DD284973A5 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CLUTCH - FREE DETERMINATION OF THE TORQUE - SPEED BEHAVIOR OF POWER MACHINES, ESPECIALLY OF COMMUTATOR - SMALL MACHINES - Google Patents

CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CLUTCH - FREE DETERMINATION OF THE TORQUE - SPEED BEHAVIOR OF POWER MACHINES, ESPECIALLY OF COMMUTATOR - SMALL MACHINES Download PDF

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DD284973A5
DD284973A5 DD32949289A DD32949289A DD284973A5 DD 284973 A5 DD284973 A5 DD 284973A5 DD 32949289 A DD32949289 A DD 32949289A DD 32949289 A DD32949289 A DD 32949289A DD 284973 A5 DD284973 A5 DD 284973A5
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Jochen Beckert
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Institut Zur Ausbildung Von Ingenieurpaedagogen,Dd
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur kupplungslosen Ermittlung des Drehmoment-Drehzahlverhaltens von Kraftmaschinen, insbesondere von Kommutator - Kleinmaschinen für die automatisierte Massenfertigung im Elektromaschinenbau. Sie ist vorteilhaft im Leistungsbereich von 1 Watt bis 500 Watt als Belastungsmessung einsetzbar, wobei sich die Anwendung auf die Erregungsarten Permanenterregung und Reihenschlusserregung orientiert. Die Schaltungsanordnung zur kupplungslosen Ermittlung des Drehmoment-Drehzahlverhaltens von Kraftmaschinen, insbesondere Kommutaor - Kleinmaschinen besteht aus einer Baugruppe Konstantstromquelle, einer Baugruppe-Prüfling-Spanneinrichtung, einer Baugruppe-Messelektronik und einer Baugruppe-Steuerung, wobei die Baugruppe-Messelektronik aus einem Schwellwertschalter, einem quarzgesteuerten Taktgenerator, einem Zählertor, einem Richtimpulsgeber, einem Vorwärtszähler, einem Komparator, einem Negator, einem BcD-7-Segment Dekoder mit Anzeige, einem Größenkomparator, einem BcD-cod. Vorwahlschalter, zwei Torbaugruppen und einem Sollwertgeber besteht, die miteinander verschaltet sind. Dem Prüfling wird aus der Baugruppe-Konstantstromquelle ein konstanter Strom eingeprägt. Nach der Momentengleichung M - c - Phi I entwickelt der Prüfling ein von der Drehzahl unabhängiges inneres Drehmoment und setzt dieses zur Beschleunigung der Ankermasse und Überwindung der Reibungsverluste ein. Nach der Beziehung E = c - Phi - n ist eine Proportionalität der Ankerspannung mit der Drehzahl gegeben, so dass als einzige Messgröße die Ankerspannung durch die Baugruppe-Messelektronik messelektronisch ausgewertet wird. Die Reaktion des Prüflings auf das vorgegebene innere Drehmoment ist die Winkelbeschleunigung, die durch zeitliche Relativierung der Ankerspannung im Drehzahlbereich n > n ind Nenn partiell bewertet wird. Ein eingeschwungener Zustand der Drehzahl wird im Messstand nicht erreicht, sondern vielmehr nach Ablauf der sehr kurzen Hochlaufzeit auf die Nenndrehzahl durch die Messelektronik der weitere Drehzahlanstieg unterbrochen. Die Hochlaufzeit selbst ist dem reaktiv wirkenden Drehmoment umgekehrt proportional. Fig. 1{Belastungsmessung; Beschleunigungsmessung; Drehmomentenmessung, kupplungslos; Drehzahlmessung, kupplungslos; Hochlaufzeit; Kommutator; Kleinmaschine; Nenndrehzahl; Winkelbescheunigung}The invention relates to a circuit arrangement for clutchless determination of the torque-speed behavior of engines, in particular of commutator - small machines for automated mass production in electrical engineering. It is advantageous in the power range of 1 watt to 500 watts used as a load measurement, the application is based on the types of excitation permanent excitation and series closure excitation. The circuit arrangement for couplingless determination of the torque-rotational speed behavior of engines, in particular Kommutaor - small machines consists of a module constant current source, a module-specimen tensioning device, an assembly measuring electronics and a module control, the assembly measuring electronics of a threshold, a quartz-controlled Clock generator, a counter gate, a directional encoder, an up counter, a comparator, a negator, a BcD-7 segment decoder with display, a size comparator, a BcD cod. Preselection switch, two door assemblies and a setpoint generator, which are interconnected. The test object is impressed with a constant current from the module constant current source. After the moment equation M - c - Phi I, the test specimen develops an internal torque independent of the speed and uses this to accelerate the armature mass and overcome the friction losses. According to the relation E = c - Phi - n, a proportionality of the armature voltage with the speed is given, so that the armature voltage is evaluated electronically by the module measuring electronics as the only measured variable. The reaction of the test specimen to the specified internal torque is the angular acceleration, which is partially evaluated by temporal relativization of the armature voltage in the speed range n> n ind nominal. A steady state of the speed is not reached in the measuring station, but rather interrupted after the very short run-up time to the rated speed by the measuring electronics, the further speed increase. The run-up time itself is inversely proportional to the reactive torque. Fig. 1 {load measurement; Acceleration; Torque measurement, clutchless; Speed measurement, clutchless; Ramp-up time; Commutator; Small machine; Rated speed; Winkelbescheunigung}

