hat.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (C) ein Frequenzfilter (4) aufweist, dessen Frequenzdurchlassbereich dem Frequenzbereich der von der Maschine im Normalbetrieb erzeugten Körperschallschwingungen (S) entspricht.

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