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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen einer Drehkomponentenanordnung, die eine Mehrzahl drehbarer Komponenten aufweist.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2015 206 194 A1 ist ein Verfahren zur gleitenden Kontrolle von Getrieben bekannt, bei dem Wellen eines zu prüfenden Getriebes bei wenigstens zwei unterschiedlichen Umdrehungszahlen gedreht werden, wobei Schallsignale des Getriebes aufgenommen werden, die als Parametervektor eine zu einem Getriebe gemessene Schallreihe bilden. Mithilfe des Verfahrens soll eine verbesserte Abbildung von Produktionsparametern gewährleistet werden, wobei das Verfahren gegenüber Ausreißern besonders robust ist.
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Allgemein ist es bekannt und üblich, Drehkomponentenanordnungen wie beispielsweise Getriebe an sogenannten EOL-Prüfständen zu kontrollieren. Dabei wird mittels Schallsensoren und/oder Beschleunigungssensoren das Geräuschbild einer drehenden Drehkomponentenanordnung aufgenommen, wobei jede einzelne drehbare Komponente geprüft wird. Dabei hat sich allerdings herausgestellt, dass in aufgenommenen akustischen Spektren Auffälligkeiten bei Frequenzen auftreten können, die nicht auf ein Qualitätsproblem der momentan geprüften Komponente zurückgeführt werden können, sodass in diesem Fall ein vom Prüfstand ausgegebenes Fehlermerkmal nicht der eigentlichen Ursache entspricht. Beispielsweise kann eine erste Komponente A falschpositiv als fehlerhaft identifiziert werden, wenn im akustischen Spektrum bei deren Prüfung eine auffällige Frequenz insbesondere mit überhöhtem Pegel auftritt, wobei diese Frequenz eigentlich von einer zweiten, ebenfalls aktiven Komponente B stammt. Da momentan aber die erste Komponente A geprüft wird, wird der Prüfstand diese als fehlerhaft ausgeben, sodass sie anschließend - insbesondere manuell - überprüft wird, was unnötige Mehrarbeit, einen erheblichen Zeitaufwand und bedeutende Kosten mit sich bringt. Es ist auch möglich, dass zwei verschiedene Komponenten auffällige Pegel bei derselben Frequenz erzeugen, was der Prüfstand nicht trennen kann, sodass keine eindeutige Zuordnung der Fehlerursache möglich ist. Insgesamt ergeben sich aufgrund dieser Fehlinterpretationen enorme Nacharbeitskosten in der Produktion, da die Prüfergebnisse gegebenenfalls falsch interpretiert werden, woraus sich unnötige Nacharbeitsumfänge ergeben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Prüfen einer eine Mehrzahl drehbarer Komponenten aufweisenden Drehkomponentenanordnung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren mit folgenden Schritten geschaffen wird: Wenigstens zwei aktive Komponenten der Mehrzahl drehbarer Komponenten der Drehkomponentenanordnung werden mit wenigstens einer vorgegebenen Drehzahl gedreht. Es wird ein akustisches Spektrum der aktiven Komponenten aufgenommen. Es wird geprüft, ob ein Pegel in einem Prüfbereich des akustischen Spektrums einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Überschreitet der akustische Pegel den vorgegebenen Schwellenwert, der im Folgenden auch als bestimmter Schwellenwert bezeichnet wird, wird der Prüfbereich mit vorgegebenen spektralen Komponentenlagen der aktiven Komponenten abgeglichen. Eine fehlerhafte Komponente, ausgewählt aus den aktiven Komponenten, wird dann anhand des Vergleichs zumindest eingegrenzt, vorzugsweise identifiziert. Insbesondere können alle als fehlerhaft infrage kommenden aktiven Komponenten ermittelt werden. Auf diese Weise ist es möglich, mit geringem Aufwand das für einen Fehler tatsächlich verantwortliche Bauteil zumindest mit größerer Sicherheit zu ermitteln, vorzugsweise anzuzeigen und/oder auszugeben.