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung ist im Elektromaschinenbau, insbesondere zur Prüfung von Kommutator-Kleinmaschinen bei der automatisierten Massenfertigung anwendbar Sie ist vorteilhaft im Leistungsbereich von 1 Watt bis 500 Watt als Belastungsmessung einsetzbar, wobei sich die Anwendung auf die Erregungsarten Permanenterregung und Reihenschlußerregung orientiertThe invention is applicable in electrical engineering, in particular for testing commutator small machines in automated mass production It is advantageous in the power range of 1 watt to 500 watts used as a load measurement, the application is based on the types of excitation permanent excitation and Reihenschlußerregulation

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

In der Praxis sind eine Reihe von Verfahren und Schaltungsanordnungen zur Prüfung von elektrischen Kommutatormaschinen bekannt.In practice, a number of methods and circuit arrangements for testing electrical commutator machines are known.

So istz B. in der Patentschrift DE 3030357 dm. Kl H01 R43/14) ein Verfahren zur Qualitätsprüfung von Kommutatoren offenbart, bei dem in der Endkontrolle das Bürstenfeuer als Kriterium fur die Qualität der Maschine herangeführt wird, um eine Verfälschung der Kennwerte durch starkes Bürstenfeuer, auf Grund geringer tragender Burstenflachen zu vermeiden Gekennzeichnet ist die Erfindung dadurch, daß wahrend der Einlaufphase in der Kontaktzone zwischen der Laufflache des Komutators oder Schleifringes und der Bürste sublimierbare Ammoniumsalze zur chemisch-physikalischen Wirkung gebracht werdenFor example, in the patent DE 3030357 dm. Kl H01 R43 / 14) discloses a method for quality testing of commutators, in which in the final inspection the brush fire as a criterion for the quality of the machine is introduced to prevent a falsification of the characteristics by strong brush fire, due to low-bearing Burstenflachen is characterized Invention in that are brought to the chemical-physical effect during the break-in phase in the contact zone between the tread of the Komutators or slip ring and the brush sublimable ammonium salts

In der Offenlegungsschrift 2800829 (Int. Kl. G 01 L5/26) ist ein Verfahren zur DrehmomenWDrehzahlmessung von Kraftmaschinen, vornehmlich Elektromotoren, nach einem dynamischen Prinzip beschrieben. Eine Schwungscheibe, welche mit der Achse der Kraftmaschine möglichst starr verbunden wird, erhöht das Trägheitsmoment des Systems der rotierenden Teile derart, daß etwa 20 bis 50 Umdrehungen benotigt werden, um vom Stillstand die Leerlaufdrehzahl zu erreichen Mit der Schwungscheibe starr verbunden wird ein Winkelgeber, welcher pro Umdrehung eine gewisse Anzahl N von Pulsen nach jeweils gleichem Winkel 360°/N erzeugt Gemessen wird die Zeit St zwischen aufeinanderfolgenden Pulsen. Die Drehzahl ist umgekehrt proportional zur Zeit St, welche benotigt wird, um obigen Winkel 360°/N (zwischen zwei Pulsen) zu durchlaufen Die Beschleunigung ergibt sich als zeitliche Ableitung der Drehgeschwindigkeit (bzw. Drehzahl) durch Differenzbildung Bei bekanntem Gesamttragheitsmoment (des drehenden Teils der Kraftmaschine plus der Schwungscheibe) ist mit der Drehbeschleunigung/Drehzahl/Kurve bekannt Die Aufnahme des Zeitabstandes St, zwischen zwei Pulsen des Winkelgebers, und die Errechnung der Drehmoment/Drehzahl/Kurve erfolgt zweckmaßigerweise mit Hilfe eines Mikroprozessors. In der Patentschrift DD 248874 AD Int Kl G01 L3/00) ist ein beruhrungsfreier Drehmomentensensor, vorzugsweise an rotierenden Bauteilen offenbart Der Sensor ermöglicht eine genaue Meßsignalerfassung und eine verschleißfreie Übertragung des Signals vom rotierenden Bauteil Die Erfindung lost die Aufgabe, daß der Sensor universell einsetzbar, gegenüber elektrischen, mechanischen und thermischen Umwelteinflüssen unempfindlich, hinreichend genau und wartungsarm ist Das wird dadurch erreicht, indem mittels eines speziell gestalteten kapazitiven Primarwandlers auf der drehmomentenfuhrenden Welle hilfsenergiefrei ein Signal erzeugt wird, das über Ubertragungskondensatorringe schleifringfrei an ein Meßgerat übertragen wirdIn the publication 2800829 (Int Kl.G 01 L5 / 26) a method for DrehmomenWDrehzahlmessung of engines, mainly electric motors, according to a dynamic principle is described. A flywheel, which is as rigidly connected to the axis of the engine as possible, increases the moment of inertia of the system of rotating parts such that about 20 to 50 revolutions are needed to reach idle speed from standstill rigidly connected to the flywheel is an angle sensor which per revolution, a certain number N of pulses is generated in each case at the same angle 360 ° / N. The time St between successive pulses is measured. The speed is inversely proportional to the time St required to pass through the above angle 360 ° / N (between two pulses). The acceleration results as a time derivative of the rotational speed (or speed) by subtraction At known total moment of inertia (of the rotating part the engine plus the flywheel) is known with the spin / speed / curve The recording of the time interval St, between two pulses of the angle sensor, and the calculation of the torque / speed / curve is expediently carried out with the aid of a microprocessor. In the patent DD 248874 AD Int Kl G01 L3 / 00) is a non-contact torque sensor, preferably disclosed on rotating components The sensor allows accurate Meßsignalerfassung and a wear-free transmission of the signal from the rotating component The invention solves the problem that the sensor can be used universally, This is achieved by means of a specially designed capacitive primary converter on the torque-carrying shaft auxiliary energy-free signal is generated, which is transmitted without slip rings on Ubertragungskondensatorringe to a measuring device against electrical, mechanical and thermal environmental influences insensitive, sufficiently accurate and low maintenance

