DE19723728C2

DE19723728C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Haft-Gleit-Bewegungen

Info

Publication number: DE19723728C2
Application number: DE19723728A
Authority: DE
Inventors: Akira Ohtsuka; Chosei Kaseda
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1997-05-31
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2017-06-01
Also published as: JPH1047313A; JP3254624B2; DE19723728A1; US5750879A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung des Auftretens von abnormalen Haft-Gleit-Bewegungen (stick-slip) eines im Normalfall gleitend bewegbaren Teils und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Auftretens von abnormalen Haft-Gleit-Bewe gungen eines im Normalfall gleitend bewegbaren Teils, auch als Ruckgleiten oder ruckendes Gleiten zu bezeichnen, beim Betrieb einer Vorrichtung, die eine gleitfähige Oberfläche mit einem Reibberührungsabschnitt hat, wie beispielsweise ein Steuerventil oder ein Gasregler, und zwar, um dabei eine Fehlerdiagnose auszuführen.

Fehlerdiagnosen bei Steuerventilen oder Gasreglern können durchgeführt werden, indem man ein Haft-Gleiten des gleitfähigen Abschnitts einer solchen Vorrichtung feststellt bzw. ermit telt. Wie beispielsweise in Fig. 10 gezeigt, wird ein Haft-Gleiten in Abhängigkeit von dem Zustand eines gleitfähigen Berührungsabschnitts 43 zwischen einem Kolben 41 und einem Zylinder 42 hervorgerufen. Beispielsweise wird dieses Haft-Gleiten verursacht, wenn an dem gleitfähigen Berührungsabschnitt 43 eine Fremdsubstanz haftet. Haft-Gleiten kann deshalb festgestellt werden, indem man die Verlagerung des Kolbens 41 mit einem Verlagerungsmeß abschnitt 44 mißt und den Zustand der Verlagerung mit einem Haftüberwachungsabschnitt 45 überwacht.

Zunächst wird der Verlagerungszustand des Kolbens 41 durch den Verlagerungsmeßabschnitt 44 ermittelt, während der Kolben 41 antriebsbeaufschlagt wird. Wenn sich die Verlagerung über einen vorbestimmten Zeitabschnitt nicht verändert, während der Kolben 41 angetrieben wird, bestimmt der Haftüberwachungsabschnitt 45, daß ein Haft-Gleiten eingetreten ist. Fig. 11 zeigt die Verlagerung des gleitfähigen Abschnitts eines Steuerventils als Funktion der Zeit, und zwar bei Messung durch den Verlagerungsmeßabschnitt 44. Bei Bezugnahme auf Fig. 11 zeigt die ausgezogene Kurve einen Normalzustand, während die gestrichelte Kurve einen Zu stand zeigt, bei dem ein Haft- oder Ruckgleiten eingetreten ist. Wie in Fig. 11 gezeigt, ändert sich im Falle von Haft-Gleiten die Verlagerung des gleitfähigen Abschnitts nicht kontinuier lich über der Zeit.

Der Betriebszustand eines Systems wird auf diese Weise überwacht, während es angetrieben wird. Wenn der Haftüberwachungsabschnitt 45 feststellt, daß das System nicht für einen vor bestimmten Zeitabschnitt arbeitet, wie dies von der gestrichelten Kurve in Fig. 11 angedeutet ist, kann das Eintreten von Haft-Gleiten festgestellt bzw. ermittelt werden.

Die oben beschriebene konventionelle Technik der Haft-Gleit-Ermittlung basiert jedoch nicht auf einer Analyse von Ursache und Phänomen des Haft-Gleitens. Aus diesem Grund kann man mit der herkömmlichen Technik das Auftreten von Haft-Gleiten (Reibungsvibration), das von den Betriebsbedingungen für Gegenstände abhängig ist, die aufeinander gleiten, nicht er mitteln. Es gibt hier keine eindeutige Erläuterung für den Unterschied zwischen einem Fall, bei dem Haft-Gleiten nicht ermittelt werden kann, und einem Fall, bei dem das Haft-Gleiten ermittelt werden kann.

Bei einem vorgegebenen System entspricht das Haft-Gleiten einem Zustand, bei dem das System in kurzen Intervallen anhält, d. h. die Bewegung unterbricht. In der Praxis ändert sich im Falle des Haft-Gleitens die Haftzeit als Funktion von Parametern eines Mechanismus', der das Haft-Gleiten und die Betriebseingabe (Antrieb) verursacht, und daher variiert die Zeit der Nichtbewegung. Aus diesem Grund ist es schwierig, eine einheitliche Haftzeit festzulegen. Selbst wenn ein Überwachen mit einer festgelegten Zeit der Unbeweglichkeit durchgeführt wird, kann das Haft-Gleiten nicht zuverlässig ermittelt werden, wie dies oben beschrieben wurde.

Wie durch die gestrichelte Kurve in Fig. 11 angedeutet, gibt es im allgemeinen bei Normalbe trieb keine Möglichkeit, durch eine Maschinenreaktion eindeutig anzuzeigen, daß ein Haft- Gleiten erzeugt wird. Wenn jedoch ein Haft-Gleiten nicht in dem in Fig. 11 gezeigten Maß eintritt, ist es schwierig, ein solches Haft-Gleiten überhaupt festzustellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Haft-Gleit-Ermittlungsverfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen, die den Unterschied zwischen einem Zustand, in dem ein Haft-Gleiten verursacht wird, und einem Normalzustand quantitativ oder größenmäßig ausdrücken können.

Um das vorgenannte Ziel zu erreichen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Haft-Gleit- Bewegung-Ermittlungsverfahren vorgesehen, das folgende Schritte umfaßt:

Ermitteln der Verlagerung des Teils zu mehreren Zeitpunkten, Berechnung einer ersten Zu standsgröße des Bewegungsablaufs auf der Basis der ermittelten Verlagerungen, Berechnung einer zweiten Zustandsgröße des Bewegungsablaufs, die für den Normalfall des gleitend be wegten Teils mit der ersten Zustandsgröße in einer vorbekannten Beziehung steht, auf der Basis der ermittelten Verlagerungen, Schätzung oder Ableitung der zweiten Zustandsgröße aus der berechneten ersten Zustandsgröße anhand der vorbekannten Beziehung unter Voraus setzung des Normalfalls gleitender Bewegung, und Vergleich der berechneten zweiten Zu standsgröße mit der unter Voraussetzung des Normalfalls geschätzten oder abgeleiteten zwei ten Zustandsgröße und Ermittlung des Auftretens von abnormalen Haft-Gleit-Bewegungen auf der Basis des Vergleichsergebnisses.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen, die diverse Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wiederge ben, zeigt

Fig. 1A ein Diagramm, das einen Zustand wiedergibt, in dem kein Haft- Gleiten aufgetreten ist;

Fig. 1B ein Diagramm, das einen Zustand wiedergibt, in dem Haft- Gleiten aufgetreten ist,