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Den einzelnen drehbaren Komponenten sind dabei - insbesondere in einer Datenbank - vorgegebene spektrale Komponentenlagen zugeordnet, für die überhaupt Signale im Spektrum auftreten können, wenn die entsprechenden Komponenten aktiv sind. Vergleicht man nun den Prüfbereich, innerhalb dessen eine spektrale Lage mit auffällig gewordenem, überhöhtem Pegel angeordnet ist, sodass mit einiger Sicherheit angenommen werden kann, dass hier ein Fehler vorliegt, mit den vorgegebenen spektralen Komponentenlagen der aktiven Komponenten, können mit relativ großer Wahrscheinlichkeit tatsächlich diejenigen Komponenten eingegrenzt oder identifiziert werden, die gerade innerhalb des Prüfbereichs den überhöhten Pegel verursachen und daher voraussichtlich fehlerbehaftet sind.
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Der Prüfbereich ist insbesondere ein Messfenster, auf welches die genaue Betrachtung des akustischen Spektrums eingegrenzt wird. Auf diese Weise kann ein Prüfmerkmal definiert werden, bei dem nicht das gesamte akustische Spektrum betrachtet werden muss. Dabei wird der Prüfbereich bevorzugt mit einer vorbestimmten Breite oder mit vorbestimmten Grenzen um die spektralen Lagen festgelegt, bei denen die aktiven Komponenten auffällig werden können. Insbesondere kann der Prüfbereich als Bandpass oder Ordnungsschritt definiert werden. Vorzugsweise wird das akustische Spektrum auf der Grundlage des festgelegten Bandpasses gefiltert, sodass lediglich der Prüfbereich herausgefiltert und weiter betrachtet wird.
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Es ist aber auch möglich, dass das gesamte aufgenommene Spektrum dem Prüfbereich entspricht, oder dass nur der Prüfbereich als Spektrum aufgenommen wird.
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Der Prüfbereich wird vorzugsweise in Abhängigkeit von den aktiven und somit zu prüfenden Komponenten festgelegt.
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Es ist möglich, dass an mehreren Stellen des akustischen Spektrums überhöhte Pegel, also akustische Pegel, die den bestimmten Schwellenwert überschreiten, auftreten können. In diesem Fall können auch mehrere Prüfbereiche bestimmt und untersucht werden, insbesondere wenn die spektralen Lagen der überhöhten Pegel hinreichend voneinander beabstandet sind. In solch einem Fall können sowohl mehrere Komponenten fehlerhaft sein, als auch eine Komponente in mehreren Prüfbereichen mit überhöhten Pegeln auffallen.
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Das Verfahren wird vorzugsweise rechnergestützt durchgeführt, insbesondere auf einer Recheneinrichtung, beispielsweise einem Computer. Insbesondere kann das Verfahren mehr oder weniger automatisiert, vorzugsweise vollständig automatisiert, durchgeführt werden.
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Das Verfahren wird vorzugsweise auf einem EOL-Prüfstand durchgeführt.
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Bevorzugt wird dann, wenn eine fehlerhafte Komponente identifiziert wird, ein Signal ausgegeben, welches anzeigt, dass eine fehlerhafte Komponente identifiziert wurde, und vorzugsweise welche Komponente der drehbaren Komponenten diese ist, welche Komponente also insbesondere als Fehlerverursacher oder als fehlerhaft infrage kommen kann. Mithilfe des Signals kann insbesondere einem Werker signalisiert werden, dass Nacharbeit an einer drehbaren Komponente der Drehkomponentenanordnung erforderlich ist.
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Unter einer Drehkomponentenanordnung wird eine Anordnung verstanden, die wenigstens zwei, vorzugsweise mehr als zwei drehbare Komponenten aufweist, wobei die drehbaren Komponenten bestimmungsgemäß eingerichtet und angeordnet sind, um im Betrieb der Drehkomponentenanordnung zu drehen oder gedreht zu werden. Beispielsweise kann die Drehkomponentenanordnung ein Getriebe sein, wobei die drehbaren Komponenten beispielsweise Antriebs- oder Abtriebswellen, Festräder oder Losräder, Verzahnungen, eine Pumpe mit Flügelrad, oder andere drehbare Komponenten sind. Grundsätzlich ist das Verfahren aber anwendbar auf jegliche Drehkomponentenanordnung.
