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Die gegenständliche Erfindung betrifft eine Palettenkonstruktion zur Aufnahme eines Prüflings, einen Prüfstand zur Aufnahme einer solchen Palettenkonstruktion und ein Verfahren zur Vorbereitung von Prüfstandsversuchen an einem Prüfling, wobei der Prüfling auf einer Palettenkonstruktion montiert und entsprechend den durchzuführenden Versuchen mit einer Anzahl von Sensoren versehen wird, wobei die Montage des Prüflings auf der Palettenkonstruktion abseits des Prüfstandes in einem Rüstbereich erfolgt und die Anzahl der Sensoren bereits vorher oder ebenfalls im Rüstbereich am Prüfling angebracht werden und die Sensoren mit einer Signalkonditionierungseinheit verbunden wird und die Signalkonditionierungseinheit mit einer Auswerteeinheit verbunden wird.
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Um eine signifikante Erhöhung (beispielsweise Verdoppelung) der effektiven Prüfstandslaufzeiten (gegenüber den Stillstandszeiten z. B. bedingt durch einen Rüstvorgang am Prüfstand) und damit der Prüfstandproduktivität zu erzielen, ist es aus der
EP 1 484 591 A1 bekannt, möglichst alle Rüst- und Parametrieraktivitäten weg vom Prüfstand und in einen Rüstbereich zu verlagern. Dazu wird auch eine neue Palettenkonstruktion, die das ermöglicht, beschrieben. Dabei wird die komplette Montage des Prüflings auf einer transportablen Palettenkonstruktion abseits des Prüfstandes in einem Rüstbereich durchgeführt, wobei dort oder bereits vorher auch die für den Prüfvorgang benötigten Sensoren am Prüfling angebracht und entsprechende Signalkonditionierungseinheiten an der Palettenkonstruktion selbst angeordnet und mit den Sensoren verbunden werden. Die derart vollständig bestückte Palettenkonstruktion wird an den Prüfstand transportiert und dort durch Herstellen einer Signalverbindung zwischen den Signalkonditionierungseinheiten an der Palettenkonstruktion und der Auswerteeinrichtung am Prüfstand installiert. Der Prüfling wird also in einem eigenen Rüstbereich auf eine transportable, vorzugsweise selbst fahrbare, Palettenkonstruktion aufgebaut und entweder dann anschließend oder auch bereits vorweg mit Sensoren versehen. Alle weiteren zur Sicherstellung einer kalibrierten Messkette erforderlichen Signalkonditionierungseinheiten und ähnliches werden ebenfalls im Rüstbereich am Prüfling und/oder der Palettenkonstruktion selbst angeordnet, sodass nach dem Transport der derart fertig bestückten Palettenkonstruktion an den Prüfstand bzw. in den Prüfraum dort nur noch eine entsprechende Signalverbindung zwischen der Palettenkonstruktion und der Auswerteeinrichtung erforderlich ist, welche im Normalfall einfach über ein Bus-Kabel erfolgen kann. Außerdem können im Prüfraum dann natürlich noch Medienanschlüsse (beispielsweise Kühl- oder Spülwasser, Kühlluft, Abgasabsaugung i. A.) bzw. weitere prüfstandsseitige Messtechnikanschlüsse (beispielsweise zur Kraftstoffverbrauchsmessung oder zur Abgasanalyse) herzustellen sein, was sich aber auf das einfache Stecken der entsprechenden Verbindungen beschränkt. Die Signalkonditionierungseinheiten verbleiben auch während des eigentlichen Prüfstandslaufes an der Traganordnung der Palettenkonstruktion, sodass nach Einbringung der bestückten Palettenkonstruktion in den Prüfraum dort keinerlei eigentliche Montagearbeiten mehr vorzunehmen sind und auch die Anbringung derartiger Signalkonditionierungseinheiten an den üblichen Prüfstandsgalgen sowie das Verbinden der Sensoren mit den Signalkonditionierungseinheiten entfallen kann.