Fig. 2 ein Blockschaubild, das die Anordnung einer Vorrichtung zur Ermittlung von Haft-Gleiten gemäß ersten und zweiten Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 3 ein Blockschaubild, das die Anordnung einer Vorrichtung zur Ermittlung von Haft-Gleiten gemäß einer dritten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung wiedergibt;

Fig. 4 ein Schaubild, das das Ergebnis zeigt, das man durch Messen des Zustands des Eintretens eines Haft-Gleitens unter Verwen dung einer Vorrichtung zur Ermittlung des Haft-Gleitens gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung er hält;

Fig. 5 ein Blockschaubild, das die Anordnung einer Vorrichtung zur Ermittlung des Haft-Gleitens gemäß einer fünften Ausführungs form der vorliegenden Erfindung wiedergibt;

Fig. 6 ein Blockschaubild, das die Anordnung einer Vorrichtung zur Ermittlung eines Haft-Gleitens gemäß einer sechsten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 7 ein Blockschaubild, das die Anordnung einer Vorrichtung zur Ermittlung des Haft-Gleitens gemäß einer siebten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 8A und 8b Histogramme, die jeweils die Verteilung der Frequenzen des Auftretens von Differenzgrößen erster Ordnung eines Verlage rungssignals, das von einem bewegbaren Teil erhalten wird, wiedergeben, das mit und ohne Haft-Gleiten in der Vorrichtung zur Ermittlung des Haft-Gleitens nach Fig. 7 hin und her gleitet;

Fig. 9 ein Diagramm, das das durch Messen des Zustands des Auftre tens von Haft-Gleiten unter Verwendung der Haft-Gleit-Ermitt lungsvorrichtung nach Fig. 7 erhaltene Ergebnis zeigt;

Fig. 10 eine Ansicht einer Anordnung einer herkömmlichen Haft-Gleit- Ermittlungsvorrichtung zur Ermittlung des Haft-Gleitens eines Kolbens, der einen gleitfähigen Berührungsabschnitt aufweist;

Fig. 11 ein Diagramm, das einen Zustand wiedergibt, bei dem Haft- Gleiten eingetreten ist; und

Fig. 12 ein Blockschaubild, das die schematische Anordnung einer Haft-Gleit-Ermittlungsvorrichtung zeigt, die ausgelegt ist, um die ermittelte Verlagerung eines bewegbaren Teils unter Ver wendung eines Computers zu verarbeiten.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Weitere Vorteile und Ausführungsformen oder -möglichkeiten der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen hervor.

Erste Ausführungsform

Zuerst wird die erste Ausführungsform kurz beschrieben. Wenn die Verlagerung eines beweg baren Teils, das einen gleitfähigen Berührungsabschnitt hat, der sich über die Zeit ändert, ge messen wird, kann man charakteristische Kurven wie die in Fig. 1A und 1B gezeigten erhal ten. Fig. 1A zeigt einen Normalzustand, und Fig. 1B einen Zustand, in dem Haft-Gleiten auf getreten ist.

Wie in Fig. 1B gezeigt, treten im Falle von Haft-Gleiten Komponenten hoher Frequenz in einem Signal zur Anzeige der Verlagerung des bewegbaren Teils auf. Wenn daher das Auftre ten der Komponenten hoher Frequenz durch Analysieren des Signals für die Anzeige der Ver lagerung des bewegbaren Teils durch Fourier-Transformation ermittelt werden kann, so kann das Auftreten von Haft-Gleiten bestimmt werden.

In diesem Fall können die Differentialquotienten erster Ordnung der Verlagerung zu einer gegebenen Zeit t durch die Gleichung (1) dargestellt werden. Gleichermaßen werden die Differentialquotienten zweiter Ordnung der Verlagerung bei einer Zeit t durch Gleichung (2) wiedergegeben. Es sei darauf hingewiesen, daß die Gleichungen (1) und (2) in komplexer Form ausgedrückt sind, worin a die Amplitude, ω die Winkelfrequenz und j die imaginäre Einheit darstellen.

Gemäß den obigen Gleichungen können bekannte Parseval-Gleichungen (3) und (4) aufge stellt werden

Die Beziehung zwischen den Differentialgrößen bzw. -werten erster und zweiter Ordnung der Verlagerung kann daher durch folgende Gleichung (5) ausgedrückt werden:

worin |a_ω|² = α_ω das Leistungsspektrum (Spektrum des Betragsquadrates) des Differential signals erster Ordnung der Verlagerung und ω² = W ist.

Gemäß Gleichung (5) entspricht der durch Dividieren einer Diffenrentialgröße zweiter Ord nung der Verlagerung durch eine Differentialgröße erster Ordnung erhaltene Wert einem Schwerpunkt des modifizierten Leistungsspektrums eines Differentialsignals erster Ordnung der Verlagerung im Hinblick auf eine Achse W. Mit anderen Worten erhält man, wenn eine Änderung in der Beziehung zwischen den Differentialwerten zweiter und erster Ordnung der Verlagerung eintritt, eine Änderung hinsichtlich des obigen Schwerpunktes.

Wenn Haft-Gleiten eintritt, erscheinen in dem ermittelten Verlagerungssignal Komponenten hoher Frequenz, wobei sich infolgedessen der Schwerpunkt ändert. Wenn man daher eine Änderung in der Beziehung zwischen den Differentialwerten zweiter und erster Ordnung der Verlagerung erhält, kann das Auftreten eines Haft-Gleitens festgestellt werden.

Im folgenden wird die Ermittlung der Haft-Gleit-Bewegung gemäß der vorliegenden Erfin dung beschrieben.

Fig. 2 zeigt die Anordung einer Vorrichtung zur Ermittlung eines Haft-Gleitens gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 bezeich net Bezugszeichen 142 einen Zylinder; 141 einen Kolben als bewegbares Teil mit einem gleit fähigen Berührungsabschnitt 143, der sich in Gleitberührung mit der inneren Wandung des Zylinders 142 befindet; 1 einen Verlagerungsermittlungabschnitt zum Messen der Verlage rung des Kolbens 141; 2 einen Differential-Berechnung-Abschnitt erster Ordnung zur Berech nung der Differentiale erster Ordnung der festgestellten Verlagerung; und 3 einen Differen tial-Berechnung-Abschnitt zweiter Ordnung zur Berechnung der Differentialquotienten zwei ter Ordnung der festgestellten Verlagerung.

Es bezeichnet Bezugszeichen 4 einen Kenngrößen-Speicherabschnitt, in dem die Beziehung (Kenngrößen-Ausdruck) zwischen den Differentialwerten erster und zweiter Ordnung im nor malen Gleitzustand, die man im voraus erhalten hat, gespeichert werden; Bezugszeichen 5 einen Abschätzabschnitt für einen Differentialwert zweiter Ordnung zum Berechnen eines ge schätzten Differentialwerts zweiter Ordnung aus einem Differentialwert erster Ordnung, der durch den Berechnungsabschnitt 2 für das Differential erster Ordnung unter Verwendung des in dem Kenngrößen-Speicherabschnitt 4 gespeicherten Kenngrößen-Ausdruck errechnet wird; und Bezugszeichen 6 einen Diagnose-Berechnungsabschnitt zum Vergleichen des von dem Schätzabschnitt 5 für den Differentialwert zweiter Ordnung berechneten geschätzten Differen tialwerts zweiter Ordnung mit dem von dem Berechnungsabschnitt 3 für das Differential zweiter Ordnung berechneten aktuellen Differentialwert zweiter Ordnung sowie zum Erhalten des Differenzgrades.