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Unter einer aktiven Komponente wird eine drehbare Komponente verstanden, die sich momentan dreht oder die momentan gedreht wird, wobei sie Kräfte und/oder Drehmomente, allgemein als Momente bezeichnet, überträgt. Eine Drehkomponentenanordnung kann verschiedene Betriebszustände aufweisen, wobei nicht in jedem Betriebszustand notwendig alle drehbaren Komponenten tatsächlich gedreht werden und/oder Momente übertragen. Nur diejenigen drehbaren Komponenten, die in einem momentanen Betriebszustand der Drehkomponentenanordnung tatsächlich drehen oder gedreht werden und dabei Momente übertragen, werden als aktive Komponenten bezeichnet. Bei drehbaren Komponenten, die momentan nicht drehen oder gedreht werden, oder die zwar drehen oder gedreht werden, aber keine Momente übertragen, kann kein Fehler erkannt werden, sodass diese keinen Eingang in das Prüfungsverfahren finden.
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Unter einer spektralen Komponentenlage wird eine spektrale Lage, mithin eine Position im Spektrum auf der Frequenz- oder Ordnungsachse, verstanden, bei welcher überhaupt akustische Signale einer aktiven Komponente auftreten können. Die spektralen Komponentenlagen können insbesondere Grundfrequenzen oder Grundordnungen sowie Harmonische der drehbaren Komponenten sein.
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Fällt nur eine spektrale Komponentenlage einer bestimmten aktiven Komponente in den Prüfbereich, kann nur diese aktive Komponente für den überhöhten Pegel in dem Prüfbereich verantwortlich sein und ist daher mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit fehlerbehaftet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dann, wenn eine Mehrzahl der aktiven Komponenten anhand ihrer spektralen Komponentenlagen in dem Prüfbereich als potentiell fehlerhaft identifiziert wird, die in dem Prüfbereich liegenden spektralen Komponentenlagen mit - vorzugsweise in einer Datenbank hinterlegten - Komponentendaten verglichen werden, wobei die Komponentendaten eine Zuordnung von spektralen Komponentenlagen zu bekannten Komponentenausfällen, -auffälligkeiten oder -fehlern umfassen, und wobei eine fehlerhafte Komponente anhand des Vergleichs identifiziert wird. In diesem Fall ist das Verfahren auch dann anwendbar, wenn nicht nur eine spektrale Komponentenlage einer aktiven Komponente in den Prüfbereich fällt, sodass ohne weitere Maßnahmen zwar die Zahl der potentiell fehlerhaften Komponenten eingegrenzt werden kann, wobei jedoch nicht sicher identifiziert werden kann, welche aktiven Komponenten tatsächlich fehlerbehaftet sind. Werden daher in dem Prüfbereich spektrale Komponentenlagen von mehr als einer aktiven Komponente gefunden, werden diese wiederum mit den Komponentendaten verglichen. Kann eine der spektralen Komponentenlagen einer bekannten Komponentenauffälligkeit anhand der Komponentendaten zugeordnet werden, ist die entsprechend der spektralen Komponentenlage zugeordnete aktive Komponente mit hoher Wahrscheinlichkeit fehlerhaft und kann als fehlerhafte Komponente identifiziert werden.
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Fallen mehrere spektrale Komponentenlagen verschiedener aktiver Komponenten in den Prüfbereich, können diese verschiedenen aktiven Komponenten grundsätzlich für den überhöhten Pegel verantwortlich und damit potentiell fehlerbehaftet sein. Die Komponentendaten, welche eine Zuordnung spektraler Komponentenlagen zu bekannten Komponentenauffälligkeiten umfassen, geben dann einen Hinweis darauf, bei welcher Komponente mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit ein Fehler zu erwarten ist.
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Die Komponentendaten umfassen dabei insbesondere Informationen darüber, bei welchen spektralen Komponentenlagen, zum Beispiel bei welchen Harmonischen bestimmte Komponenten im Sinne einer Pegelüberhöhung auffällig werden, wenn sie fehlerbehaftet sind.
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Die Komponentendaten sind bevorzugt an einem Prüfstand gewonnen, besonders bevorzugt an dem Prüfstand, an dem das Verfahren durchgeführt wird.
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Es ist möglich, dass der Prüfstand gezielt eingelernt wird, indem drehbare Komponenten mit bekannten Komponentenfehlern geprüft werden, wodurch gezielt spektrale Komponentenlagen dieser fehlerbehafteten Komponenten den bekannten Komponentenfehlern zugeordnet werden können. Diese Zuordnungen können dann als Komponentendaten gespeichert und später zur Prüfung in der Produktion verwendet werden.
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Besonders bevorzugt wird das Verfahren mithilfe von Methoden der künstlichen Intelligenz durchgeführt, insbesondere mithilfe von wenigstens einem neuronalen Netz. Auf diese Weise kann der Prüfstand sehr flexibel und effizient eingelernt werden.