In der Patentschrift DD 238446 A1 (Int. Kl G01 L3/00) findet eine Einrichtung zur Drehmomentenprufung Anwendung bei der Ermittlung von Drehmomenten an Prüflingen in vorgegebenen Grenzwerten. Überschreitet das Drehmoment den vorgegebenen Grenzwert, dann wird ein von einem Motor angetriebenes und in einem Stator drehbar gelagertes Planetengetriebe ausgelenkt und ein Kontakt fur eine Lampenanzeige betätigtIn the patent DD 238446 A1 (International Kl G01 L3 / 00) is a device for torque testing application in the determination of torques to DUTs in predetermined limits. If the torque exceeds the predetermined limit, then a driven by a motor and rotatably mounted in a stator planetary gear is deflected and pressed a contact for a lamp display

In der Patentschrift DD 216797 A1 (Int Kl G01 L3/00) ist eine Meßeinrichtung fur Drehmomente offenbart, deren wesentlichen Merkmale darin bestehen, daß an den Enden der Antriebs- und Abtriebswelle elastische Scheiben angeordnet sind, die am Außenrand miteinander verbunden sind und tangential speziell gestaltete Durchbruche aufweisen, die formbedingte Stege bilden, die sich bei Übertragung eines Drehmomentes gegeneinander geringfügig verschieben und eine relativ starke Auslenkung des Scheibenrandes bewirken Die Verschiebung kann durch ein Fenster abgelesen oder durch einen Wegaufnehmer induktiv oder optisch gemessen werdenIn the patent DD 216797 A1 (Int Kl G01 L3 / 00) a measuring device for torques is disclosed, whose essential features are that at the ends of the drive and output shaft elastic discs are arranged, which are connected to each other at the outer edge and tangentially specifically designed breakthroughs form formbedingte webs that shift slightly when transmitting a torque against each other and cause a relatively strong deflection of the disc edge The shift can be read through a window or inductively or optically measured by a transducer

In der Patentschrift DD 223811 A1 (Int Kl G01 L3/00) wurde ein Verfahren zur Drehmomentenmessung entwickelt, das die Drehmomentenmessung ohne Beeinflussung des technologischen Ablaufes und mit hoher Genauigkeit erfolgt Erreicht wird das dadurch, daß auf die ferromagnetische Oberflache der rotierenden Bauteile mindestens zwei voneinander getrennte Impulsfolgen oder fortlaufende Signale gleicher Frequenz und Phasenlange magnetisch aufgeprägt werden Über entsprechende Empfangerspulen kann die durch ein Drehmoment hervorgerufene Phasenverschiebung ermittelt und unter Einbeziehung der Drehzahl in Drehmomentenwerte umgesetzt werdenIn the patent DD 223811 A1 (Int Kl G01 L3 / 00), a method for torque measurement has been developed, which is the torque measurement without affecting the technological process and with high accuracy This is achieved in that on the ferromagnetic surface of the rotating components at least two from each other Separate pulse trains or continuous signals of the same frequency and phase length are impressed magnetically via corresponding receiver coils, the torque shift caused by a phase shift can be determined and implemented by incorporating the speed in torque values

