DE102016124274B4 - Method of operating a modal hammer - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Modalhammers mit einer Antriebseinheit und einem an der Abtriebswelle der Antriebseinheit befestigten Anschlaghammer mit einem eine Elastizität aufweisenden Verbindungselement, das an seinem einen Ende an der Abtriebswelle des Antriebseinheit befestigt ist, wobei an seinem anderem Ende ein Hammerkopf angebracht ist, wobei der Anschlaghammer durch Anschlagen eines zu prüfenden Werkstückes Schwingungen in dem zu prüfenden Werkstück anregt, die zur Werkstückprüfung ausgewertet werden, wobei das Ende des Verbindungselementes, das an der Abtriebswelle der Antriebseinheit befestigt ist, in einem ersten Zeitfenster vor dem Auftreffen auf das Werkstück von der Antriebseinheit mit einer ersten Geschwindigkeit in Richtung des Werkstücks bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Zeitfenster zwischen dem ersten Zeitfenster und dem Auftreffen des Hammerkopfes auf das Werkstück besteht, in dem die Abtriebswelle der Antriebseinheit mit einer zweiten Geschwindigkeit bewegt wird,> wobei die zweite Geschwindigkeit in Richtung der ersten Geschwindigkeit orientiert ist, jedoch betragsmäßig geringer ist als die erste Geschwindigkeit und/oder> wobei die zweite Geschwindigkeit gleich 0 ist und/oder> wobei die zweite Geschwindigkeit betragsmäßig größer als 0 ist, allerdings in Gegenrichtung zur ersten Geschwindigkeit orientiert ist und dass die Länge des zweiten Zeitfensters sowie der Verlauf der zweiten Geschwindigkeit in diesem zweiten Zeitfenster von der Elastizität des Verbindungselementes sowie von der Elastizität der Befestigung des Verbindungselementes an der Abtriebswelle der Antriebseinheit abhängen sowie von dem Gewicht und der Gewichtsverteilung des Verbindungselementes und des Hammerkopfes sowie von der Geschwindigkeit des Hammerkopfes am Ende des ersten Zeitfensters.Method for operating a modal hammer with a drive unit and a stop hammer attached to the output shaft of the drive unit with a connecting element having elasticity, which is attached at one end to the output shaft of the drive unit, a hammer head being attached to its other end, the stop hammer by striking a workpiece to be tested stimulates vibrations in the workpiece to be tested, which are evaluated for workpiece testing, the end of the connecting element, which is attached to the output shaft of the drive unit, in a first time window before it hits the workpiece from the drive unit with a first speed is moved in the direction of the workpiece, characterized in that there is a second time window between the first time window and the impact of the hammer head on the workpiece, in which the output shaft of the drive unit is at a second speed ity is moved,> where the second speed is oriented in the direction of the first speed, but is lower in magnitude than the first speed and / or> where the second speed is equal to 0 and / or> where the second speed is greater than 0 in terms of amount, However, it is oriented in the opposite direction to the first speed and that the length of the second time window and the course of the second speed in this second time window depend on the elasticity of the connecting element and the elasticity of the fastening of the connecting element on the output shaft of the drive unit as well as on the weight and the Weight distribution of the connecting element and the hammer head as well as the speed of the hammer head at the end of the first time window.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Modalhammers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a method for operating a modal hammer according to the preamble of claim 1.

Es ist bekannt, einen Modalhammer zu verwenden für eine Schwingungsanregung bei einem zu prüfenden Werkstück. Der Modalhammer besteht aus einem Anschlaghammer mit einem Hammerstiel, an dessen einem Ende der Hammerkopf angebracht ist. Durch eine Auswertung des Schwingungsverhaltens des Werkstücks können Aussagen über das Werkstück vorgenommen werden wie beispielsweise über dessen Materialeigenschaften sowie ggf. auch von Material- oder sonstigen Fehlern im Werkstück wie beispielsweise Haarrissen oder ähnlichem. Im einfachsten Fall wird das Werkstück mit dem Anschlaghammer manuell angeschlagen.It is known to use a modal hammer to excite vibrations in a workpiece to be tested. The modal hammer consists of a stop hammer with a hammer handle, at one end of which the hammer head is attached. By evaluating the vibration behavior of the workpiece, statements can be made about the workpiece, for example about its material properties and possibly also about material or other defects in the workpiece such as hairline cracks or the like. In the simplest case, the workpiece is hit manually with the hammer