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Die Signalkonditionierungseinrichtung der
EP 1 484 591 A1 dient dazu, Messwerte der einzelnen Sensoren aufzubereiten, z. B. durch A/D-Wandlung, Signalkonditionierung, Signalfilterung etc., zu verarbeiten, z. B. durch Berücksichtigung von Kalibrierdaten des Sensors, Berechnung eines bestimmten Parameters aus dem Messwert etc., und die Messwerte bzw. Daten an die Auswerteeinheit des Prüfstandes weiterzuleiten. Die Signalkonditionierungseinrichtung benötigt daher z. B. A/D-Wandler, Elektronik zur Konditionierung bzw. Filterung der Messwerte, eine CPU, DSP, FPGA oder ähnliches zur Durchführung von Berechnungen bzw. zur Steuerung der Signalkonditionierungseinrichtung, einen Speicher (RAM, ROM, Flash etc.), einen internen Datenbus zur internen Kommunikation und in der Regel auch ein Netzgerät zur Spannungsversorgung der Signalkonditionierungseinrichtung. Außerdem muss eine externe Schnittstelle zum Datenbus zur Auswerteeinheit vorhanden sein. Eine Signalkonditionierungseinrichtung ist daher ein komplexes und teures Gerät, das auf jeder Palettenkonstruktion vorhanden sein muss, da die Signalkonditionierungseinrichtung auf der Palettenkonstruktion verbleibt und mit dieser mitbewegt wird. In heutigen Prüfumgebungen, wie z. B. Prüffelder oder ganze Prüffabriken, befinden sich aber eine Vielzahl von Prüfständen (mehr als hundert Prüfstände sind keine Seltenheit), in denen jeweils eine Palettenkonstruktion mit einem Prüfling und einer Signalkonditionierungseinrichtung angeordnet ist. Außerdem ist natürlich eine entsprechende Anzahl von leeren Palettenkonstruktionen, ebenfalls mit Signalkonditionierungseinrichtungen, erforderlich, um die Rüstarbeiten unabhängig vom Prüfstandsbetrieb abseits in einem Rüstbereich vornehmen zu können. Das ist folglich mit hohem Aufwand und Kosten verbunden, da die Hardware für die Signalkonditionierungseinrichtung vielfach vorhanden sein muss. Dementsprechend erhöht sich auch der Wartungsaufwand für die Hardware.
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Darüber hinaus ist die Signalkonditionierungseinrichtung der
EP 1 484 591 A1 fix installiert und für genau eine Prüfanwendung konfiguriert, was eine nachträgliche Änderung der Konfiguration, z. B. Einbindung eines weiteren oder anderen Sensors, nur mit erhöhtem Aufwand möglich macht. Eine solche Anordnung bietet somit keinerlei Flexibilität was die Konfiguration betrifft. In der Praxis kann es aber passieren, dass ein Sensor ausfällt und ersetzt werden muss. Dazu kann es aber erforderlich sein einen anderen Sensor einzusetzen (z. B. weil gerade kein gleicher Sensor verfügbar ist), was aber bei einer solchen fixen Konfiguration ein Problem darstellt, weil die Signalkonditionierungseinrichtung entfernt, geöffnet und neu konfiguriert werden müsste, was zeitlich aufwendig ist und die Stillstandszeiten am Prüfstand wieder erhöhen. Ebenso ist es denkbar, dass zu einem Prüflauf ein weiterer Messwert benötigt wird. Auch das kann bei der bekannten Signalkonditionierungseinrichtung nur mit hohem Aufwand durchgeführt werden.
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Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, die mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme zu beheben und insbesondere eine Palettenkonstruktion und einen zugehörigen Prüfstandsaufbau, sowie ein Verfahren zur Vorbereitung von Prüfstandsversuchen auf einem Prüfstand anzugeben, die einen effizienten Prüfstandsbetrieb bei reduziertem Aufwand und Kosten und trotzdem hoher Flexibilität, was die Konfiguration der Signalkonditionierungseinrichtung betrifft, ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 3 und 4 gelöst. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Signalkonditionierungseinrichtung in einen sensorabhängigen ersten Teil und einen sensorunabhängigen zweiten Teil getrennt wird, wobei der erste Teil auf der Palette und der zweite Teil im Prüfstand angeordnet wird. Damit kann die auf der Palette notwendige Hardware erheblich reduziert werden, was auch die Kosten vermindert. Der sensorabhängige Teil kann dabei gezielt auf die verwendeten Sensoren abgestimmt werden, ohne dazu den sensorunabhängigen Teil ändern zu müssen, was einerseits die Flexibilität erhöht und andererseits ebenfalls zur Kostenreduktion beiträgt. Auch bei einem Austausch eines Sensors muss daher gegebenenfalls nur mehr der sensorabhängige Teil gewechselt werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung.