Zunächst einmal erzielt Berechnungsabschnitt 2 für Differentialquotienten erster Ordnung die Differentialwerte erster Ordnung eines Verlagerungssignals, das durch Messen einer Verlage rung x des Kolbens 141 als Quadratsumme in einer Zeit T erhalten wird, wie dies durch Glei chung (6) dargestellt ist:

wobei der Differentialwert erster Ordnung bei einer Zeit t ist.

Der Berechnungsabschnitt 3 für Differentialquotienten zweiter Ordnung erzielt die Differen tialwerte zweiter Ordnung des Verlagerungssignals als Quadratsumme in der Zeit T, und zwar dargestellt durch Gleichung:

wobei der Differentialwert zweiter Ordnung (Ableitung) zur Zeit t ist.

Der Kenngrößen-Speicherabschnitt 4 speichert einen durch eine lineare Approximation mit zwei Konstanten A und B erhaltenen Kenngrößen-Ausdruck, wie Gleichung (8) als einfach sten Ausdruck, als die Beziehung (Kenngrößen-Ausdruck) zwischen den Differentialquotien ten erster und zweiter Ordnung eines Verlagerungssignals bei normalem Gleitzustand.

Der Schätzabschnitt 5 für den Differentialwert zweiter Ordnung schätzt einen Differentialwert zweiter Ordnung aus dem Differentialwert erster Ordnung, erhalten aus dem Meßwert, unter Benutzung der Gleichung (8) als Kenngrößen-Ausdruck. Der Diagnose-Berechnungsabschnitt 6 erzielt die Differenz zwischen dem geschätzten Differentialwert zweiter Ordnung und dem aktuellen Differentialwert zweiter Ordnung unter Verwendung von Gleichung (9):

Wie oben beschrieben, wird gemäß der ersten Ausführungsform ein geschätzter Differential wert zweiter Ordnung auf der Basis eines Differentialwerts erster Ordnung eines Verlage rungssignals erhalten, und der geschätzte Differentialwert zweiter Ordnung wird mit dem aktuellen Differentialwert zweiter Ordnung, den man durch die Verlagerung des Kolbens 141 erhalten hat, verglichen. Wenn die Differenz Eτ zwischen den zwei Werten größer als ein vorbestimmter Wert ist, wird festgestellt, daß ein Haft-Gleiten aufgetreten ist. Mit anderen Worten wird, um die Aufmerksamkeit auf die Differenz E_τ zwischen dem geschätzten Dif ferentialwert zweiter Ordnung und dem aktuellen Differentialwert zweiter Ordnung, erhalten aus der Verlagerung des Gegenstandes, zu richten, die Aufmerksamkeit auf eine Änderung in der Beziehung zwischen dem Differentialwert zweiter Ordnung der Verlagerung und dem Differentialwert erster Ordnung, wie obenstehend beschrieben, gelenkt.

Bei der ersten, oben beschriebenen Ausführungsform wird ein Differentialwert zweiter Ord nung geschätzt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann ein Differentialwert erster Ordnung aus einem Differentialwert zweiter Ordnung ge schätzt werden, und der geschätzte Differentialwert erster Ordnung kann mit dem aktuellen Differentialwert erster Ordnung, erhalten aus der Verlagerung des Gegenstandes, verglichen werden.

Zweite Ausführungsform

Bei der ersten Ausführungsform erhält man die Differentialwerte erster und zweiter Ordnung eines Verlagerungssignals unter Verwendung der Gleichungen (6) und (7). Diese Werte kann man jedoch auch unter Verwendung von Gleichungen (10) und (11) erhalten:

Dritte Ausführungsform

Bei den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen ist das erhaltene Verlage rungssignal ein Analogsignal. Im folgenden wird ein Fall beschrieben, bei dem das Verlage rungssignal ein Digitalsignal ist. Bei der folgenden Ausführungsform wird die Verlagerung des Kolbens 141 in Fig. 2 durch einen Verlagerungsermittlungsabschnitt festgestellt.

Fig. 3 zeigt die Anordnung einer Vorrichtung zur Ermittlung einer Haft-Gleit-Bewegung ge mäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der ersten, oben beschrie benen Ausführungsform, wie sie durch die Gleichungen (6) und (7) angedeutet ist, erhält man Differentialwerte erster und zweiter Ordnung aus dem Verlagerungssignal, das man durch Differenzieren eines erhaltenen Analog-Verlagerungssignals erhält.

Wenn das Verlagerungssignal, das man durch einen Ermittlungsabschnitt 101 für die Verlage rung erhält, ein Digitalsignal ist, berechnen jedoch, wie in Fig. 3 gezeigt, Berechnungsab schnitte 102 und 103 für Differenzen erster und zweiter Ordnung Differenzwerte erster und zweiter Ordnung entsprechend den Differentialwerten erster und zweiter Ordnung, und zwar unter Verwendung von Gleichungen (12) und (13):

wobei δx die Differenz zwischen den Werten x in Δt ist, was man durch Gleichung (14) erhält:

δx_t = x_t+Δt - x_t (14)

Bei der dritten Ausführungsform gilt der Kenngrößen-Ausdruck, gespeichert in einem Kenn größen-Speicherabschnitt 104, und zwar entsprechend Gleichung (8), wie in der ersten Aus führungsform verwendet, die Gleichung (15):

= A . + B (15)

Ein Schätzabschnitt 105 für Differenzwerte zweiter Ordnung berechnet einen geschätzten Dif ferenzwert zweiter Ordnung aus einem Differenzwert erster Ordnung, erhalten nach Glei chung (12), gemäß Gleichung (15). Der Differenz-Berechnungsabschnitt 103 zweiter Ord nung berechnet einen Differenzwert zweiter Ordnung aus dem tatsächlichen Meßwert unter Verwendung der Gleichung (13). Ein Diagnose-Berechnungsabschnitt 106 erzielt dann die Differenz E_τ zwischen dem berechneten Differenzwert zweiter Ordnung und dem geschätzten Differenzwert zweiter Ordnung. Wenn beispielsweise die Differenz E_τ größer als ein vorbe stimmter Wert ist, so bestimmt der Diagnose-Berechnungsabschnitt 106, daß ein Haft-Gleiten eingetreten ist.