Um eine bessere Reproduzierbarkeit zu erhalten, ist es auch bekannt, den Anschlaghammer mit einem definierten Geschwindigkeitsverlauf motorisch anzutreiben. Der Anschlaghammer wird damit mit dem Ende des Hammerstiels an der Abtriebswelle einer Antriebseinheit befestigt. Der Hammerstiel stellt dabei das Verbindungsmittel zwischen der Abtriebswelle der Antriebseinheit und dem Hammerkopf des Anschlaghammers dar. Durch den definierten Geschwindigkeitsverlauf des motorischen Antriebs trifft der Anschlaghammer mit definierten Bedingungen reproduzierbar auf das zu prüfende Werkstück auf. Dies erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn ganze Serien von Werkstücken geprüft werden sollen. Es wird dann besonders einfach möglich, Parameter der Werkstücke nicht nur mit absoluten Grenzwerten zu vergleichen, sondern auch untereinander.In order to achieve better reproducibility, it is also known to drive the stop hammer with a motor at a defined speed profile. The stop hammer is attached to the output shaft of a drive unit with the end of the hammer handle. The hammer handle represents the connecting means between the output shaft of the drive unit and the hammer head of the stop hammer. Due to the defined speed profile of the motorized drive, the stop hammer hits the workpiece to be tested in a reproducible manner under defined conditions. This proves to be particularly advantageous when entire series of workpieces are to be tested. It is then particularly easy to compare parameters of the workpieces not only with absolute limit values, but also with one another.

Die Antriebseinheit kann beispielsweise ein Schrittmotor sein oder auch ein anderer Motor. Ggf. kann zwischen den Motor und die Befestigung des Verbindungselementes noch ein Getriebe zwischengeschaltet sein. In diesem Fall ist die Einheit aus dem Motor und dem Getriebe die Antriebseinheit.The drive unit can be, for example, a stepper motor or another motor. If necessary, a transmission can also be interposed between the motor and the fastening of the connecting element. In this case, the unit consisting of the motor and the gearbox is the drive unit.

Aus der CN 104 913 895 A ist eine Vorrichtung zum „Anschlagen“ eines Werkstücks bekannt, bei der das „Anschlagen“ mit einem „Anschlagstößel“ erfolgt. Dieser Anschlagstößel ist über eine Pleuelstange mit einem kreisförmigen rotierenden Antriebselement verbunden, das über die Abtriebswelle eines Antriebsmotors angetrieben wird. Wenn dieser Anschlagstößel auf das zu prüfende Werkstück auftrifft, ist die Pleuelstange in der Stellung, in der diese Pleuelstange die Verlängerung der Stange des Anschlagstößels ist. Eine Biegeelastizität dieser Pleuelstange bei einem Biegemoment spielt dabei keine Rolle, weil die Pleuelstange in dieser Stellung lediglich auf Druck in Längsrichtung dieser Stange beansprucht wird. Vorhandenes Spiel und Elastizitäten der Bauteile dieser Vorrichtung bleiben bei der Steuerung des Bewegungsablaufes beim Anschlagen des Werkstücks mit dem Anschlagstößel unberücksichtigt. Bestünde in einem der Verbindungspunkte ein Spiel, wäre die Position des Anschlagelementes des Stößelkopfes undefiniert. Diese Position muss aber bei der Ausführungsform der CN 104 913 895 A ganz exakt definiert sein, weil andernfalls der Stößelkopf entweder in das zu prüfende Werkstück eindringen müsste oder dieses Werkstück gar nicht anschlägt. Um hier Toleranzen auszugleichen, ist in der CN 104 913 895 A angegeben, dass der Stößelkopf mit einem Dämpfungselement (damping element 11) überzogen werden kann. Damit sind bei einer Betrachtung dieser Vorrichtung bestehende Elastizitäten im Dämpfungselement konzentriert.From the CN 104 913 895 A a device for "striking" a workpiece is known, in which the "striking" takes place with a "stop ram". This stop plunger is connected via a connecting rod to a circular rotating drive element which is driven via the output shaft of a drive motor. When this stop ram strikes the workpiece to be tested, the connecting rod is in the position in which this connecting rod is the extension of the rod of the stop ram. A bending elasticity of this connecting rod in the event of a bending moment does not play a role, because in this position the connecting rod is only subjected to pressure in the longitudinal direction of this rod. Existing play and elasticity of the components of this device are not taken into account in the control of the sequence of movements when the workpiece is hit with the stop ram. If there were play in one of the connection points, the position of the stop element of the plunger head would be undefined. However, this position must be used in the embodiment of CN 104 913 895 A be very precisely defined, because otherwise the ram head would either have to penetrate the workpiece to be tested or this workpiece would not strike at all. In order to compensate for tolerances here, the CN 104 913 895 A stated that the plunger head can be covered with a damping element (damping element 11). Thus, when considering this device, existing elasticities are concentrated in the damping element.