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Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen, nicht einschränkenden und konkrete Ausführungsbeispiele zeigenden 1 bis 4 näher erläutert.
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Dabei zeigt:
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1 eine erfindungsgemäße Palettenkonstruktion in einem Prüfstand,
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2 eine schematische Darstellung des sensorunabhängigen Teils der Signalkonditionierungseinrichtung,
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3 eine schematische Darstellung des sensorabhängigen Teils der Signalkonditionierungseinrichtung und
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4 eine Anordnung des sensorabhängigen Teils in einem Stecker.
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Eine Palettenkonstruktion 1 zur Aufnahme eines Prüflings 2, hier z. B. ein Verbrennungsmotor, ist in 1 dargestellt. An der Palettenkonstruktion 1 sind Räder 3 vorgesehen, um diese einfach bewegen zu können, wobei die Palettenkonstruktion 1 auch selbstfahrend ausgeführt sein kann. Der Prüfling 2 wird auf der Palettenkonstruktion 1 von einem Rüstbereich in einen Prüfstand 20 transportiert.
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An der Palettenkonstruktion 1 ist außerdem an einem Traggestell 4 ein Tragrahmen 5 angeordnet. Im Tragrahmen 5 sind erste Teile 11 einer Signalkonditionierungseinrichtung 10 angeordnet, wobei zumindest ein erster Teil 11 vorgesehen ist. In diesen ersten Teilen 11 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 sind die Teile der Signalkonditionierungseinrichtung 10 angeordnet, die sensorabhängig sind, wie weiter unten noch näher beschrieben. Am Prüfstand 20 ist in einem weiteren Tragrahmen 13 ein zweiter Teil 12 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 angeordnet. In diesem zweiten Teil 12 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 sind die Teile der Signalkonditionierungseinrichtung 10 angeordnet, die sensorunabhängig sind, wie weiter unten noch näher beschrieben. An diesem zweiten Teil 14 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 sind außerdem Steckverbindungen 14, z. B. DB15 D-SUB Stecker vorgesehen, über die die ersten Teile 11 mit dem zweiten Teil 12 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 verbunden werden können. Dazu sind an den ersten Teilen 11 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 natürlich ebenfalls entsprechende Steckverbindungen angeordnet. Die Signalkonditionierungseinrichtung 10 wird daher in zwei Einheiten aufgeteilt, wobei eine im Prüfstand 20 verbleibt und die andere an der Palettenkonstruktion 1. Diese Aufteilung ist in 1 durch die strichpunktierte Linie angedeutet.
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Die ersten Teile 11 sind über Signalleitungen 7 mit den am Prüfling 2 angeordneten Sensoren 6 verbunden. Dabei können die Signalleitungen 7 in die ersten Teile der Signalkonditionierungseinrichtung 10 gesteckt werden, oder die ersten Teile 11 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 sind fest mit den Signalleitungen 7 und gegebenenfalls auch mit den Sensoren 6 verbunden. Ein Sensor 6 kann somit mit der Signalleitung 7 und dem ersten Teil 11 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 eine Einheit bilden, was die Handhabung verbessert und die Fehleranfälligkeit, z. B. durch falsches Stecken der Signalleitung 7, reduziert. Ebenso ist es möglich, einen ersten Teil 11 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 als Steckverbindung zum zweiten Teil 12 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 auszuführen. Dabei ist die Hardware des ersten Teils 11 im Steckender Steckverbindung integriert, was eine besonders kompakte Anordnung ermöglicht. Außerdem ist es denkbar, einen ersten Teil 11 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 mehrkanalig auszuführen, was es ermöglicht, an einen ersten Teil 11 mehrere Sensoren 6 anzuschließen. Z. B. könnte ein erster Teil 11 als 4-kanaliger AD-Wandler ausgeführt sein.