Die Offenlegungsschrift Nr. 2702981 (Int. Kl. G 01 L3/00) beschreibt ein Verfahren und eine Durchführungsanordnung zum Messen und eventuellen Steuern oder Regeln des Ausgangsmomentes an der Welle eines Gleichstrommotors in der Weise, daß der Ankerstrom des Gleichstrommotors gemessen wird und das Meßsignal mit einer Konstante multipliziert wird, so daß man ein Signal erhält, das dem gesamten vom Motor entwickelten Maximalmoment entspricht, daß die Winkelgeschwindigkeit des Motors gemessen wird, dieses Meßsignal nach der Zeit differenziert wird und das Differentialquotientensignal mit einer anderen Konstante multipliziert wird, so daß man ein Signal erhält, das dem zur Beschleunigung des Motors benötigten Moment entspricht, und daß das Maximalmomentensignal und das Beschleunigungssignal voneinander subtrahiert werden und das Differenzsignal angezeigt und/oder für Regelzwecke benutzt wird.Laid-Open Publication No. 2702981 (Int Cl.G 01 L3 / 00) describes a method and a feed-through arrangement for measuring and possibly controlling the output torque on the shaft of a DC motor in such a way that the armature current of the DC motor is measured and the measurement signal is multiplied by a constant so as to obtain a signal corresponding to the maximum engine-developed maximum torque, that the angular velocity of the motor is measured, this measurement signal is differentiated by time, and the differential quotient signal is multiplied by another constant, so that receives a signal which corresponds to the moment required to accelerate the engine, and that the maximum torque signal and the acceleration signal are subtracted from each other and the difference signal is displayed and / or used for control purposes.