Die US 2 097 823 A beschreibt eine Vorrichtung zum Anschlagen einer Glocke oder einer Klingel. Es ist angesprochen, dass ein doppeltes Anschlagen vermieden werden soll. Hierzu ist beschrieben, den Anschlaghammer nach dem Anschlagen mit einer derart hohen Geschwindigkeit wegzubewegen, dass es in Folge der Vibrationen der Glocke / Klingel nicht zu einer wiederholten Berührung der Glocke 7 Klingel mit dem Anschlaghammer kommt, nachdem die Glocke / Klingel angeschlagen wurde. Der Anschlaghammer wird dabei als starr angesehen.The U.S. 2,097,823 A describes a device for striking a bell or a bell. It is addressed that double hitting should be avoided. For this purpose, it is described to move the stop hammer away after it has been struck at such a high speed that as a result of the vibrations of the bell / bell there is no repeated contact of the bell 7 bell with the stop hammer after the bell / bell has been struck. The stop hammer is considered to be rigid.

Die US 2 003 340 AUS 2 003 340 A zeigt eine Vorrichtung zum Anschlagen einer Glocke bzw. einer Klingel, die im Aufbau vergleichbar ist zu der Vorrichtung nach der US 2 097 823 A .The U.S. 2,003,340 AUS 2 003 340 A shows a device for striking a bell or a bell, which is comparable in structure to the device according to FIG U.S. 2,097,823 A .

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Untersuchungen durch die Schwingungsanregung von Werkstücken zu verbessern.The present invention is based on the object of improving the examinations by stimulating workpieces to vibrate.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung gelöst, indem der Hammerkopf nicht wie bisher mit konstanter Geschwindigkeit oder gar mit einer Beschleunigung im Sinne der Erhöhung der Auftreffgeschwindigkeit bis zum Auftreffen auf das Werkstück bewegt wird. Die Zeitspanne dieser Bewegung des Hammerkopfes mit konstanter Geschwindigkeit auf das Werkstück zu bzw. mit einer Beschleunigung im Sinne einer Erhöhung der Auftreffgeschwindigkeit des Hammerkopfes wird im Sinne dieser Erfindung als erstes Zeitfenster bezeichnet.This object is achieved according to the present invention in that the hammer head is not moved, as before, at a constant speed or even with an acceleration in the sense of increasing the impact speed until it hits the workpiece. The time span of this movement of the hammer head at a constant speed towards the workpiece or with an acceleration in the sense of an increase in the impact speed of the hammer head is referred to as the first time window in the context of this invention.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung gibt es zwischen diesem ersten Zeitfenster und dem Auftreffen des Hammerkopfes auf das Werkstück ein zweites Zeitfenster, in dem die Abtriebswelle der Antriebseinheit mit einer zweiten Geschwindigkeit bewegt wird,