Bei der dritten Ausführungsform kann ebenfalls ein geschätzter Differenzwert erster Ordnung invers aus dem Differenzwert zweiter Ordnung, erhalten durch Gleichung (13), unter Verwen dung von Gleichung (15) errechnet werden, und der invers berechnete geschätzte Differenz wert erster Ordnung kann mit einem durch Gleichung (12) erhaltenen aktuellen Differenzwert erster Ordnung verglichen werden.

Vierte Ausführungsform

Bei der dritten Ausführungsform werden jeweils Quadratsummen gemäß Gleichungen (12) und (13) erhalten. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispiels weise können die Summe der Differenzwerte erster Ordnung und die Summe der Differenz werte zweiter Ordnung unter Verwendung von Gleichungen (16) bzw. (17) berechnet werden, und zwar wie folgt:

In diesem Fall wird ein geschätzter Differenzwert zweiter Ordnung aus dem durch Gleichung (16) erhaltenen Wert unter Verwendung von Gleichung (15) berechnet. Der Differenzwert zweiter Ordnung wird aus dem aktuellen Meßwert unter Verwendung von Gleichung (17) berechnet. Man erhält einen Differenzwert E_τ zwischen dem Differenzwert zweiter Ordnung und dem geschätzten Differenzwert zweiter Ordnung. Falls die Differenz Eτ größer als ein vorbestimmter Wert ist, wird bestimmt, daß eine Haft-Gleit-Bewegung eingetreten ist.

Fig. 4 zeigt Charakteristiken bzw. Kenngrößen, die das Resultat aufzeigen, das man durch Messen des Zustandes des Eintretens einer Haft-Gleit-Bewegung unter Verwendung von Gleichungen (16), (17) und (15) erhält. In Fig. 4 zeigt die ausgezogene Linie einen Kenn größen-Ausdruck als durch eine lineare Approximation der Gleichung (15) erhaltenes Muster oder Modell, und die zwei gestrichelten Linien zeigen den Fehlerbereich ±σ in diesem Mo dell. Die ausgezogene Linie zeigt den Zustand der geschätzten Differenzwerte zweiter Ord nung, berechnet aus den Differenzwerten erster Ordnung unter Verwendung von Gleichung (15). Nimmt man einmal an, daß an den Koordinaten, die von den Differenzwerten erster und zweiter Ordnung, berechnet aus den Meßwerten, angedeutet sind, ein Punkt aufgetragen wird, so deutet der Abstand von dem aufgetragenen Punkt zur ausgezogenen Linie die oben be schriebene Differenz E_τ an.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 zeigt "o" die Beziehung zwischen den durch Messung in einem Normalzustand erhaltenen Differenzwerten erster und zweiter Ordnung, wohingegen "*" die Beziehung zwischen den durch Messen in einem bei aufgetretener Haft-Gleit-Bewegung ge gebenen Zustand erhaltenen Differenzwerten erster und zweiter Ordnung andeuten. Mit ande ren Worten kann man, wenn der die Beziehung zwischen den durch Messen erhaltenen Diffe renzwerten erster und zweiter Ordnung andeutende Punkt stark von dem durch die zwei ge strichelten Linien bestimmten Bereich abweicht, feststellen, daß in der Tat Haft-Gleiten statt gefunden hat.

Fünfte Ausführungsform

Bei den oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen wird aus der ersten Zu standsgröße, die von einem ermittelten Verlagerungssignal unter Verwendung einer vorbe reiteten Beziehung in einem normalen Zustand berechnet ist, eine zweite Zustandsgröße ge schätzt, wodurch man eine geschätzte Zustandsgröße berechnen kann. Man erhält den Unter schied zwischen der berechneten geschätzten Zustandsgröße und der zweiten Zustandsgröße, die man aus dem Verlagerungssignal erhält. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hier auf beschränkt. Beispielsweise kann man einen Zustand, bei dem eine Haftgleit-Bewegung eingetreten ist, durch Vergleich der vorbereiteten Beziehung in einem normalen Zustand mit der Beziehung zwischen ersten und zweiten Zustandsgrößen, die man von dem ermittelten Verlagerungssignal erhalten hat, ermitteln.

Fig. 5 zeigt die Anordnung einer Vorrichtung zur Haft-Gleit-Ermittlung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 5 ebenso wie in der ersten Ausfüh rungsform gezeigt, rechnet ein Rechenabschnitt 202 für ein Differentialquotienten erster Ord nung einen Differentialwert erster Ordnung einer Verlagerung als ersten Zustandswert aus dem Verlagerungssignal, das man durch einen Verlagerungsermittlungsabschnitt 201 erhält. Ein Differentialquotienten-Berechnungsabschnitt 203 zweiter Ordnung berechnet einen Dif ferentialwert zweiter Ordnung der Verlagerung als eine zweite Zustandsgenauigkeit aus der Verlagerung, die von dem die Verlagerung ermittelnden Abschnitt 201 wie in der ersten Aus führungsform festgestellt wurde. Die Beziehung zwischen den ersten und zweiten Zustands größen im normalen Zustand wird in einem Speicherabschnitt 204 für Kenngrößen gespei chert. Ein Diagnose-Berechnungsabschnitt 206 erzielt die Beziehung zwischen der von dem Differentialquotienten-Berechnungsabschnitt 202 erster Ordnung berechneten ersten Zu standsgröße und der durch den Differentialquotienten-Berechnungsabschnitt 203 berechneten zweiten Zustandsgröße, vergleicht das erhaltene Resultat mit der in dem Kenngrößen-Spei cherabschnitt 204 gespeicherten Beziehung und stellt damit das Auftreten von Haft-Gleiten fest.

Bei der fünften Ausführungsform werden ein Differentialwert erster Ordnung eines ermittel ten Verlagerungssignals als erste Zustandsgröße und der Differentialwert zweiter Ordnung des ermittelten Verlagerungssignals als zweite Zustandsgröße verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können ein Differenzwert erster Ordnung eines ermittelten Verlagerungssignals als erste Zustandsgröße und der Differenzwert zweiter Ordnung des ermittelten Verlagerungssignals als zweite Zustandsgröße verwendet werden.

Sechste Ausführungsform

In den oben beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsformen erhält man den Schwerpunkt (Gleichgewichts- oder Mittelpunkt) des (modifizierten) Leistungs- bzw. Betragsspektrums des Differentialsignals erster Ordnung der Verlagerung des gleitfähigen Kontaktabschnitts 43, und das Auftreten von Haft-Gleiten wird auf der Basis einer Änderung des Schwer punktes festgestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispiels weise kann das Auftreten von Haft-Gleiten auch auf der Basis der Beziehung zwischen dem Durchschnitt der absoluten Werte der Differenzwerte erster Ordnung des Verlagerungssig nals, erhalten von dem hin und her gleitenden Kolben 141, und dem Durchschnitt der Quadra te der Differenzwerte erster Ordnung ermittelt werden.