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Die Komponentendaten umfassen bevorzugt eine Zuordnung der spektralen Komponentenlagen - vorzugsweise inklusive eines akustischen Pegels und/oder einer räumlichen akustischen Verteilung des akustischen Pegels - zu bekannten Komponentenfehlern. Auf diese Weise können die Komponentenfehler noch sicherer und genauer identifiziert werden. Eine räumliche Verteilung des akustischen Pegels bedeutet insbesondere eine Information derart, dass beim Einsatz einer Mehrzahl von Sensoren, insbesondere Schallsensoren und/oder Beschleunigungssensoren, ein bestimmter, an einem ersten Ort angeordneter Sensor einen anderen Pegel erfasst als ein zweiter, an einem zweiten, von dem ersten Ort verschiedenen Ort angeordneter Sensor. Insbesondere unter Heranziehung solcher zusätzlicher Informationen - bevorzugt im Sinne einer Und-Verknüpfung, können die Erkennungsgenauigkeiten deutlich erhöht werden.
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Besonders bevorzugt umfassen die Komponentendaten den spektralen Komponentenlagen zugeordnete Fehlerarten, die dann zugleich mit der identifizierten fehlerhaften Komponente ausgegeben werden können. Somit kann genau identifiziert werden, welcher Fehler auftritt und welcher Nacharbeitsumfang durchzuführen ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren für eine Mehrzahl von Betriebszuständen der Drehkomponentenanordnung durchgeführt wird, wobei jedem Betriebszustand eine verschiedene Auswahl von aktiven Komponenten aus der Mehrzahl drehbarer Komponenten zugeordnet ist. Wie bereits erläutert, sind in diesem Fall nicht in jedem Betriebszustand alle drehbaren Komponenten aktiv, sondern jeweils eine Auswahl.
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Bevorzugt werden alle drehbaren Komponenten der Drehkomponentenanordnung geprüft, indem das Verfahren für die Mehrzahl von Betriebszuständen der Drehkomponentenanordnung durchgeführt wird, insbesondere sukzessive solange, bis jede aktive Komponente zumindest an einem Betriebszustand, für den das Verfahren durchgeführt wurde, als aktive Komponente beteiligt war.
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In diesem Fall erfolgt im Rahmen des Verfahrens bevorzugt eine Identifikation der aktiven Komponenten für den momentanen Betriebszustand, sodass bekannt ist, welche der drehbaren Komponenten aktiv sind. Dies vereinfacht die nachfolgende Prüfung auf fehlerhafte Komponenten deutlich und beschleunigt das Verfahren.
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Besonders bevorzugt werden die aktiven Komponenten eines momentanen Betriebszustands anhand eines insbesondere hinterlegten Kinematikmodells der Drehkomponentenanordnung ermittelt. Dies erfolgt insbesondere rechnergestützt, besonders bevorzugt mithilfe wenigstens einer Methode aus dem Gebiet der künstlichen Intelligenz. Mithilfe des Kinematikmodells kann sicher und schnell für jeden Betriebszustand identifiziert werden, welche drehbaren Komponenten aktive Komponenten sind.
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Es ist bevorzugt möglich, dass zu jedem Betriebszustand die jeweiligen aktiven Komponenten fest in einer Datenbank hinterlegt sind, sodass diese bei der Durchführung des Verfahrens für den bestimmten Betriebszustand ausgelesen werden können.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren bei verschiedenen vorgegebenen Drehzahlen durchgeführt wird. Auf diese Weise kann die Erkennungsgenauigkeit weiter verbessert werden, da quasi eine Mehrpunktmessung durchgeführt wird.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren bei oder mit einem - kontinuierlichen oder diskreten - Drehzahlverlauf durchgeführt werden, insbesondere einem Drehzahlhochlauf mit ansteigender Drehzahl oder einem Drehlherunterlauf mit absteigender Drehzahl.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als akustisches Spektrum ein Ordnungsspektrum ermittelt wird, wobei als spektrale Lagen und/oder als spektrale Komponentenlagen Ordnungen des Ordnungsspektrums verwendet werden. Beim Ordnungsspektrum wird in für sich genommen bekannter Weise das akustische Signal, das heißt der akustische Pegel, über einer Achse aufgetragen, welche eine Grunddrehzahl sowie Vielfache der Grunddrehzahl ausweist. Die einzelnen Ordnungen sind dabei Vielfache der Grunddrehzahl. Diese Vorgehensweise wird auch als Ordnungsanalyse bezeichnet, wobei insbesondere der Energiegehalt eines Geräuschs nicht über der Frequenz, sondern über der Ordnung aufgetragen wird. Wird beispielsweise eine Eingangswelle einer Drehkomponentenanordnung mit 50 1/s gedreht, liegt die erste Ordnung bei 50 Hz, die zweite Ordnung bei 100 Hz, die dritte Ordnung bei 150 Hz, und so weiter.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das akustische Spektrum als Körperschallspektrum oder als Luftschallspektrum aufgenommen wird. Bevorzugt erfolgt dies mit wenigstens einem Schallsensor, wobei der Schallsensor insbesondere als Körperschallsensor oder als Luftschallsensor, insbesondere als Mikrophon, ausgebildet sein kann.