  • > wobei die zweite Geschwindigkeit in Richtung der ersten Geschwindigkeit orientiert ist, jedoch betragsmäßig geringer ist als die erste Geschwindigkeit und/oder
  • > wobei die zweite Geschwindigkeit gleich 0 ist und/oder
  • > wobei die zweite Geschwindigkeit betragsmäßig größer als 0 ist, allerdings in Gegenrichtung zur ersten Geschwindigkeit orientiert ist.
According to the present invention, there is a second time window between this first time window and the impact of the hammer head on the workpiece, in which the output shaft of the drive unit is moved at a second speed,
  • > wherein the second speed is oriented in the direction of the first speed, but is lower in terms of amount than the first speed and / or
  • > where the second speed is equal to 0 and / or
  • > where the second speed is greater than 0 in terms of magnitude, but is oriented in the opposite direction to the first speed.

Die Länge des zweiten Zeitfensters sowie der Verlauf der zweiten Geschwindigkeit in diesem zweiten Zeitfenster hängen von der Elastizität des Verbindungselementes sowie von der Elastizität der Befestigung des Verbindungselementes an der Abtriebswelle der Antriebseinheit ab sowie von dem Gewicht und der Gewichtsverteilung des Verbindungselementes und des Hammerkopfes, sowie von der Geschwindigkeit des Hammerkopfes am Ende des ersten Zeitfensters.The length of the second time window and the course of the second speed in this second time window depend on the elasticity of the connecting element and the elasticity of the fastening of the connecting element on the output shaft of the drive unit and on the weight and weight distribution of the connecting element and the hammer head, as well as on the speed of the hammer head at the end of the first time window.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass es sich bei dem System bestehend aus dem Verbindungselement und dem Hammerkopf aufgrund der bestehenden Elastizitäten um ein schwingungsfähiges Gebilde handelt, das bei einem Abstoppen der Abtriebswelle der Antriebseinheit vergleichbar einem Pendel eine Schwingung ausführt. Der Moment des Abstoppens der Abtriebsweille ist dabei vergleichbar dem „Nulldurchgang“ des Pendels, bei dem keine Schwerkraft und damit keine Beschleunigung auf das Pendel wirkt, das Pendel allerdings in Folge der Trägheit über den Nullpunkt hinaus weiterschwingt.The present invention is based on the knowledge that the system consisting of the connecting element and the hammer head is an oscillatory structure due to the existing elasticity, which oscillates comparable to a pendulum when the output shaft of the drive unit is stopped. The moment of stopping the downforce is comparable to the “zero crossing” of the pendulum, where no gravity and therefore no acceleration acts on the pendulum, but due to inertia the pendulum continues to swing beyond the zero point.

Bezogen auf einen Modalhammer bedeutet dies, dass bei einem Abstoppen des Antriebs erst im Moment des Auftreffens des Hammerkopfes auf das Werkstück einige unerwünschte Effekte eintreten können.In relation to a modal hammer, this means that if the drive is stopped, some undesirable effects can only occur when the hammer head hits the workpiece.

Einer dieser Effekte kann darin bestehen, dass der Hammerkopf auf das Werkstück auftrifft und dort infolge der Trägheit der Bewegung und der Elastizität des Systems bestehend aus dem Verbindungselement, der Befestigung des Verbindungselementes an der Abtriebswelle und dem Hammerkopf selbst auf dem Werkstück aufliegt. Dies gilt u.U. auch dann, wenn das Abtriebselement der Antriebseinheit den Befestigungspunkt des Verbindungselements bereits wieder in einer Richtung antreibt, die einer Bewegung des Hammerkopfes von dem Werkstück weg entspricht. Dieser Effekt wird insbesondere dann Eintreten, wenn die Elastizität des Systems eher weich ist.One of these effects can be that the hammer head strikes the workpiece and rests there on the workpiece due to the inertia of the movement and the elasticity of the system consisting of the connecting element, the fastening of the connecting element on the output shaft and the hammer head itself. This may also apply if the output element of the drive unit is already driving the fastening point of the connecting element in a direction that corresponds to a movement of the hammer head away from the workpiece. This effect will occur especially when the elasticity of the system is rather soft.