Die bekannten Verfahren und Schaltungsanordnungen sind zwar geeignet, Qualitätsprüfungen an Kommutator-Kleinmaschinen in der Endkontrolle, entweder über das Bürstenfeuer (DE 3030357) als Kriterium für die Qualität der Maschine zu werten, was in seiner Durchführung eine Reihe wichtiger Meßparameter nicht erfaßt, oder die Qualitätsmessung über die Erfassung des Drehmomentenverlaufes durchzuführen. Nachteilig wirkt sich bei Schleifverbindungen, z.B. Schleifringen aus, daß sehr kurze, aber merkliche Kontaktunterbrechungen vorhanden sind, die zu einer Verfälschung der zu übertragenden Signale führen können. Bei den Erfindungen, die die Messung des Drehmoments über das Abbremsen oder durch Einwirken zusätzlicher Gegenkräfte bewirken, ist der technologische Aufwand umfangreich und hat den Nachteil, daß störende Nebenwirkungen eine umfassende Qualitätsangabe über den Prüfling nicht gestatten. Die Angaben beziehen sich immer nur auf einen gewünschten technischen Detailzustand. Die Prüfzeit bringt durch die Wirkung von Zusatzbauteilen, wie z. B. an den Enden der Antriebs- und Abtriebswelle angeordnet elastische Scheiben (DD 216791 AD, oder in einem Stator drehbar gelagertes Planetengetriebe (DD 238 446 A1) im Rahmen der Endkontrolle für eine Massenfertigung unproduktive Zeit mit sich. Die bekannten Lösungen sind nicht geeignet, um neben der Aussage über das Drehmoment-/Drehzahlverhältnis des Prüflings noch weitere Informationen über die Früherkennung von Qualitätsmängeln der Fertigungslinie zu gewinnen. Solche Zuatzinformationen sollten das Erkennen von Schaltfehler, wie Klemmenkurzschluß, Erkennung der Laufrichtung und die Überdrehzahlprüfung sein.Although the known methods and circuit arrangements are suitable, quality tests on small commutator machines in the final inspection, either via the brush fire (DE 3030357) to assess as a criterion for the quality of the machine, which in its implementation does not detect a number of important measurement parameters, or the quality measurement via the acquisition of the torque curve. A disadvantage of grinding compounds, e.g. Slip rings from that very short, but noticeable contact interruptions are present, which can lead to a distortion of the signals to be transmitted. In the inventions that cause the measurement of torque on the braking or by the action of additional counter forces, the technological effort is extensive and has the disadvantage that annoying side effects do not allow a comprehensive quality indication of the examinee. The information always refers only to a desired technical detail. The test time brings by the action of additional components, such. B. at the ends of the drive and output shaft arranged elastic discs (DD 216791 AD, or in a stator rotatably mounted planetary gear (DD 238 446 A1) within the final inspection for mass production unproductive time with it. to gather more information about the early detection of quality defects in the production line, in addition to the DUT's torque / speed ratio, such as the detection of switching faults such as terminal short circuit, direction detection, and overspeed test.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die bestehenden Mängel zu beseitigen, den Prüfzeitaufwand bei der Massenfertigung von Kommutator-Kleinmaschinen wesentlich zu senken, um den Herstellungsprozeß insgesamt ökonomischer zu gestalten und die Qualität der Kommutator-Kleinmaschinen zu verbessern.The aim of the invention is to eliminate the existing deficiencies, significantly reduce the testing time in mass production of commutator small machines to make the overall manufacturing process more economical and to improve the quality of the commutator small machines.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die in der Praxis bekannten Verfahren und Schaltungsanordnungen zur Prüfung von elektrischen Kommutatormaschinen gehen im wesentlichen davon aus, daß die Qualität der Prüflinge einerseits über die Qualität des Bürstenfeuers bewertet wird, andererseits wird die Bewertung des DrehmomenWDrehzahlverhaltens zugrunde gelegt. Nachteilig wirkt sich bei Schleifverbindungen, z. B. Schleifringen aus, daß sehr kurze, aber merkliche Kontaktunterbrechungen vorhanden sind, die zu einer Verfälschung der zu übertragenden Signale führen können. Bei den Erfindungen, die die Messung des Drehmoments über das Abbremsen oder durch zusätzliche Gegenkräfte bewirken, ist der technologische Aufwand umfangreich und hat den Nachteil, daß störende Nebenwirkungen eine umfassende Qüalitätsangabe über den Prüfling nicht gestatten. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur kupplungslosen Ermittlung des Drehmoment'/Drehzahlverhaltens von Kraftmaschinen, insbesondere von Kommutator-Kleinmaschinen zu schaffen, die ohne mechanische Ankupplung von Sensoren, Wandlern und Belastungseinrichtungen an der Welle des Prüflings eine Qualitätsprüfung des Prüflings aus dem Drehmoment-/ Drehzahlverhalten auf einfache Weise ermöglicht. Dabei ist unter Anwendung der Hochlaufdynamik bei vorteilhafter Verbindung bekannter Bauelemente die zu prüfende Kommutator-Kleinmaschine von störenden Nebeneinflüssen zu befreien. Erfindungsgemäß wird das erreicht mit einer Schaltungsanordnung zur kupplungslosen Ermittlung des Drehmoment-/ Drehzahlverhaltens von Kraftmaschinen, insbesondere Kommutator-Kleinmaschinen bestehend aus einer Baugruppe Konstantstromquelle, einer Baugruppe-Prüfling-Spanneinrichtung, einer Baugruppe-Meßelektronik und einer Baugruppe-Steuerung, gekennzeichnet dadurch, daß die Baugruppe-Meßelektronik aus einem Schwellwertschalter, einem quarzgesteuerten Taktgenerator, einem Zählertor, einem Richtimpulsgeber, einem Vorwärtszähler, einem Komparator, einem Negator, einem BcD-7-Segment Dekoder mit Anzeige, einem Größenkomparator, einem BcD-cod-Vorwahlschalter, einer Torbaugruppe für drittes Signal, einer Torbaugruppe für viertes Signal und einem Soll-Wert-Geber besteht. Der zu prüfenden Kommutator-Kleinmaschine (Prüfling) wird aus der Baugruppe-Konstantstromquelle ein konstanter Strom eingeprägt. Nach der Momentengleichung M = с · Φ I entwickelt der Prüfling ein von der Drehzahl unabhängiges inneres Drehmoment und setzt dieses zur Beschleunigung der Ankermasse und Überwindung der Reibungsverluste ein. Nach Einbeziehung E = с · Φ · η ist eine Proportionalität der Ankerspannung mit der Drehzahl gegeben, so daß als einzige Meßgröße die Ankerspannung durch die Baugruppe-Meßelektronik meßelektronisch ausgewertet wird. Die Reaktion des Prüflings auf das fest vorgegebene innere Drehmoment ist die Winkelbeschleunigung, die durch zeitliche Relativierung der Ankerspannung im Drehzahlbereich η < ηΝβΠη partiell bewertet wird. Ein eingeschwungener Zustand der Drehzahl wird im Meßstand nicht erreicht, sondern vielmehr nach Ablauf der sehr kurzen Hochlaufzeit auf die Nenndrehzahl durch die Meßelektronik der weitere Drehzahlanstieg unterbrochen. Die Hochlaufzeit selbst ist dem reaktiv wirkenden Drehmoment umgekehrt proportional.The known in practice methods and circuit arrangements for testing commutator electrical machines are based essentially on the fact that the quality of the samples on the one hand on the quality of the brush fire is evaluated, on the other hand, the evaluation of DrehmomenWDrehzahlverhaltens basis. The disadvantage of grinding compounds, z. B. slip rings that very short, but noticeable contact interruptions are present, which can lead to a distortion of the signals to be transmitted. In the inventions, which cause the measurement of torque on the deceleration or by additional counter forces, the technological effort is extensive and has the disadvantage that annoying side effects do not allow a comprehensive Qüalitätsangabe on the examinee. It is therefore an object of the invention to provide a circuit arrangement for clutchless determination of the torque '/ speed behavior of engines, especially small commutator machines, without mechanical coupling of sensors, transducers and load devices on the shaft of the test specimen a quality test of the specimen from the torque - / speed behavior in a simple way possible. It is using the acceleration dynamics in an advantageous connection of known components to free the commutator small machine to be tested by disturbing side effects. This is achieved with a circuit arrangement for clutchless determination of the torque / speed behavior of engines, in particular commutator small machines consisting of a module constant current source, a module-specimen tensioning device, a module-measuring electronics and a module control, characterized in that the Assembly measurement electronics comprising a threshold switch, a quartz-controlled clock generator, a counter gate, a directional encoder, an up-counter, a comparator, a negator, a BcD-7 segment decoder with display, a magnitude comparator, a BcD cod preselector switch, a gate assembly for third Signal, a gate assembly for fourth signal and a setpoint value encoder exists. The commutator small machine (test object) to be tested is impressed with a constant current from the module constant current source. After the equation M = с · Φ I, the test piece develops an internal torque independent of the speed and uses this to accelerate the armature mass and overcome the friction losses. After inclusion of E = с · Φ · η a proportionality of the armature voltage with the speed is given, so that the armature voltage is evaluated by the electronic measuring module assembly as the only measurand. The reaction of the test object to the fixed internal torque is the angular acceleration, which is partially evaluated by temporal relativisation of the armature voltage in the speed range η <η ΝβΠ η. A steady state of the speed is not reached in the measuring station, but rather interrupted after the very short run-up time to the rated speed by the measuring electronics of the further speed increase. The run-up time itself is inversely proportional to the reactive torque.

