DD234491A1

DD234491A1 - Verfahren und anordnung zur indirekten messung des spiels von getrieben und dgl.

Info

Publication number: DD234491A1
Application number: DD27305085A
Authority: DD
Inventors: Andreas Lappat; Frank Scobel
Original assignee: Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority date: 1985-02-05
Filing date: 1985-02-05
Publication date: 1986-04-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur indirekten Messung des Spiels von Getrieben und dgl. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, eine Messung des Spiels bei laufendem Getriebe zu ermoeglichen. Erfindungsgemaess wird aus der Winkelgeschwindigkeit am antriebsfernen Wellenende ein elektrisches Signal gebildet, das dahingehend ueberprueft wird, ob die elastische Verbindung zwischen den bewegten Massen ein Moment ueber eine kraftschluessige Verbindung in der einen oder der anderen Richtung uebertraegt, wobei zwei Signale s ; s gebildet werden, die angeben, wenn im Anschluss an eine kraftschluessige Verbindung in der einen Drehrichtung eine kraftschluessige Verbindung in der entgegengesetzten Richtung auftritt. Die erzeugten Signale, die den Beginn und das Ende des vollstaendig durchlaufenen Spiels kennzeichnen, werden zwei Speichern 8; 9 zugefuehrt, in die der der Verdrehung der Welle entsprechende Messwert f1-f2 zu den durch die Signale s ; s bestimmten Zeitpunkten eingeschrieben wird. Die Differenz der Speicherinhalte (Subtrahierer 10) entspricht dem mechanischen Spiel. Figur

Description

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise aus der Winkelgeschwindigkeit oder der Winkelbeschleunigung am antriebsfernen Wellenende rotierender Teile bzw. aus der Geschwindigkeit oder Beschleunigung am antriebsfernen Hebel einer Hebelanordnung ein der betreffenden Größe entsprechendes elektrisches Signal gebildet wird, daß dieses Signal in einem Identifikationsblock dahingehend überprüft wird, ob die elastische Verbindung zwischen den bewegten Massen ein Moment bzw. eine Kraft über eine kraftschlüssige Verbindung in der einen oder der anderen Richtung überträgt, wobei in an sich ebenfalls bekannter Weise zwei Signale gebildet werden, die angeben, wenn im Anschluß an eine kraftschlüssige Verbindung in der einen Dreh- oder Bewegungsrichtung eine kraftschlüssige Verbindung in der entgegengesetzten Richtung auftritt, und daß sodann die erzeugten Signale, die den Beginn und das Ende des vollständig durchlaufenen Spiels kennzeichnen, einem Berechnungs- und Speicherblock mit zwei Speichern zugeführt werden, wo das der betreffenden Größe entsprechende Signal, d. h. der der Verdrehung der Welle bzw. der der Verschiebung des Hebels entsprechende Meßwert zu den durch die den Beginn und das Ende des vollständig durchlaufenen Spiels kennzeichnenden Signale bestimmten Zeitpunkten in jeweils einen der beiden Speicher eingeschrieben wird, wobei der eine Speicher beim Auftreten des einen der andere Speicher beim Auftreten des anderen der beiden vorgenannten Signale von dem Meßwert beaufschlagt wird, woraufhin durch Bildung der Differenz zwischen den Inhalten der beiden Speicher die Größe des Spiels erkennbar gemacht wird.

Die Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das der Winkelgeschwindigkeit bzw. der Winkelbeschleunigung des antriebsfernen Endes des Getriebes bzw. der Kupplung oder das der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung des antriebsfernen Hebels der Hebelanordnung entsprechende Signal zugeführt. Sofern mit der Winkelgeschwindigkeit oder Geschwindigkeit gearbeitet wird, gelangt das Signal erst an ein Differenzierglied, wo die entsprechende Beschleunigung gebildet wird. Liefert der entsprechende, nicht zur Erfindung gehörende Geber einen der Beschleunigung entsprechenden Meßwert, kann dieses Differenzierglied entfallen. Der Beschleunigungs-Meßwert gelangt an die eigentliche erfindungsgemäße Anordnung, die aus einem Identifikationsblock und einem Berechnungs- und Speicherblock besteht. Der Eingang des Identifikationsblockes wird vom Eingang eines Zweipunktgliedes mit Hysterese gebildet, dessen Ausgang über ein Differenzierglied mit jeweils einem Eingang eines ersten und eines zweiten Schaltgliedes verbunden ist. Die beiden Schaltglieder sprechen bei unterschiedlichen Schwellwerten, also bei einem unteren und einem oberen Schwellwert an. Die Ausgänge der Schaltglieder sind gleichzeitig die Ausgänge des Identifikationsblockes und sind mit den Eingängen des Berechnungs- und Speicherblockes verbunden, wobei der Ausgang des ersten Schaltgliedes am Takteingang eines ersten Speichers und der Ausgang des zweiten Schaltgliedes am Takteingang eines zweiten Speichers liegt. Dadurch werden die beiden Takteingänge von den Ausgangssignalen des Identifikationsblockes angesteuert. Die Signaleingänge der beiden Speicher sind an eine den Meßwert der Verdrehung der Welle oder der Verschiebung des Hebels liefernde Meßwertgeberanordnung angeschlossen, ihre Ausgänge liegen an den Eingängen eines Subtrahierers, von dessen Ausgangssignal dem gemessenen Spiel entspricht.·