Dieses Aufliegen des Hammerkopfes auf dem Werkstück für eine bestimmte Zeitspanne nach dem Auftreffen führt zu einer Dämpfung der Schwingungen, die von dem Hammerkopf in dem Werkstück angeregt worden sind.This resting of the hammer head on the workpiece for a certain period of time after the impact leads to a damping of the vibrations which have been excited by the hammer head in the workpiece.

Die Möglichkeiten, aus dem aufgenommenen Signal Informationen zu beziehen, sind dadurch eingeschränkt.This limits the possibilities of obtaining information from the recorded signal.

Ein weiterer unerwünschter Effekt kann darin bestehen, dass die Elastizität des Systems eher hart ausgelegt ist. In diesem Fall führt das Auftreffen des Hammerkopfes auf das Werkstück dazu, dass der Hammerkopf unmittelbar nach dem Auftreffen auf das Werkstück in die Gegenrichtung zurückschwingt. Diese Schwingung von dem Werkstück weg kehrt sich in ihrer Bewegungsrichtung nach der Amplitude der Schwingung in der Gegenrichtung wieder in eine Bewegung um, die auf das Werkstück gerichtet ist. Bei dieser Schwingung in der Gegenrichtung kann es zu einem erneuten Auftreffen auf das Werkstück kommen.Another undesirable effect can be that the elasticity of the system is designed to be rather hard. In this case, the impact of the hammer head on the workpiece causes the hammer head to swing back in the opposite direction immediately after it has hit the workpiece. This oscillation away from the workpiece is reversed in its direction of movement, according to the amplitude of the oscillation in the opposite direction, into a movement that is directed towards the workpiece. This oscillation in the opposite direction can lead to another impact on the workpiece.

Durch diese erneute Anregung des Werkstücks werden die Schwingungsmoden gestört, die sich in dem Werkstück nach dem ersten Auftreffen bereits ausgebildet haben.This renewed excitation of the workpiece disrupts the vibration modes that have already developed in the workpiece after the first impact.

Die Möglichkeiten, aus dem aufgenommenen Signal Informationen zu beziehen, können auch durch diesen Effekt eingeschränkt sein.The possibilities of obtaining information from the recorded signal can also be limited by this effect.

Unter Berücksichtigung dieser beiden Effekte wird der Modalhammer bereits vor dem Auftreffen auf das Werkstück abgebremst.Taking these two effects into account, the modal hammer is braked before it hits the workpiece.

Dies kann nach der vorliegenden Erfindung erfolgen, indem die Bewegungsgeschwindigkeit der Abtriebswelle unter Beibehaltung der Bewegungsrichtung in dem ersten Zeitfenster in dem zweiten Zeitfenster vor dem Auftreffen des Hammerkopfes auf das Werkstück reduziert wird. Die Geschwindigkeit des Hammerkopfes beim Auftreffen auf das Werkstück setzt sich dann zusammen aus der Geschwindigkeitskomponente, die sich aus der Bewegung des Punktes ergibt, an dem das Verbindungselement an der Abtriebswelle befestigt ist sowie der Geschwindigkeit des Hammerkopfes aufgrund der beschriebenen Schwingung des Systems. Diese Schwingung wird definiert durch

  • > das Gewicht und die Gewichtsverteilung des Verbindungselementes und des Hammerkopfes sowie
  • > die Elastizität und Dämpfung der Befestigung des Verbindungselementes an der Abtriebswelle,
  • > die Elastizität und Dämpfung des Verbindungselementes.
According to the present invention, this can be done by reducing the speed of movement of the output shaft while maintaining the direction of movement in the first time window in the second time window before the hammer head hits the workpiece. The speed of the hammer head when it hits the workpiece is then made up of the speed component resulting from the movement of the point at which the connecting element is attached to the output shaft and the speed of the hammer head due to the described oscillation of the system. This vibration is defined by
  • > the weight and weight distribution of the connecting element and the hammer head as well
  • > the elasticity and damping of the fastening of the connecting element on the output shaft,
  • > the elasticity and damping of the connecting element.