-3-Ausführungsbeispiel-3-embodiment

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In den dazugehörenden Zeichnungen zeigenThe invention will be explained below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings show

Fig. 1: Signalfluß der BaugruppenanordnungenFig. 1: Signal flow of the assembly assemblies

Fig. 2: Schaltungsanordnung der Baugruppe Meßelektronik (BM)2: Circuit arrangement of the assembly measuring electronics (BM)

Die Schaltungsanordnung zur kupplungslosen Ermittlung des Drehmoment-Drehzahlverhaltens von Kraftmaschinen, insbesondere von Kommutator-Kleinmaschinen bestehend aus einer Baugruppe-Konstantstromquelle BA, einer Baugruppe Prüfling-Spanneinrichtung BP, einer Baugruppe-Meßelektronik BM und einer Baugruppe-Steuerung BS ist gekennzeichnet dadurch, daß die Baugruppe-Meßelektronik BM aus einem Schwellwertschalter 1, einem quarzgesteuerten Taktgeber 2, einem Zähltor 3, einem Richtimpulsgeber 4, einem Vorwärtszähler 5, einem Komparator 6, einem Negator 7, einem BcD-7-Segment Dekoder 8, einem Größenkomparator9, einem BcD-cod-Vorwahlschalter 10, einer Torbaugruppe 11 für ein Signal S3, einer Torbaugruppe 12 für ein Signal S4 und einem Soll-Wert-Geber 13 besteht, die miteinander verschaltet sind. Der zu prüfenden Kommutator-Kleinmaschine (Prüfling) wird aus der Baugruppe-Konstantstromquelle ein konstanter Strom eingeprägt. Nach der Momentengleichung M = C-O-I entwickelt der Prüfling ein von der Drehzahl unabhängiges inneres Drehmoment und setzt dieses zur Beschleunigung der Ankermasse und Überwindung der Reibungsverluste ein.The circuit arrangement for clutchless determination of the torque-rotational speed behavior of engines, in particular small commutator consisting of a module constant current source BA, a module test fixture BP, an assembly measuring electronics BM and a module control BS is characterized in that the assembly -Meßelektronik BM from a threshold 1, a quartz-controlled clock 2, a counting gate 3, a directional encoder 4, an up counter 5, a comparator 6, a negator 7, a BcD-7 segment decoder 8, a Größenkomparator9, a BcD coded Preselection switch 10, a gate assembly 11 for a signal S 3 , a gate assembly 12 for a signal S 4 and a target value encoder 13, which are interconnected. The commutator small machine (test object) to be tested is impressed with a constant current from the module constant current source. After the moment equation M = COI, the test specimen develops an internal torque independent of the speed and uses this to accelerate the armature mass and overcome the friction losses.