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Besonders bevorzugt wird das akustische Spektrum mit einer Mehrzahl von Sensoren, insbesondere Schall- und/oder Beschleunigungssensoren, aufgenommen, wobei die verschiedenen Sensoren an verschiedenen Positionen relativ zu der Drehkomponentenanordnung angeordnet sind. Auf diese Weise kann insbesondere eine räumliche Verteilung eines akustischen Pegels, das heißt insbesondere eine Aufteilung des Energiegehalts des akustischen Pegels auf die verschiedenen Sensoren, erfasst und in den Vergleich mit den Komponentendaten mit einbezogen werden, wobei die Komponentendaten - wie zuvor bereits erläutert - entsprechende Informationen beziehungsweise Zuordnungen solcher räumlicher Verteilungen zu spektralen Komponentenlagen und bekannten Komponentenauffälligkeiten umfassen.
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Besonders bevorzugt werden drei an verschiedenen Positionen vorgesehene Körperschallsensoren zur Durchführung des Verfahrens verwendet.
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Insbesondere wird bevorzugt ein akustischer Pegel pro Sensor und spektraler Lage zur Identifikation der fehlerhaften Komponenten herangezogen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Komponentendaten auf der Grundlage jeder positiven Prüfung einer Drehkomponentenanordnung ergänzt werden. Unter einer positiven Prüfung wird dabei eine Prüfung verstanden, bei der wenigstens eine fehlerhafte Komponente identifiziert wird. Wird eine fehlerhafte Komponente identifiziert, wird erfasst, bei welcher spektralen Komponentenlage der fehlerhaften Komponente eine Überhöhung des akustischen Pegels aufgetreten ist, und diese Information wird der spektralen Komponentenlage zugeordnet. Wird außerdem der Fehler an der fehlerhaften Komponente identifiziert, wird bevorzugt dieser spezifische Fehler ebenfalls der entsprechenden spektralen Komponentenlage zugeordnet. Auf diese Weise werden die Komponentendaten stets aktualisiert und ergänzt, sodass das Verfahren mit der Zeit sicherer und genauer wird. Die Ergänzung kann manuell erfolgen. Es ist aber auch möglich, dass die Ergänzung automatisch erfolgt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Komponentendaten statistisch gewichtet sind oder statistisch gewichtet werden. Eine solche statistische Gewichtung erlaubt eine noch genauere und sicherere Identifikation fehlerhafter Komponenten. Insbesondere können die Komponentendaten nach einer Fehlerhäufigkeit und/oder nach einer Fehleraktualität statistisch gewichtet werden. Liefert dann auch der Vergleich der in dem Prüfbereich liegenden spektralen Komponentenlagen mit den Komponentendaten kein eindeutiges Ergebnis, kann die statistische Gewichtung herangezogen werden, um die tatsächlich fehlerhafte Komponente mit höherer Wahrscheinlichkeit zu identifizieren.
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Unter einer Fehlerhäufigkeit wird dabei verstanden, mit welcher relativen Häufigkeit im Vergleich zu der Gesamtzahl der Fehler der drehbaren Komponenten der Drehkomponentenanordnung eine bestimmte drehbare Komponente tatsächlich fehlerhaft ist. Auf diese Weise kann eine Art „Verursacherranking“ für Fehler an der Drehkomponentenanordnung bezüglich der verschiedenen drehbaren Komponenten erstellt werden.