Alternativ oder zusätzlich kann dies nach der vorliegenden Erfindung erfolgen, indem die Bewegungsgeschwindigkeit der Abtriebswelle in dem zweiten Zeitfenster vor dem Auftreffen des Hammerkopfes auf das Werkstück auf den Wert „0“ gesetzt wird. Das bedeutet, dass der Befestigungspunkt des Verbindungselementes an der Abtriebswelle gestoppt wird. Die Geschwindigkeit des Hammerkopfes beim Auftreffen auf das Werkstück ergibt sich dann aus der Geschwindigkeit des Hammerkopfes aufgrund der beschriebenen Schwingung des Systems. Diese Schwingung wird definiert durch

  • > das Gewicht und die Gewichtsverteilung des Verbindungselementes und des Hammerkopfes sowie
  • > die Elastizität und Dämpfung der Befestigung des Verbindungselementes an der Abtriebswelle,
  • > die Elastizität und Dämpfung des Verbindungselementes.
Alternatively or additionally, according to the present invention, this can be done by setting the speed of movement of the output shaft to the value “0” in the second time window before the hammer head hits the workpiece. This means that the fastening point of the connecting element on the output shaft is stopped. The speed of the hammer head when it hits the workpiece then results from the speed of the hammer head due to the described oscillation of the system. This vibration is defined by
  • > the weight and weight distribution of the connecting element and the hammer head as well
  • > the elasticity and damping of the fastening of the connecting element on the output shaft,
  • > the elasticity and damping of the connecting element.

Alternativ oder zusätzlich kann dies nach der vorliegenden Erfindung weiterhin erfolgen, indem die Bewegungsgeschwindigkeit der Abtriebswelle in dem zweiten Zeitfenster vor dem Auftreffen des Hammerkopfes auf eine Richtung der Bewegungsgeschwindigkeit geändert wird, die der Bewegungsrichtung in dem ersten Zeitfenster entgegengesetzt ist. Das bedeutet, dass der Befestigungspunkt des Verbindungselementes an der Abtriebswelle bereits vor dem Auftreffen des Hammerkopfes auf dem Werkstück in die Gegenrichtung bewegt wird. Die Geschwindigkeit des Hammerkopfes beim Auftreffen auf das Werkstück ergibt sich dann aus der Geschwindigkeit des Hammerkopfes aufgrund der beschriebenen Schwingung des Systems. Diese Schwingung wird definiert durch

  • > das Gewicht und die Gewichtsverteilung des Verbindungselementes und des Hammerkopfes sowie
  • > die Elastizität und Dämpfung der Befestigung des Verbindungselementes an der Abtriebswelle,
  • > die Elastizität und Dämpfung des Verbindungselementes.
Alternatively or additionally, according to the present invention, this can also be done by changing the speed of movement of the output shaft in the second time window before the hammer head hits a direction of movement speed which is opposite to the direction of movement in the first time window. This means that the fastening point of the connecting element on the output shaft is already moved in the opposite direction before the hammer head hits the workpiece. The speed of the hammer head when it hits the workpiece then results from the speed of the hammer head due to the described oscillation of the system. This vibration is defined by
  • > the weight and weight distribution of the connecting element and the hammer head as well
  • > the elasticity and damping of the fastening of the connecting element on the output shaft,
  • > the elasticity and damping of the connecting element.

Dabei ist bei dem Bezugssystem der Schwingung zu beachten, dass der Befestigungspunkt des Verbindungselementes an der Abtriebswelle von dem Werkstück wegbewegt wird.In the case of the reference system of the vibration, it should be noted that the fastening point of the connecting element on the output shaft is moved away from the workpiece.