Die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnah me auf Fig. 6 beschrieben. Bei diesem Beispiel der Fig. 6 mißt ein Verlagerungs-Ermittlungs abschnitt 301 eine Verlagerung x eines Kolbens 141, der, wie in Fig. 2 gezeigt, einen gleit fähigen Berührungsabschnitt 143 aufweist, während eine Vorrichtung, für die das Auftreten von Reibungsvibrationen überwacht wird, arbeitet, und gibt ein Verlagerungssignal ab. Bei Empfang dieses Verlagerungssignals erhält ein Differentialquotienten-Berechnungsabschnitt 311 die Differenzwerte erster Ordnung des Verlagerungssignals in einer Zeit t. Es sei darauf hingewiesen, daß ein Differenzwert δx erster Ordnung die Differenz zwischen den Werten x in Δt1 bildet und durch Gleichung (18) erhalten wird:

δx_t = x_t+Δt1 - x_t (18)

Danach addiert ein erster Berechnungsabschnitt 312 für die Gesamtsumme die zu einer Zeit τ durch den Differentialquotienten-Berechnungsabschnitt 311 erhaltenen Differenzwerte erster Ordnung zu einer Summe S₁' in einem Zeitinvertall (m - 1)Δt2, die in einem ersten Speicher abschnitt 314 für die Gesamtsumme gespeichert wird, wodurch man eine Summe S₁ der Dif ferenzwerte erster Ordnung zu einer Zeit τ erhält.

S₁ = S₁' + |δx_τ| (19)

wobei δx_τ der Differenzwert erster Ordnung zur Zeit τ ist.

Es sei darauf hingeweisen, daß Δt2 das Intervall darstellt, während dessen die Berechnung der Gesamtsumme ausgeführt wird. Dieses Ausführungsinvervall Δt2 für die Gesamtsummenbe rechnung kann ein gleichbleibendes Intervall sein. Bei der sechsten Ausführungsform ist das Ausführungsintervall Δt2 für die Gesamtsummenberechnung ein gleichbleibendes Intervall. Außerdem stellt m die Anzahl dar, wie oft die Gesamtsummenberechnung durchgeführt wird, und die Summe S₁', die in dem ersten Speicherabschnitt 314 für die Gesamtsumme gespei chert ist, wird durch Gleichung (20) bestimmt:

Die Summe der Differenzwerte erster Ordnung, die man von dem ersten Berechnungsab schnitt 312 für die Gesamtsumme erhält, wird in dem ersten Speicherabschnitt 314 für die Gesamtsumme gespeichert. Zur gleichen Zeit addiert ein zweiter Berechnungsabschnitt 313 für die Gesamtsumme die Quadrate der Differenzwerte erster Ordnung, die man zur Zeit τ von dem Differentialquotienten-Berechnungsabschnitt 311 erhalten hat, zu einer Quadratsum me S₂' in (m - 1)Δt2, gespeichert in einem zweiten Gesamtsumme-Speicherabschnitt 315, wodurch man die Quadratsumme S₂ der Differenzwerte erster Ordnung zur Zeit τ erhält, wie dies von Gleichung (21) gezeigt wird:

S₂ = S₂' + (δx_τ)² (21)

Es ist darauf hinzuweisen, daß die in dem zweiten Gesamtsumme-Speicherabschnitt 315 ge speicherte Quadratsumme S₂' durch die Gleichung (22) gegeben ist:

Die Quadratsumme der durch den zweiten Gesamtsumme-Berechnungsabschnitt 313 erhalte nen Differenzwerte erster Ordnung wird in dem zweiten Gesamtsumme-Speicherabschnitt 315 gespeichert.

Wenn die Anzahl (m) der Gesamtsummenberechnungen in dem ersten Gesamtsummen-Be rechnungsabschnitt 312 ausgeführt ist und der zweite Gesamtsummen-Berechnungsabschnitt 313 eine vorbestimmte Anzahl N oder mehr aufweist, oder wenn die Gesamtsummen-Berech nungsdurchführungszeit T = mΔt2 eine vorbestimmte Zeit T0 oder mehr annimmt, ist die Durchführung der Gesamtsummenberechnung vollständig. In der folgenden Beschreibung wird das Ende der Durchführung der Gesamtsummenberechnung auf der Basis einer vorbe stimmten Anzahl N Male bestimmt.

Wenn das Durchführen der Gesamtsummenberechnung vollständig ist, nimmt ein erster Durchschnittsberechnungsabschnitt 316 eine erste Zustandsgröße oder -quantität an, die der Durchschnitt der Differenzwerte erster Ordnung der Verlagerung ist, und zwar aus der Sum me der Differenzwerte erster Ordnung, gespeichert in dem ersten Gesamtsumme-Speicherab schnitt 314. Die Zahl N der Berechnungen der Gesamtsume wird durchgeführt, und zwar ge mäß Gleichungen (23) oder (24):

Ein zweiter Durchschnitt-Berechnungsabschnitt 317 weist eine zweite Zustandsgröße oder -quantität auf bzw. nimmt diese ein, die der Durchschnitt der Quadrate der Differenzwerte erster Ordnung der Verlagerung ist, und zwar von der Quadratsumme der Differenzwerte erster Ordnung, gespeichert in dem zweiten Gesamtsumme-Speicherabschnitt 315, und die Anzahl N der Gesamtsumme-Berechnungen wird gemäß Gleichungen (25) oder (26) durch geführt:

Wenn die erste Zustandsgröße durch Gleichung (23) erhalten werden soll, wird die zweite Zustandsgröße durch Gleichung (25) ermittelt. Wenn die erste Zustandsgröße aber durch Gleichung (24) erhalten werden soll, erhält man die zweite Zustandsgröße durch Gleichung (26).

Wie vorstehend beschrieben, erhält man die erste Zustandsgröße durch den ersten Durch schnitt-Berechnungsabschnitt 316, während man die zweite Zustandsgröße durch den zweiten Durchschnitt-Berechnungsabschnitt 317 erhält. Ein Schätz- oder Ableitabschnitt 318 für Zu standsgröße schätzt bzw. leitet eine zweite Zustandsgröße aus der ersten Zustandsgröße (Durchschnitt), erhalten durch Messung unter Verwendung der Beziehung zwischen den er sten und zweiten Zustandsgrößen bei normalem Gleitzustand, ab, die in einem Kenngrößen- Lagerabschnitt 319 gespeichert ist.

Schätzen bzw. Ableiten der zweiten Zustandsgröße in dem Schätzabschnitt 318 für Zustands größen werden im folgenden beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung werden die durch Gleichungen (23) und (25) erhaltenen Werte bzw. Größen als erste bzw. zweite Zu standsgröße verwendet. Wie erkennbar, können Gleichungen (24) und (26) anstelle der Glei chungen (23) und (25) verwendet werden.

Die Beziehung zwischen der ersten Zustandsgröße (Durchschnitt) und der zweiten Zustands größe (Durchschnitt der Quadrate) bei normalem Gleitzustand, die man durch eine lineare Approximation unter Verwendung einer vorbestimmten Konstanten A, wie durch Gleichung (27) angedeutet, erhält, wird in dem Kenngrößen-Speicherabschnitt 319 gespeichert. Diese Beziehung wird im vorhinein vorbereitet:

wobei |δx| die erste Zustandsgröße (Durchschnitt) und die zweite Zustandsgröße (Qua drat-Durchschnitt ist.