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Der zweite Teil 12 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 ist über eine Leitung 15, wie z. B. ein Datenbus, wie z. B. Firewire, EtherCAT, CAN etc. mit einer Auswerteeinheit 16 des Prüfstandes 20 verbunden. Die Auswerteeinheit 16 dient dazu, die von den Sensoren 6 gelieferten und eventuell von der Signalkonditionierungseinrichtung 10 aufbereiteten Messwerte zu verarbeiten, z. B. zur Messwertauswertung, zur Steuerung des Prüfstandes und/oder des Prüflaufes etc.
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Die Aufteilung der Signalkonditionierungseinrichtung 10 ist schematisch in 2 dargestellt. Im zweiten Teil 12 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 ist z. B. ein Netzteil 25 zur Spannungsversorgung des zweiten Teils 12 und gegebenenfalls auch des ersten Teils 11 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 angeordnet. Außerdem ist im zweiten Teil 12 eine Recheneinheit 26, wie z. B. eine CPU, FPGA, DSP oder ähnliches angeordnet, die Aufgaben wie die Steuerung der Signalkonditionierungseinrichtung 10, die externe und interne Datenkommunikation, die Umrechnung der elektrischen Messwerte in physikalische Größen, die digitale Filterung etc. erledigt. Ebenso kann im zweiten Teil 12 eine Speichereinheit 27, 28, wie z. B. ein Flashspeicher, RAM, ROM oder ähnliches, vorgesehen sein, die dazu dienen kann Steuerprogramme aufzunehmen und Daten zwischen zu speichern. Über eine Kommunikationseinheit 29 kann eine externe Schnittstelle, z. B. zur Auswerteeinheit 16 des Prüfstandes 20, realisiert werden. Dabei können von der Kommunikationseinheit auch unterschiedliche Kommunikationsprotokolle, wie z. B. Firewire, EtherCAT, CAN etc. unterstützt werden. Alle diese Funktionseinheiten der Signalkonditionierungseinrichtung 10 sind unabhängig von den verwendeten Sensoren 6 und müssen daher nicht auf jeder Palettenkonstruktion 1 vorhanden sein.
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Eine besonders schnelle Messwerterfassung wird ermöglicht, wenn die Recheneinheit 26 mehrere I/O-Schnittstellen aufweist, wie z. B. ein FPGA, wie in 2 für die Steckverbindungen 141, 142 angedeutet. Diese Steckverbindungen 141, 142 sind über eigene digitale Signalleitungen 30, 31 mit der Recheneinheit 26 verbunden („peer-to-peer”), die die über diese Signalleitungen 30, 31 kommenden Messwerte daher parallel verarbeiten kann. Grundsätzlich könnten aber auch analoge Signalleitungen verwendet werden, z. B. wenn im ersten Teil 11 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 keine A/D-Wandlung durchgeführt wird. Es ist aber auch möglich, im zweiten Teil 12 einen internen Bus 32 vorzusehen, der mit der Recheneinheit 26 verbunden ist und an dem die Steckverbindungen 14 angeschlossen werden, wie z. B. für die Steckverbindung 14m angedeutet.
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An den ersten Teilen 11 sind entsprechende Steckverbindungen 18 vorgesehen, die in die Steckverbindungen 14 des zweiten Teils 12 gesteckt werden können und über die eine Verbindung mit dem zweiten Teil 12 hergestellt werden kann. Der erste Teil 112 ist hier mehrkanalig ausgeführt, d. h. dass an diesem ersten Teil 112 mehrere Sensoren 6 des gleichen Typs über mehrere Signalleitungen 7 angeschlossen werden können. Die Verarbeitung der Messsignale kann im ersten Teil 112 parallel durchgeführt werden oder die verschiedenen Kanäle werden durch ein Multiplexing-Verfahren verarbeitet.