Nach der Beziehung E = с Φ · η ist eine Proportionalität der Ankerspannung mit der Drehzahl gegeben, so daß als einzige Meßgröße die Ankerspannung durch die Baugruppe-Meßelektronik meßelektronisch ausgewertet wird. Die Reaktion des Prüflings auf das fest vorgegebene innere Drehmoment ist die Winkelgeschwindigkeit, die durch zeitliche Relativierung der Ankerspannung im Drehzahlbereich η < пнепп partiell bewertet wird. Ein eingeschwungener Zustand der Drehzahl wird im Meßstand nicht erreicht, sondern vielmehr nach Ablauf der sehr kurzen Hochlaufzeit auf die Nenndrehzahl durch die Meßelektronik der weitere Drehzahlanstieg unterbrochen. Die Hochlaufzeit selbst ist dem relativ wirkenden Drehmoment umgekehrt proportional.According to the relationship E = с Φ · η is a proportionality of the armature voltage with the speed is given, so that the armature voltage is evaluated by the electronic measuring module assembly as the only measurand. The reaction of the test object to the fixed internal torque is the angular velocity, which is partially evaluated by the time-dependent relativisation of the armature voltage in the speed range η < пнепп . A steady state of the speed is not reached in the measuring station, but rather interrupted after the very short run-up time to the rated speed by the measuring electronics of the further speed increase. The run-up time itself is inversely proportional to the relatively acting torque.

Die Baugruppe Steuerung BS und die Baugruppe-Prüfling-Spannvorrichtung BP sind in die automatische Fertigungsstrecke integriert und dienen dem Transport der Prüflingsmotoren sowie den Erfordernissen des mechanischen Spannens und elektrischen Kontaktierens. Mit dem Initiatorsignal der Baugruppe-Prüfling-Spanneinrichtung BP wird ein Signal Si ausgelöst, das aussagt, daß der Prüfling gespannt ist, wird die Baugruppe-Meßelektronik BM aktiviert und nach kurzzeitigem Versatz das Stromrelais 14 erregt. Die Prüfzeit paßt sich dem dynamischen Verhalten des Prüfmotors an. Nach beendeter Messung wird der Baugruppe-Steuerung BS entweder das Signal S3, Drehmoment im Soll-Bereich-gut, oder das Signal S4, Drehmoment nicht ausreichend —Ausschuß als Selektionskriterium übergeben. Mit dem Signal S5 an die Baugruppe-Steuerung BS wird das Stromrelais 14 entregt und der Entnahmevorgang des Prüflings mit qualitativer Zuordnung umgeleitet. Mit dem Eingang des Signals S1 (Prüfling gespannt), wird über den Richtimpulsgeber 4 der Vorwärtszähler 5 rückgesetzt. Am Zähltor 3 stehen die logischen Bedingungen für den Meßablauf an. Das sind, Prüfling gespannt und kontaktiert gemäß Signal S1; über den Schwellwertschalter 1 steht die Meßgröße an; über den Komparator 6 und Negator 7 wird angezeigt, daß die Meßgröße kleiner als UNenn ist. Bei Erfüllung dieser Vorraussetzungen läßt das Zählertor 3 den quarzgesteuerten Zeittakt vom Taktgenerator 2 in den Vorwärtszähler 5 einlaufen.The assembly control BS and the assembly test fixture BP are integrated into the automatic production line and serve to transport the DUT motors and the requirements of mechanical clamping and electrical contacting. With the initiator signal of the module-specimen tensioning device BP, a signal Si is triggered, which states that the device under test is tensioned, the assembly-measuring electronics BM is activated and the current relay 14 is energized after a brief offset. The test time adapts to the dynamic behavior of the test motor. After completion of the measurement, the module control BS is either given the signal S 3 , torque in the target range-good, or the signal S 4 , torque insufficient -commission as a selection criterion. With the signal S5 to the module controller BS, the current relay 14 is de-energized and diverted the removal process of the DUT with qualitative assignment. With the input of the signal S 1 (DUT stretched), the forward counter 5 is reset via the directional encoder 4. At the counting gate 3 are the logical conditions for the measurement process. These are, DUT stretched and contacted according to signal S 1 ; via the threshold value switch 1 is the measured variable; It is indicated via comparator 6 and inverter 7 that the measured variable is smaller than U Ne nn. Upon fulfillment of these requirements, the counter gate 3 can run the quartz-controlled time clock from the clock generator 2 in the forward counter 5.