Der Schätz- bzw. Ableitungsabschnitt 318 für die Zustandsgröße schätzt bzw. leitet ab eine zweite Zustandsgröße durch Substituieren der durch den ersten Durchschnitt-Berechnungsab schnitt 316 erhaltenen ersten Zustandsgröße in Gleichung (27), die den normalen Gleitzustand wiedergibt und in dem Kenngrößen-Speicherabschnitt 319 gespeichert ist, während eine Ap paratur, für die das Auftreten eines Reibungssignals aktuell überwacht wird, arbeitet. Ein Diagnose-Berechnungsabschnitt 320 vergleicht dann diese geschätzte zweite Zustandsgröße mit der tatsächlich gemessenen zweiten Zustandsgröße, die man von dem zweiten Durch schnitt-Berechnungsabschnitt 317 erhält. Bei dieser Vergleichsoperation berechnet der Diag nose-Berechnungsabschnitt 320 die Differenz zwischen der geschätzten zweiten Zustands größe und der aktuell gemessenen zweiten Zustandsgröße gemäß folgender Gleichung:
Differenz E_τ = tatsächlicher Meßwert - geschätzter Wert

Wenn nach der Berechnung gemäß Gleichung (28) festgestellt wird, daß der Unterschied zwischen der geschätzten zweiten Zustandsgröße und der tatsächlich gemessenen zweiten Zu standsgröße größer als ein vorbestimmter Wert ist, stellt der Diagnose-Berechnungsabschnitt 320 fest bzw. bestimmt er, daß Haft-Gleiten aufgetreten ist. Das Bestimmungsergebnis wird von einem Signal-Abgabeabschnitt 321 nach außen ausgegeben. Bei der sechsten Ausfüh rungsform wird eine zweite Zustandsgröße geschätzt. Es ist jedoch einzusehen, daß auch eine erste Zustandsgröße geschätzt werden kann.

Siebte Ausführungsform

Bei der oben beschriebenen sechsten Ausführungsform wird eine zweite Zustandsgröße ge schätzt. Jedoch kann auch die Beziehung zwischen den ersten und zweiten Zustandsgrößen, die man durch Messung erhält, mit der Beziehung zwischen den ersten und zweiten Zustands größen bei normalem Gleitzustand verglichen werden.

Bei der siebten, in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform mißt ein Verlagerung-Ermittlungsab schnitt 401 eine Verlagerung x eines Kolbens 141, der einen in Fig. 2 erkennbaren gleitfähi gen Kontaktabschnitt 143 aufweist, während eine Maschine oder Apparatur, für die das Auf treten von Reibungsvibrationen überwacht wird, arbeitet, und gibt ein Verlagerungssignal ab. Bei Empfang des Verlagerungssignals erzielt ein Differenzberechnungsabschnitt 411 Diffe renzwerte erster Ordnung des Verlagerungssignals in einer Zeit t.

Darauf addiert, wie bei der sechsten Ausführungsform, ein erster Gesamtsumme-Berech nungsabschnitt 412 die Differenzwerte erster Ordnung, die von dem Differenz-Berechnungs abschnitt 411 zur Zeit τ erhalten werden, zu einer Summe S₁' in einem Zeitintervall (m - 1)Δt2, die in einem ersten Gesamtsumme-Speicherabschnitt 414 gespeichert ist, wo durch man eine Summe S₁ der Differenzwerte erster Ordnung zur Zeit τ, wie durch Glei chung (19) gezeigt, erhält. Die Summe der Differenzwerte erster Ordnung, erhalten durch den ersten Gesamtsumme-Berechnungsabschnitt 412, wird in dem ersten Gesamtsumme-Spei cherabschnitt 414 gespeichert.

Zur gleichen Zeit addiert ein zweiter Gesamtsumme-Berechnungsabschnitt die Quadrate der Differenzwerte erster Ordnung, erhalten zur Zeit τ durch den Differenz-Berechnungsabschnitt 411, zu einer Quadratsumme S₂' in dem Zeitintervall (m - 1)Δt2, die in einem zweiten Ge samtsumme-Speicherabschnitt 415 gespeichert wird, wodurch man eine Quadratsumme S₂ der Differenzwerte erster Ordnung zur Zeit τ erhält.

Bei Vervollständigung der Ausführung der Gesamtsummen-Berechnung erhält ein erster Durchschnitt-Berechnungsabschnitt 416 eine erste Zustandsgröße, die der Durchschnitt der Differenzwerte bzw. -größen erster Ordnung der Verlagerung ist, aus der Summe der Diffe renzwerte erster Ordnung, gespeichert in dem ersten Gesamtsumme-Speicherabschnitt 414, und die Anzahl (N) der Gesamtsummenberechnungen wird durchgeführt. Ein zweiter Durch schnitt-Berechnungsabschnitt 417 erhält eine zweite Zustandsgröße, die der Durchschnitt der Quadrate der Differenzwerte erster Ordnung der Verlagerung ist, aus der Quadratsumme der Differenzwerte erster Ordnung, gespeichert in dem zweiten Gesamtsumme-Speicherabschnitt 415, und die Anzahl N der Gesamtsummeberechnungen wird durchgeführt.

Wie oben beschrieben, erhält man die erste Zustandsgröße durch den ersten Durchschnitt-Be rechnungsabschnitt 416, und die zweite Zustandsgröße erhält man durch den zweiten Durch schnitt-Berechnungsabschnitt 417. Ein Diagnose-Berechnungsabschnitt 420 erhält die Bezie hung zwischen den ersten und zweiten, durch Messung erhaltenen Zustandsgrößen und ver gleicht diese mit der Beziehung zwischen den ersten und zweiten Zustandsgrößen, die man im normalen Gleitzustand erhalten hat und die in einem Kenngrößen-Speicherabschnitt 419 ge speichert ist. Die Beziehung zwischen der ersten Zustandsgröße (Durchschnitt) und der zwei ten Zustandsgröße (Durchschnitt der Quadrate) im Normal-Gleitzustand wird in dem Kenn größen-Speicherabschnitt 419 unter Verwendung einer vorbestimmten Konstanten A wie durch Gleichung (29) angedeutet, gespeichert:

zweite Zustandsgröße (Durchschnitt der Quadrate) erste Zustandsgröße (Durchschnitt)

wobei A eine Konstante ist.