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Unter einer Fehleraktualität wird insbesondere verstanden, wie groß ein Zeitabstand zu einem letzten Auftreten eines Fehlers einer bestimmten drehbaren Komponente ist. Komponentendaten von drehbaren Komponenten, die seit längerer Zeit keinen Fehler mehr gezeigt haben, können dann geringer gewichtet werden als Komponentendaten solcher Komponenten, die aktuell mit Problemen in Erscheinung treten. Auf diese Weise können Entwicklungen, Trends und Tendenzen in der Fertigung berücksichtigt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist schließlich vorgesehen, dass als Drehkomponentenanordnung ein Getriebe, insbesondere ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, geprüft wird. Insbesondere bei der Prüfung von Getrieben verwirklichen sich die zuvor beschriebenen Vorteile des Verfahrens.
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Zur Erfindung gehört auch ein Prüfstand, der eingerichtet ist zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
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Besonders bevorzugt weist der Prüfstand eine Recheneinrichtung auf, die eingerichtet ist zur Durchführung des Verfahrens.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Prüfen einer eine Mehrzahl drehbarer Komponenten aufweisenden Drehkomponentenanordnung.
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Dabei wird in einem ersten Schritt S1 ein Betriebszustand für die Drehkomponentenanordnung ausgewählt, in dem bestimmte drehbare Komponenten als aktive Komponenten drehen oder gedreht werden. Die Drehkomponentenanordnung weist insoweit insbesondere eine Mehrzahl von Betriebszuständen auf, wobei jedem Betriebszustand eine verschiedene Auswahl von aktiven Komponenten aus der Mehrzahl drehbarer Komponenten zugeordnet ist. Das Verfahren wird bevorzugt sukzessive für verschiedene Betriebszustände der Drehkomponentenanordnung durchgeführt, insbesondere solange, bis jede der drehbaren Komponenten zumindest einmal als aktive Komponente an einem Betriebszustand beteiligt war, der im Rahmen des Verfahrens geprüft wurde.
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In einem zweiten Schritt S2 werden die in dem ausgewählten Betriebszustand aktiven Komponenten identifiziert. Insbesondere werden die aktiven Komponenten des momentanen Betriebszustands anhand eines Kinematikmodells der Drehkomponentenanordnung ermittelt.
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In einem dritten Schritt S3 wird die Drehkomponentenanordnung in dem ausgewählten Betriebszustand gedreht, nämlich mit wenigstens einer vorgegebenen Drehzahl. Auf diese Weise drehen sich diejenigen drehbaren Komponenten als aktive Komponenten, die dem momentanen Betriebszustand zugeordnet sind.
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In einem vierten Schritt S4 wird während des Drehens der Drehkomponentenanordnung ein akustisches Spektrum der aktiven Komponenten aufgenommen, und es wird geprüft, ob ein akustischer Pegel in einem Prüfbereich des akustischen Spektrums einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Der Prüfbereich wird vorzugsweise in Abhängigkeit von den in dem zweiten Schritt identifizierten aktiven Komponenten festgelegt.
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Ist dies nicht der Fall, kann das Verfahren in diesem vierten Schritt S4 enden und dann gegebenenfalls in dem ersten Schritt S1 bei einem neuen Betriebszustand erneut beginnen, oder gegebenenfalls bei dem dritten Schritt S3 mit der Auswahl einer neuen Drehzahl fortgesetzt werden.
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Wird allerdings bei wenigstens einer spektralen Lage ein akustischer Pegel identifiziert, der den bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird in einem fünften Schritt S5 die im Folgenden erläuterte Untersuchung des Prüfbereichs gestartet:
- In einem sechsten Schritt S6 wird der Prüfbereich mit vorgegebenen spektralen Komponentenlagen der aktiven Komponenten verglichen.
- In einem siebten Schritt S7 wird geprüft, ob mehr als eine aktive Komponente eine spektrale Komponentenlage aufweist, die in den Prüfbereich fällt. Ist dies nicht der Fall, wird bevorzugt in einem achten Schritt S8 die einzige aufgefundene aktive Komponente, von der eine spektrale Komponentenlage in den Prüfbereich fällt, als fehlerhafte Komponente identifiziert.
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Es ist möglich, dass auch in diesem Fall die spektrale Komponentenlage der aktiven Komponente mit Komponentendaten verglichen wird, die eine Zuordnung spektraler Komponentenlagen zu bekannten Komponentenfehlern umfassen, insbesondere um eine Fehlerart des Fehlers der identifizierten Komponente zu bestimmen.