Der Zählerinhalt wird im BcD-7-Segment Dekoder 8 gewandelt und über Anzeigen in dekadischer Form zur visuellen Auswertung dargestellt. Mit dem Erreichen der Nenndrehzahl des Prüflings steht am Signal S2 eine Meßgröße als Nennspannung des Prüflings an und somit wird bei Gleichheit des vorangestellten Soll-Wertes mit der Prüflingsspannung vom Komparator 6 das Signal S5 als Messung beendet gebildet. Das Negat dieses Signales blockiert über den Negator 7 das Zähltor 3. Zu diesem Zeitpunkt wird der Zählerinhalt im Vergleicher, dem Größenkomparator 9 mit dem Inhalt des BsD-codierten Vorwahlschalters verglichen und über die Torbaugruppe 11 und 12 als Qualitätskriterium, als Logiksignal S3 oder S4 an die Manipulatorsteuerung-Baugrupppe-Steuerung BS übergeben. Damit ist der Meßzyklus beendet und die Baugruppe-Steuerung BS tritt wieder in Funktion. Von dieser wird auch über das Signal S6, Ende der Messung, die Entregung des Stromrelais 14 übernommen. Die Baugruppe-Steuerung BS und die Baugruppe-Meßelektronik BM sind wechselweise in Aktion, wobei stets die im manipulativen und im Prüfprozeß auftretende Dynamik die Gesamtprüfzeit bestimmt. Für rechentechnische Weiterverarbeitung der als Zählerinhalt gewonnenen realen Meßwerte eines jeden Prüflings, kann der dualcodierte Zählerinhalt als zusätzliches Signalan Prozeßrechner weitergeleitet werden. Für diesen Anwendungsfall ist es aber dann günstiger, einen mit Vergleichswerten vorgeladenen Rückwärtszähler einzusetzen, damit direkte Proportionalität des Zählerinhaltes mit dem Meßwert erreicht wird.The counter content is converted in the BcD-7 segment decoder 8 and displayed via displays in decadic form for visual evaluation. Upon reaching the rated speed of the specimen is on the signal S 2 to a measured variable as the rated voltage of the test specimen and thus the signal S 5 is formed as a measurement terminated with equality of the preceding target value with the Prüflingsspannung from the comparator 6. The negate of this signal blocks the counter 3 via the inverter 7. At this time, the counter content in the comparator, the magnitude comparator 9, is compared with the content of the BsD-coded preselector switch and via the door assembly 11 and 12 as a quality criterion, as a logic signal S 3 or S 4 to the manipulator control module controller BS. Thus, the measuring cycle is completed and the assembly control BS comes back into operation. From this signal is taken over the signal S 6 , the end of the measurement, the de-energizing of the current relay 14. The module controller BS and the module measuring electronics BM are alternately in action, whereby always the dynamics occurring in the manipulative and in the test process determines the Gesamtprüfzeit. For computational further processing of the measured values of each test object obtained as the counter content, the dual-coded counter content can be forwarded as an additional signal to the process computer. For this application, it is then better to use a pre-loaded with reference values backward counter, so that direct proportionality of the counter content is achieved with the measured value.

Claims (1)

Schaltungsanordnung zur kupplungslosen Ermittlung des Drehmoment-Drehzahlverhaltens von Kraftmaschinen, insbesondere von Kommutator-Kleinmaschinen bestehend aus einer Baugruppe-Konstantstromquelle (BA), einer Baugruppe-Prüfling-Spanneinrichtung (BP), einer Baugruppe-Meßelektronik (BM) und einer Baugruppe-Steuerung (BS), gekennzeichnet dadurch, daß die Baugruppe-Meßelektronik (BM) aus einem Schwellwertschalter (1), einem quarzgesteuerten Taktgeber (2), einem Zählertor (3), einem Richtimpulsgeber (4), einem Vorwärtszähler (5), einem Komparator (6), einem Negator (7), einem BcD-7-Segment Dekoder (8), einem Größenkomparator (9), einem BcD-cod.-Vorwahlschalter (10), einer Torbaugruppe (11) für ein Signal (S3), einer Torbaugruppe (12) für ein Signal (S4) und einem Soll-Wert-Geber (13) besteht, die miteinander verschaltet sind.Circuit arrangement for the clutchless determination of the torque-rotational speed behavior of engines, in particular small commutator machines comprising a module constant current source (BA), an assembly-specimen tensioning device (BP), an assembly measuring electronics (BM) and an assembly control (BS ), characterized in that the assembly measuring electronics (BM) consists of a threshold value switch (1), a quartz-controlled clock generator (2), a counter gate (3), a directional encoder (4), an up counter (5), a comparator (6) a negator (7), a BcD-7 segment decoder (8), a magnitude comparator (9), a BcD coded selector switch (10), a gate assembly (11) for a signal (S 3 ), a gate assembly (12) for a signal (S 4 ) and a desired value encoder (13), which are interconnected. HierzuZ Seite ZeichnungenDazuZ page drawings
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