Der Diagnose-Berechnungsabschnitt 420 erhält das Verhältnis (die Beziehung) zwischen der ersten Zustandsgröße, erhalten durch den ersten Durchschnitt-Berechnungsabschnitt 416, und der zweiten Zustandsgröße, erhalten durch den zweiten Durchschnitt-Berechnungsabschnitt 417, gemäß Gleichung (30), während die Maschine, für die das Auftreten von Reibungsvibra tionen überwacht wird, arbeitet:

Danach vergleicht der Diagnose-Berechnungsabschnitt 420 das durch Gleichung (30) erhalte ne Verhältnis mit einem im normalen Gleitzustand erhaltenen und in dem Kenngrößen-Spei cherabschnitt 419 gespeicherten Verhältnis A in folgender Weise. Diese vergleichende Opera tion wird durch Berechnen der Differenz zwischen dem durch Gleichung (30) erhaltenen Ver hältnis und dem Verhältnis A bei normalem Gleitzustand gemäß Gleichung (31) durchgeführt:

Differenz E_τ = A_τ - A.

Wenn die nach Gleichung (31) erhaltene Differenz einen vorbestimmten Wert oder mehr an nimmt, bestimmt der Diagnose-Berechnungsabschnitt 420, daß Haft-Gleiten aufgetreten ist. Das Bestimmungsergebnis wird von einem Signal-Abgabeabschnitt 421 nach außen abgege ben.

Gemäß der siebten Ausführungsform kann das Auftreten von Haft-Gleiten auf der Basis der Beziehung zwischen dem Durchschnitt der absoluten Werte der Differenzwerte erster Ord nung, erhalten nach Gleichung (23), und der Quadratsumme der Differenzwerte erster Ord nung, erhalten nach Gleichung (25), ermittelt werden. Es sei darauf hingewiesen, daß die Be ziehung zwischen der Summe der Differenzwerte erster Ordnung und der Quadratsumme der Differenzwerte erster Ordnung verwendet werden kann. In diesem Fall müssen jedoch, um das Auftreten von Haft-Gleiten festzustellen, die entsprechenden Werte berechnete Werte im gleichen Zeitintervall sein.

Fig. 8A zeigt die Verteilung der Auftrittshäufigkeit der Differenzwerte erster Ordnung eines von dem Kolben 141 (Fig. 2) erhaltenen Verlagerungssignals, wobei dieser Kolben sich im normalen Gleitzustand hin und her bewegt. Fig. 8B zeigt die Auftrittshäufigkeitsverteilung der Differenzwerte erster Ordnung eines Verlagerungssignals in einem Zustand, in dem Haft- Gleiten eingetreten ist.

Wenn kein Haft-Gleiten aufgetreten ist, so ist die Differenz zwischen dem Durchschnitt 601 der absoluten Werte der Differenzwerte erster Ordnung, erhalten nach Gleichung (23), und dem Durchschnitt 602 der Quadrate der Differenzwerte erster Ordnung, erhalten nach Glei chung (25) nicht so groß, wie dies in Fig. 8A gezeigt ist. Im Gegensatz dazu wird, wenn Haft- Gleiten aufgetreten ist, die Differenz zwischen dem Durchschnitt 603 der absoluten Werte der Differenzwerte erster Ordnung und dem Durchschnitt 604 der Quadrate der Differenzwerte erster Ordnung groß, wie dies in Fig. 8B gezeigt ist. Durch Überwachen der Änderungen die ser Differenz kann ein Auftreten von Haft-Gleiten ermittelt werden.

Das durch Ermitteln der Verlagerung des hin und her gleitenden Kolbens 141 (Fig. 2) erhal tene Ergebnis wird auf die Anordnung der siebten Ausführungsform angewendet. Fig. 9 zeigt das Ergebnis dieser Anwendung. Unter Bezugnahme auf Fig. 9 stellt die Abszisse den Durch schnitt der absoluten Werte der Differenzwerte erster Ordnung des Verlagerungssignals dar, erhalten durch Ermitteln der Verlagerung, d. h. die erste Zustandsgröße, und die Ordinate gibt den Durchschnitt der Quadrate der Differenzwerte erster Ordnung des durch Ermitteln der Verlagerung erhaltenen Verlagerungssignals, d. h. die zweite Zustandsgröße, wieder. Zusätz lich stellen in Fig. 9 "*" den Wert bei Haft-Gleiten und "o" den Wert im Normalzustand dar.

Wie aus Fig. 9 erkennbar, kann mit den Werten bzw. Größen im Normalzustand eine Annähe rung wie Gleichung (29) durchgeführt werden. Im Gegensatz dazu weichen die Werte im Falle von Haft-Gleiten einheitlich von der den Normalzustand andeutenden Approximation ab. Dies beruht darauf, daß die Verteilung der Auftrittshäufigkeiten relativer Geschwindig keiten im Falle von Haft-Gleiten im Vergleich zur Verteilung im Normalzustand verzerrt ist, und der Durchschnitt der Quadrate wird im Vergleich zum Durchschnitt der absoluten Werte der Differenzgrößen erster Ordnung groß.

Bei der ersten bis siebten Ausführungsform berechnet jeder Diagnose-Berechnungsabschnitt die Differenz. Der Abschnitt kann jedoch anstelle der Differenz auch ein Verhältnis ermitteln und eine Diagnose durch Bestimmung des Umstandes, ob das Verhältnis größer als ein vorbe stimmter Wert ist, durchführen. Jede der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist so aufgebaut, daß sie ein Haft-Gleiten in der Vorrichtung durchführen kann, die den Kolben 141 mit dem gleitfähigen Berührungsabschnitt 143 aufweist. Die vorliegende Erfindung kann je doch auch auf irgendeine Vorrichtung angewandt werden, die irgendein bewegbares Teil mit irgendeinem gleitfähigen Berührungsabschnitt aufweist. Weiterhin ist jede vorstehend be schriebene Ausführungsform so ausgebildet, daß sie Haft-Gleiten auf der Basis der Verlage rung des Kolbens 141 als bewegbares Teil im Hinblick auf den Zylinder 142 als stationäres Teil ermitteln kann. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf einen Fall angewendet werden, bei dem Haft-Gleiten auf der Basis der relativen Bewegung zweier bewegbarer Teile zueinander ermittelt wird.

Die obige Haft-Gleit-Detektion kann ebenfalls durch Verarbeitung einer festgestellten Verla gerung unter Verwendung eines Computers durchgeführt werden. Im einzelnen kann, wie in Fig. 12 gezeigt, eine CPU (Zentrale Prozessoreinheit) 502 eines Computers 506 ein Verlage rungssignal als Detektionsergebnis verarbeiten, das man durch den Verlagerung-Ermittlungs abschnitt 501 erzielt hat, um das Diagnose-Ergebnis auszugeben. Die CPU 502 arbeitet ent sprechend Programmen, die in einem Speicher 504 gespeichert sind, der über einen Bus 503 mit der CPU 502 verbunden ist. Die in dem Speicher 504 gespeicherten Programme veranlas sen den die CPU 502 umfassenden Computer 506 dazu, die Bearbeitung einer Haft-Gleit-Er mittlung in der ersten bis fünften Ausführungsform durchzuführen.