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Wird dagegen in dem siebten Schritt S7 festgestellt, dass eine Mehrzahl spektraler Komponentenlagen mehrere aktiver Komponenten in den Prüfbereich fällt, sodass diese aktiven Komponenten als potentiell fehlerhaft identifiziert werden, erfolgt in einem neunten Schritt S9 ein Vergleich der in dem Prüfbereich liegenden spektralen Komponentenlagen mit Komponentendaten, die eine Zuordnung spektraler Komponentenlagen zu bekannten Komponentenauffälligkeiten umfassen, und in einem zehnten Schritt S10 wird eine fehlerhafte Komponente aus diesen aktiven Komponenten anhand des Vergleichs identifiziert.
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Als akustisches Spektrum wird im Rahmen des Verfahrens bevorzugt ein Ordnungsspektrum ermittelt, wobei als spektrale Lagen und/oder spektrale Komponentenlagen Ordnungen des Ordnungsspektrums verwendet werden.
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Das akustische Spektrum wird bevorzugt als Körperschallspektrum oder als Luftschallspektrum, vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Schallsensoren an verschiedenen Positionen relativ zu der Drehkomponentenanordnung, aufgenommen.
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Vorzugsweise werden in einem elften Schritt S11 die Komponentendaten auf der Grundlage der Identifizierung der wenigstens einen fehlerhaften Komponente ergänzt. Auf diese Weise lernt das Verfahren fortlaufend selbst und wird dadurch sicherer und genauer.
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Vorzugsweise werden in einem zwölften Schritt S12 die Komponentendaten statistisch gewichtet, insbesondere nach einer Fehlerhäufigkeit und/oder nach einer Fehleraktualität. Dabei kann bei jedem Durchlauf des Verfahrens die Fehlerhäufigkeit und/oder die Fehleraktualität neu bestimmt und zur Gewichtung der Komponentendaten herangezogen werden. Dies muss allerdings nicht zwingend nach jedem Durchlauf des Verfahrens durchgeführt werden, sondern kann vielmehr auch in bestimmten zeitlichen Abständen, unregelmäßig, nach einer bestimmten Zahl von Durchläufen, oder in anderer Weise durchgeführt werden. Auch ist es möglich, dass bereits zu Beginn des Verfahrens im Vorhinein statistisch gewichtete Komponentendaten verwendet werden.
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Das Verfahren wird bevorzugt bei verschiedenen vorgegebenen Drehzahlen - sukzessive nacheinander für jede der verschiedenen vorgegebenen Drehzahlen - durchgeführt.
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Besonders bevorzugt wird als Drehkomponentenanordnung ein Getriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, geprüft.
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Mit dem hier vorgestellten Verfahren kann im Fall eines Fehlers einer Drehkomponentenanordnung, insbesondere eines Getriebefehlers, mit geringem Aufwand das für den Fehler verantwortliche Bauteil zumindest mit größter Sicherheit ermittelt werden. Hierzu werden aus einem in einem Computer gespeicherten Kinematikmodell nur die aktiven Bauteile ausgelesen, wobei bezüglich der aktiven Bauteile eine Geräuschmessung in Abhängigkeit der Drehzahl erfolgt, wobei ein Ordnungsspektrum in Abhängigkeit von der Lautstärke aufgenommen wird, wobei bei einem Überschreiten eines vordefinierten Lautstärkepegels der entsprechende Ordnungsbereich ausgefiltert wird, welcher mit den von den aktiven Bauteilen erzeugbaren Ordnungen verglichen wird, wobei bei mehreren Bauteilen mit gleichem Ordnungsbereich ein Abgleich mit einer Datenmatrix erfolgt, die Daten früherer Erwartungswerte bei fehlerhaften Bauteilen bezüglich der Lautstärke hinsichtlich ihrer Ordnungen aufweist, und dass bei Übereinstimmung das zumindest eine Bauteil als fehlerhaft identifiziert wird.
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Mithilfe des hier vorgeschlagenen Verfahrens können menschliche Einflüsse bei der Prüfung von Drehkomponentenanordnungen minimiert werden. Fehlinterpretationen von Prüfstandsberichten hinsichtlich Ursachen und Nacharbeitsmaßnahmen werden vermieden, sodass Fachkräfte gezielt eingesetzt werden können. Zudem können auf diese Weise Qualitätsdaten katalogisiert und digitalisiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015206194 A1 [0002]