Die verschiedenen Möglichkeiten der Bewegung der Abtriebswelle in dem zweiten Zeitfenster können insofern in Kombination auftreten, als diese in dem zweiten Zeitfenster aufeinander folgend realisiert werden können.The different possibilities for the movement of the output shaft in the second time window can occur in combination insofar as they can be implemented one after the other in the second time window.

Beispielsweise kann zuerst in dem zweiten Zeitfenster die Abtriebswelle mit identischer Bewegungsrichtung und geringeren Betrag der Geschwindigkeit bewegt wird, anschließend gestoppt und daran anschließend in der Gegenrichtung bewegt wird.For example, the output shaft can first be moved in the second time window with an identical direction of movement and a lower amount of speed, then stopped and then moved in the opposite direction.

Für den Bewegungsablauf bei der Schwingung ergibt sich die Abhängigkeit von dem Gewicht und der Gewichtsverteilung des Verbindungselementes und des Hammerkopfes insofern, als diese Parameter den Drehimpuls und die Rotationsenergie bestimmen, wenn die Geschwindigkeit des Hammerkopfes nicht mit der Geschwindigkeit des Befestigungspunktes der Verbindungselementes an der Abtriebswelle der Antriebseinrichtung korreliert.For the sequence of movements during the oscillation, the dependence on the weight and weight distribution of the connecting element and the hammer head results insofar as these parameters determine the angular momentum and the rotational energy when the speed of the hammer head does not match the speed of the fastening point of the connecting element on the output shaft of the Correlated drive device.

Für den Bewegungsablauf der Schwingung weiterhin relevant ist die Relativgeschwindigkeit, die sich als Differenz aus der Bewegungsgeschwindigkeit des Hammerkopfes ergibt relativ zu der Geschwindigkeit des Hammerkopfes, die sich als Geschwindigkeit des Hammerkopfes ergeben würde bei einer gleichförmigen Bewegung des Hammerkopfes aufgrund des Antriebs des Verbindungselementes über die Abtriebswelle, sofern dabei die Befestigung des Verbindungselementes an der Abtriebswelle, das Verbindungselement und der Hammerkopf entspannt sind (d.h. keine mechanischen Spannungen aufgrund der Elastizitäten vorliegen).The relative speed, which is the difference between the speed of movement of the hammer head and the speed of the hammer head, which would result as the speed of the hammer head in the event of a uniform movement of the hammer head due to the drive of the connecting element via the output shaft, is also relevant for the motion sequence of the oscillation provided that the fastening of the connecting element on the output shaft, the connecting element and the hammer head are relaxed (ie there are no mechanical stresses due to the elasticities).

Der weitere Schwingungsverlauf wird weiterhin definiert durch die Elastizität und die Dämpfung der Befestigung des Verbindungselementes an der Abtriebswelle sowie des Verbindungselementes selbst.The further course of the oscillation is also defined by the elasticity and damping of the fastening of the connecting element to the output shaft and of the connecting element itself.

Der Einfluss der Elastizität ist bereits beschrieben. Die Dämpfung hat insofern Einfluss, weil das Maß der Amplituden aufeinander folgender Schwingungsvorgänge durch die Dämpfung bestimmt wird.The influence of elasticity has already been described. The damping has an influence because the extent of the amplitudes of successive oscillation processes is determined by the damping.

Im optimalen Fall werden die Parameter der Bewegung des Antriebselementes so eingestellt, dass abhängig von den Geschwindigkeiten, den Elastizitäten und den Dämpfungen der beschriebene Effekt des wiederholten Anschlagens des Werkstücks vermieden wird. Ebenso wird die Zeit vorteilhaft reduziert, während der der Hammerkopf nach dem Anschlagen auf dem Werkstück aufliegt.In the optimal case, the parameters of the movement of the drive element are set in such a way that, depending on the speeds, the elasticities and the damping, the described effect of repeatedly striking the workpiece is avoided. The time during which the hammer head rests on the workpiece after striking is also advantageously reduced.