Die Meßwertgeberanordnung kann aus zwei am antriebsnahen und am antriebsfernen Ende des zu untersuchenden Getriebes bzw. der zu prüfenden Kupplung oder der Hebelanordnung angeordneten inkrementalen Gebern bestehen. Es ist jedoch auch beispielsweise möglich, zwischen den beiden Hälften einer Kupplung oder dgl. einen entsprechenden Geber vorzusehen. Die Anordnung kann sowohl für eine analoge, als auch für eine digitale Signalverarbeitung ausgeführt werden. Ferner ist es möglich, sie mit einem Rechner zu kombinieren, wobei gegebenenfalls einige Teile der Anordnung von entsprechenden Baugruppen des Rechners gebildet werden können.

Ausführungsbeispiel

An einem in der zugehörigen Zeichnung schematisch dargestelltem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden.

Die nicht dargestellte zu untersuchende Anordnung (Kupplung, Getriebe, Hebelanordnung) ist am antriebsfernen Ende und am antriebsnahen Ende mit inkrementalen Gebern versehen. Es sei angenommen, daß der am antriebsfernen Ende angeordnete Geber eine der Winkelgeschwindigkeit ω₂ proportionale Größe liefert. Aus den Ausgangsgrößen beider Geber wird ferner eine der gegenseitigen Verdrehung der Kupplungshälften proportionale Größe φι — cp₂ gebildet. Die Größe φ·] — φ₂ kann auch auf andere Weise gebildet werden. Auch ist es möglich, nicht mit der Geschwindigkeit bzw. Winkelgeschwindigkeit, sondern mit der entsprechenden Beschleunigung zu arbeiten. Wie jedoch bereits soeben ausgeführt, sei im nachfolgenden Beispiel davon ausgegangen, daß die Größen ω₂ und (φ-,-φ^ zur Verfügung stehen.

Die der Winkelgeschwindigkeit ω₂ am antriebsfernen Ende des zu prüfenden oder zu überwachenden Teils proportionale elektrische Meßgröße gelangten ein Differenzierglied 1, wo eine der Beschleunigung entsprechende Meßgröße gebildet wird. Sofern der Meßwertgeber bereits ein der Beschleunigung entsprechendes Signal liefert, kann dieses Differenzierglied entfallen. Der Ausgang des Differenziergliedes liegt am Eingang eines Identifikationsblockes 2 und innerhalb desselben am Eingang eines Zweipunktgliedes mit Hysterese 2, dem ein Differenzierglied 4 nachgeschaltet ist. Der Ausgang des Differenziergliedes 4 ist mit den Eingängen zweier Schaltglieder 5; 6 verbunden. Das Schaltglied 5 ist auf einen oberen und das Scha!⁺glied 6 auf einen unteren Schwellwert eingestellt. D!-r> Ausgänge der Schaltglieder 5; 6 bilden auch die Ausgänge des Identifikationsblockes 7 und sind mit zwei Eingängen eines Berechnungs- und Speicherblockes 7 verbunden, die von den Takteingängen zweier Speicher 8; 9 gebildet sind. Die Signaleingänge dieser Speicher 8; 9 werden von der bereits genannten Meßgröße (φ_Ί — φ₂) beaufschlagt und ihre Ausgänge sind mit den beiden Eingängen eines Substrahierers 10 verbunden. Das Ausgangssignal desSubstrahierers entspricht den Spiel 2 Δι₂

Die Anordnung arbeitet wie folgt:

Das der Winkelbeschleunigung entsprechende Ausgangssignal am Ausgang des Differenziergliedes 1 wird im Zweipunktglied mit Hysterese 2 mit einem Schwellwert verglichen. Durch die Hysterese sollen die Einflüsse von geringfügigen Schwankungen ausgeschaltet werden um zu vermeiden, daß die gesamte Anordnung in's Schwingen gerät. Das Signal am Ausgang des Zweipunktgliedes 2 gibt dann die Änderung der Richtung der Beschleunigung an. Es wird im Differenzierglied 4 differenziert. Mit den Schaltgliedern 5; 6 wird das Signal hinsichtlich der Richtung der Beschleunigungsänderung getrennt, d.h. Signale, die einer positiven Beschleunigung entsprechen, gelangen als Meßgröße O₊ an den Ausgang des Schaltgliedes 5 und Signale, die einer negativen Beschleunigung entsprechen gelangen als Meßgröße σ_ an den Ausgang des Schaltgliedes 6. Die Trennung wird durch die unterschiedlichen Schwellwerte, bei denen die Schaltglieder 5; 6 ansprechen, bewirkt. Die Meßgrößen O₊ bzw. σ_ werden als Synchronisationsimpulse den Takteingängen der Speicher 8 bzw. 9 zugeführt. In den Augenblicken, wo ein Impuls σ₊ oder σ_ auftritt, übernimmt der jeweilige Speicher 8 oder 9 den am Signaleingang anliegenden Meßwert der Verdrehung der Welle wie φ_Ί — <P2 und hält ihn bis zum Impuls an seinem Ausgang konstant.

Die Signale σ_ und σ₊ geben an, wenn im Anschluß an eine kraftschlüssige Verbindung in der einen Dreh- oder Bewegungsrichtung eine kraftschlüssige Verbindung in der entgegengesetzten Richtung auftritt. Sie betätigen den Takteingang, des jeweiligen Speichers 8 oder 9, wodurch der der Verdrehung der Welle entsprechende Meßwert φ, - φ₂ zu den durch die den Beginn und das Ende des vollständig durchlaufenen Spiels kennzeichnenden Signale σ_; σ+ bestimmten Zeitpunkten in die Speicher eingeschrieben wird.