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Im ersten Teil 11 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 kann z. B. ein Signalverstärker 35, wie z. B. ein Ladungsverstärker, ein A/D-Wandler 36, eine Filtereinheit 37 und eine Signalkonditioniereinheit 38 vorgesehen sein, um aus dem Messsignal vom Sensor 6 einen korrekten Messwert zu erzeugen, der über die Steckverbindung 18 an den zweiten Teil 12 weitergegeben werden kann. Alle diese Funktionseinheiten der Signalkonditionierungseinrichtung 10 sind sensorabhängig und müssen auf den jeweiligen Sensor 6 angepasst werden. Z. B. muss die Auflösung des A/D-Wandlers 36, oder die Abtastrate des A/D-Wandler 36, oder eine geeignete Filterung oder Konditionierung des Messsignals, oder eine geeignete Verstärkung des Messsignals (z. B. Ladungsverstärkung bei einem piezoelektrischen Drucksensor) in Abhängigkeit vom Sensor 6 gewählt werden. Im ersten Teil 11 kann auch eine Speichereinheit 39 vorgesehen sein, die sensorrelevante Daten enthalten kann, wie z. B. den Messbereich, die Sensorempfindlichkeit, die Resonanzcharakteristik, die Temperaturdrift, Daten über die Kalibrierung, und ähnliche Daten, die den Sensor 6 individuell kennzeichnen und die benötigt werden, um das Messsignal korrekt in einen Messwert umzuwandeln.
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Eine Ausführung eines ersten Teils 11 als Stecker zeigt die 4. Dabei ist in einem Steckergehäuse 40 eine Platine 41 angeordnet, auf der sämtliche benötigte Hardware (bzw. Elektronik) angeordnet ist. Die Platine 41 ist mit der Steckverbindung 18 verbunden.
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Zur Vorbereitung und Durchführung von Prüfstandsversuchen an einem Prüfling 2, z. B. eine Brennkraftmaschine, ein Getriebe, ein Antriebsstrang etc., wird der Prüfling 2 gemäß 1 auf eine Halteeinrichtung 8 montiert, welche zumeist räumlich verstellbare Halteelemente 9 aufweist, die eine Anpassung der eigentlichen Haltepunkte an verschiedene Prüflinge 2 erlauben. Bereits vorher oder aber nach der Montage des Prüflings 2 auf der Halteeinrichtung 8 wird dieser mit Sensoren 6 entsprechend den durchzuführenden Prüfläufen versehen, welche ihrerseits über Signalleitungen 7 mit der Signalkonditionierungseinheit 10 (bzw. dem ersten Teil 11 der Signalkonditionierungseinrichtung 10) und von dort aus über eine gemeinsame Leitung 15 mit einer nicht weiter dargestellten Auswerteeinrichtung 16 am Prüfstand 20 verbunden werden. Die gesamte Palettenkonstruktion 1 wird also vorweg und abseits des Prüfstandes 20 in einem Rüstbereich mit dem Prüfling 2, den Sensoren 6, den ersten Teilen 11 der Signalkonditionierungseinheit 10 und den Signalleitungen 7 versehen und sodann im fertig bestückten Zustand an den Prüfstand 20 transportiert. Beim Positionieren der Palettenkonstruktion 1 im Prüfstand 20 können gleichzeitig auch die Steckverbindungen 14, 18 gesteckt werden, womit die ersten Teile 11 und die zweiten Teile 12 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 verbunden sind und die Signalkonditionierungseinrichtung 10 funktionsfähig wird. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Steckverbindungen 14, 18 beim Positionieren nur angenähert werden und anschließend noch manuell gesteckt werden müssen. Ebenso ist es denkbar, die Steckverbindungen 14, 18 am Prüfstand durch Kabel miteinander zu verbinden. Die Leitung 15 ist am Prüfstand 20 bereits mit der Auswerteeinheit 16 verbunden, da der zweite Teil 12 der Signalkonditionierungseinrichtung 10 ja am Prüfstand 20 angeordnet ist und dort verbleibt. Der Prüfling 2 kann dann am Prüfstand 20 beispielsweise mit einem elektrischen Antrieb oder einer Leistungsbremse oder dergleichen verbunden werden.
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An der Palettenkonstruktion 1 können natürlich auch weitere, hier nicht dargestellte Mess-, Anzeige- oder Bedienelemente oder Funktionselemente, wie etwa Wärmetauscher, Medienanschlüsse oder dergleichen vorgesehen sein. Die Palettenkonstruktion 1 kann noch im Rüstbereich oder aber in einem im Transportweg vor dem Prüfstand 20 gelegenen Testbereich funktional geprüft werden. Der Prüfling 2 kann auch vor der Installierung der bestückten Palettenkonstruktion 1 im Prüfstand 20 in einem Konditionierungsbereich vorbehandelt, beispielsweise auf Betriebstemperatur, gebracht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1484591 A1 [0002, 0003, 0004]