Selbst wenn sich diese Ziele nicht vollständig erreichen lassen, ergeben sich bereits Vorteile, wenn der Anschlagimpuls bei Folgeanschlägen reduziert wird bzw. die Zeit verkürzt wird, während der der Hammerkopf nach dem Anschlagen des Werkstücks auf dem Werkstück aufliegt.Even if these goals cannot be fully achieved, there are advantages if the impact pulse is reduced for subsequent impacts or if the time during which the hammer head rests on the workpiece after the workpiece has been struck is shortened.

Claims (1)

Verfahren zum Betreiben eines Modalhammers mit einer Antriebseinheit und einem an der Abtriebswelle der Antriebseinheit befestigten Anschlaghammer mit einem eine Elastizität aufweisenden Verbindungselement, das an seinem einen Ende an der Abtriebswelle des Antriebseinheit befestigt ist, wobei an seinem anderem Ende ein Hammerkopf angebracht ist, wobei der Anschlaghammer durch Anschlagen eines zu prüfenden Werkstückes Schwingungen in dem zu prüfenden Werkstück anregt, die zur Werkstückprüfung ausgewertet werden, wobei das Ende des Verbindungselementes, das an der Abtriebswelle der Antriebseinheit befestigt ist, in einem ersten Zeitfenster vor dem Auftreffen auf das Werkstück von der Antriebseinheit mit einer ersten Geschwindigkeit in Richtung des Werkstücks bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Zeitfenster zwischen dem ersten Zeitfenster und dem Auftreffen des Hammerkopfes auf das Werkstück besteht, in dem die Abtriebswelle der Antriebseinheit mit einer zweiten Geschwindigkeit bewegt wird, > wobei die zweite Geschwindigkeit in Richtung der ersten Geschwindigkeit orientiert ist, jedoch betragsmäßig geringer ist als die erste Geschwindigkeit und/oder > wobei die zweite Geschwindigkeit gleich 0 ist und/oder > wobei die zweite Geschwindigkeit betragsmäßig größer als 0 ist, allerdings in Gegenrichtung zur ersten Geschwindigkeit orientiert ist und dass die Länge des zweiten Zeitfensters sowie der Verlauf der zweiten Geschwindigkeit in diesem zweiten Zeitfenster von der Elastizität des Verbindungselementes sowie von der Elastizität der Befestigung des Verbindungselementes an der Abtriebswelle der Antriebseinheit abhängen sowie von dem Gewicht und der Gewichtsverteilung des Verbindungselementes und des Hammerkopfes sowie von der Geschwindigkeit des Hammerkopfes am Ende des ersten Zeitfensters.Method for operating a modal hammer with a drive unit and one on the Stop hammer attached to the output shaft of the drive unit with a connecting element having elasticity, which is fastened at its one end to the output shaft of the drive unit, a hammer head being attached to its other end, the stop hammer vibrating in the workpiece to be tested by striking a workpiece to be tested stimulates, which are evaluated for workpiece testing, wherein the end of the connecting element, which is attached to the output shaft of the drive unit, is moved by the drive unit at a first speed in the direction of the workpiece in a first time window before it hits the workpiece, characterized in that, that there is a second time window between the first time window and the impact of the hammer head on the workpiece, in which the output shaft of the drive unit is moved at a second speed, the second speed in the direction of the first speed ndigkeit is oriented, but is less than the first speed in terms of amount and / or> where the second speed is equal to 0 and / or> where the second speed is greater than 0 in terms of amount, but is oriented in the opposite direction to the first speed and that the length of the The second time window and the course of the second speed in this second time window depend on the elasticity of the connecting element and the elasticity of the fastening of the connecting element on the output shaft of the drive unit and on the weight and weight distribution of the connecting element and the hammer head and the speed of the hammer head on the End of the first time window.
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US2003340A (en) * 1933-02-15 1935-06-04 Clark Tructractor Co Bell ringer
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CN104913895A (en) * 2015-06-23 2015-09-16 哈尔滨工程大学 Waveform-variable automatic impact device for modal test

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