Sodann wird im Subtrahierer 10 die Differenz der Speicherinhalte gebildet, die dem mechanischen Spiel 2 Δ₁₂ entspricht. Wie ohne weiteres einzusehen ist, ermöglicht die Erfindung eine Messung des Spiels während des Betriebes.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur indirekten Messung des Spiels von Kupplungen, Getrieben, Hebelanordnungen und dgl., gekennzeichnet dadurch, daß in an sich bekannter Weise aus der Winkelgeschwindigkeit oder der Winkelbeschleunigung am antriebsfernen Wellenende rotierender Teile bzw. aus der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung am antriebsfernen Hebel einer Hebelanordnung ein der betreffenden Größe entsprechendes elektrisches Signal gebildet wird, daß dieses Signal in einem Identifikationsblock dahingehend überprüft wird, ob die elastische Verbindung zwischen den bewegten Massen ein Moment bzw. eine Kraft über eine kraftschlüssige Verbindung in der einen oder der anderen Richtung überträgt, wobei in an sich ebenfalls bekannter Weise zwei Signale gebildet werden, die angeben, wenn im Anschluß an eine kraftschlüssige Verbindung in der einen Dreh- oder Bewegungsrichtung eine kraftschlüssige Verbindung in der entgegengesetzten Richtung auftritt, und daß sodann die erzeugten Signale, die den Beginn und das Ende des vollständig durchlaufenen Spiels kennzeichnen, einem Berechnungs- und Speioherblock mit zwei Speichern zugeführt werden, wo das der betreffenden Größe entsprechende Signal, d. h. der der Verdrehung der Welle bzw. der der Verschiebung des Hebels entsprechende Meßwert zu den durch die den Beginn und das Ende des vollständig durchlaufenen Spiels kennzeichnenden Signale bestimmten Zeitpunkten in jeweils, einen der beiden Speicher eingeschrieben wird, wobei der eine Speicher beim Auftreten des einen und der andere Speicher beim Auftreten des anderen der beiden vorgenannten Signale von dem Meßwert beaufschlagt wird, woraufhin durch Bildung der Differenz zwischen den Inhalten der beiden Speicher die Größe des Spiels erkennbar gemacht wird.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das der Winkelgeschwindigkeit bzw. der Winkelbeschleunigung des antriebsfemen Endes des Getriebes bzw. der Kupplung oder das der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung des antriebsfemen Hebels der Hebelanordnung entsprechende Signal im Fall der Geschwindigkeit bzw. Winkelgeschwindigkeit über ein erstes Differenzierglied (1) oder im Fall der entsprechenden Beschleunigung unmittelbar einem Identifikationsblock (2) zugeführt ist, dessen Eingang vom Eingang eines Zweipunktgliedes mit Hysterese (3) gebildet ist, dessen Ausgang über ein zweites Differenzierglied (4) mit jeweils einem Eingang eines ersten und eines zweiten Schaltgliedes (5; 6), die auf unterschiedliche Schwellwerte ansprechen, verbunden ist, deren Ausgänge gleichzeitig die Ausgänge des Identifikationsblockes (2) bilden und mit den Eingängen eines Berechnungs- und Speicherblockes (7) verbunden sind, wobei der Ausgang des ersten Schaltgliedes (5) am Takteingang eines ersten Speichers (8) und der Ausgang des zweiten Schaltgliedes (6) am Takteingang eines zweiten Speichers (9) liegt, wodurch die beiden Takteingänge von den Ausgangssignalen (σ_; σ+) des Identifikationsblockes (2) angesteuert sind, daß die Signaieingänge der beiden Speicher (8; 9) an eine den Meßwert (Cp₁ — φ₂) der Verdrehung der Welle oder der Verschiebung des Hebels liefernde Meßwertgeberanordnung angeschlossen sind, und daß die Ausgänge der beiden Speicher (8; 9) an den Eingängen eines Substrahierers (10) liegen, an dessen Ausgang die gewünschte, das Spiel kennzeichnende Meßgröße (2 Δ₁₂) vorhanden ist.
3. Anordnung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Meßwertgeberanordnung aus zwei am antriebsnahen und am antriebsfemen Ende der zu untersuchenden Anordnung oder dgl. vorgesehenen inkrementalen Gebern besteht.
4. Anordnung nach Punkt 1 und 2, daß sie für eine analoge oder eine digitale Signalverarbeitung ausgeführt ist.
5. Anordnung nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß sie mit einem Rechner kombiniert oder teilweise mit einem Rechner integriert ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur indirekten Messung des Spiels von Kupplungen, Getrieben, Hebelanordnungen und dgl.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die mit zunehmendem Automatisierungsgrad steigenden Anforderungen bezüglich der Dynamik, Genauigkeit und Servicefreundlichkeit von mechanischen Antrieben verlangen u.a. auch den Einsatz von schnell und optimal einstellbaren Regeleinrichtungen. Diese Einstellbarkeit ist nicht unabhängig von dem mechanischen Spiel, das z.B. in Getrieben und Kupplungen auftreten kann. Aus diesem Grund ist es erforderlich, über das Ausmaß dieses Spiels Kenntnis zu erlangen, wozu naturgemäß entsprechende Meßverfahren und -anordnungen benötigt werden.

Es ist bekannt, ein Getriebe oder dgl. einseitig bis zum Stillstand abzubremsen und aus der kraft- bzw. momentfreien Verdrehung des nicht abgebremsten Teils des Getriebes oder dgl. Rückschlüsse auf die Größe des Spiels zu ziehen (DE-AS 2801986). Weiterhin ist bekannt, mittels Fühllehren oder Meßuhren den Abstand von kraftübertragenden Flanschen zu messen (DE- OS 2608915 und 21 34343).

Der Nachteil dieser Lösungen liegt darin, daß die Messung während des Stillstandes vorgenommen werden muß und nicht bei laufendem Betrieb erfolgen kann und daß Änderungen des mechanischen Spiels erst nach einer Stillsetzung des Antriebes festgestellt werden können. Ein kurzfristiges Reagieren auf eine z. B. durch Verschleiß hervorgerufene Vergrößerung des mechanischen Spiels ist demzufolge nicht möglich. Aus diesem Grund kann ein automatisches Reagieren auf Änderungen des Spiels in Antrieben durch automatischen Eingriff in die Regelautomatik nicht erfolgen. So erfolgt z. B. bei einer Einrichtung zur automatischen Wegmessung (Siemens Energietechnik, 5 1983/2, S.65 ff.) die Kompensation von durch mechanisches Spiel hervorgerufenen Fehlern durch manuellen Eingriff.

Ziel der Erfindung

Mit der Erfindung sollen die Mängel des Standes beseitigt werden, um so die Effektivität von Antrieben mit hoher Genauigkeit zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Messung des mechanischen Spiels bereitzustellen, mit der eine Messung bei laufendem Betrieb möglich ist und bei der ein dem Spiel entsprechender Meßwert bereitgestellt wird, der gewünschtenfalls zur automatischen Kompensation des Spiels verwendet werden kann.