Beispielsweise veranlassen die in dem Speicher 504 gespeicherten Programme die CPU 502 dazu, Operationen auszuführen, die den Funktionen des Differentialquotienten-Berechnungs abschnitts 2 erster Ordnung, des Differentialquotienten-Berechnungsabschnitts 3 zweiter Ord nung, des Differentialwert-Schätzabschnitts 5 zweiter Ordnung und des Diagnose-Berech nungsabschnitts 6 in Fig. 2 entsprechen, und sie enthalten auch eine Beschreibung des Kenn größe-Ausdrucks, der im Kenngröße-Speicherabschnitt 4 gespeichert ist. In diesem Falle lädt die CPU 502 Informationen von einer externen Speichereinheit 505, die mit der CPU 502 über den Bus 503 verbunden ist, und verarbeitet die im Speicher 504 gespeicherten Program me. Als externe Speichereinheit 505 ist beispielsweise eine Magnetdisk-Speichereinheit ver fügbar und verwendbar.

Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Verlagerung eines beweg baren Teils von durch Haft-Gleiten verursachten hochfrequenten Komponenten begleitet, und die Differenz zwischen der Zustandsgröße, die aus der in Übereinstimmung mit den die Ver lagerung des bewegbaren Teils begleitenden hochfrequenten Komponenten ermittelten Verla gerung berechnet wird, und der geschätzten Zustandsgröße ändert sich. Da die Differenz zwi schen den zwei Zustandsgrößen in Anbetracht dieser Phänomena überwacht wird, kann das Auftreten von Haft-Gleiten ermittelt werden. Außerdem kann, da der Grad der Differenz zwi schen einem Zustand, in dem ein Haft-Gleiten aufgetreten ist, und einem normalen Gleitzu stand quantitativ ausgedrückt wird, das Eintreten von Haft-Gleiten zuverlässig ermittelt wer den.

Außerdem nimmt, wenn Haft-Gleiten aufgetreten ist, die Frequenz der Differenzwerte erster Ordnung als mittlerer Wert der Verlagerung des bewegbaren Teils ab. Die Beziehung zwi schen den zwei Zustandsgrößen, berechnet auf der Basis der Verlagerung des bewegbaren Teils, ändert sich in Übereinstimmung mit dem Vorhandensein/Nichtvorhandensein von Haft- Gleiten. Da die Beziehung zwischen den zwei Zustandsgrößen in Anbetracht dieser Phänome na überwacht wird, kann ein Auftreten von Haft-Gleiten ermittelt bzw. erfaßt werden. Weiter hin kann, da der Grad der Differenz zwischen einem Zustand, in dem Haft-Gleiten aufgetreten ist, und einem normalen Gleitzustand quantitätsmäßig ausgedrückt wird, das Auftreten von Haft-Gleiten zuverlässig festgestellt werden.

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung des Auftretens von abnormalen Haft-Gleit-Bewegungen eines im Normalfall gleitend bewegbaren Teils mit den Schritten:

1. Ermitteln der Verlagerung des Teils zu mehreren Zeitpunkten,;
2. Berechnung einer ersten Zustandsgröße des Bewegungsablaufs auf der Basis der ermit telten Verlagerungen,
3. Berechnung einer zweiten Zustandsgröße des Bewegungsablaufs, die für den Normalfall des gleitend bewegten Teils mit der ersten Zustandsgröße in einer vorbekannten Bezie hung steht, auf der Basis der ermittelten Verlagerungen,
4. Schätzung oder Ableitung der zweiten Zustandsgröße aus der berechneten ersten Zu standsgröße anhand der vorbekannten Beziehung unter Voraussetzung des Normalfalls gleitender Bewegung, und
5. Vergleich der berechneten zweiten Zustandsgröße mit der unter Voraussetzung des Nor malfalls geschätzten oder abgeleiteten zweiten Zustandsgröße und Ermittlung des Auf tretens von abnormalen Haft-Gleit-Bewegungen auf der Basis des Vergleichsergebnis ses.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Berechnens der ersten Zustands größe den Schritt des Ermittelns eines geringen Änderungsbetrages in der Verlagerung des bewegbaren Teils umfaßt und

1. der Schritt der Berechnung der zweiten Zustandsgröße den Schritt des Ermittelns einer kleinen Änderungsgröße in dem geringen Verlagerungsänderungsbetrag des bewegba ren Teils umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Berechnens der ersten Zustands größe den Schritt des Berechnens eines Durchschnitts von Differenzwerten erster Ord nung der Verlagerung des bewegbaren Teils umfaßt und

1. der Schritt des Berechnens der zweiten Zustandsgröße den Schritt des Berechnens eines Durchschnitts der Quadrate der Differenzwerte erster Ordnung der Verlagerung des be wegbaren Teils umfaßt.

4. Verfahren zur Ermittlung des Auftretens von abnormalen Haft-Gleit-Bewegungen eines im Normalfall gleitend bewegbaren Teils mit den Schritten:

1. Ermitteln der Verlagerung des Teiles zu mehreren Zeitpunkten,
2. Berechnen einer ersten Zustandsgröße des Bewegungsablaufs auf der Basis der ermit telten Verlagerungen,
3. Berechnen einer zweiten Zustandsgröße des Bewegungsablaufs, die für den Normalfall des gleitend bewegten Teils mit der ersten Zustandsgröße in einer vorbekannten Bezie hung steht, auf der Basis der ermittelten Verlagerungen, und
4. Vergleichen der Beziehung zwischen den berechneten ersten und zweiten Zustandsgrö ßen mit der Beziehung zwischen erster und zweiter vorbestimmter Zustandsgröße, die man aus einer Verlagerung des bewegbaren Teils im normalen Gleitzustand erhält so wie Bestimmen eines abnormalen Gleitbetriebs des bewegbaren Teils auf der Basis des Vergleichsergebnisses.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Schritt des Berechnens der ersten Zustandsgrö ße den Schritt der Ermittlung eines geringen Änderungsbetrages der Verlagerung des bewegbaren Teils umfaßt und

1. der Schritt der Berechnung der zweiten Zustandsgröße den Schritt des Ermittelns eines geringen Änderungsbetrages in dem geringen Änderungsbetrag bei der Verlagerung des bewegbaren Teils umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Schritt des Berechnens der ersten Zustands größe den Schritt des Berechnens des Durchschnitts der Differenzwerte erster Ordnung der Verlagerung des bewegbaren Teils umfaßt und der Schritt der Berechnung der zwei ten Zustandsgröße den Schritt der Berechnung des Durchschnitts der Quadrate der Dif ferenzwerte erster Ordnung der Verlagerung des bewegbaren Teils umfaßt.

7. Vorrichtung zur Ermittlung des Auftretens von abnormale Haft-Gleit-Bewegungen eines im Normalfall gleitend bewegbaren Teils, die um faßt:

1. Verlagerung-Detektionsmittel (1, 101) zur Ermittlung der Verlagerung des Teils (141) zu mehreren Zeitpunkten,
2. erste Berechnungsmittel (2, 102) zur Berechnung einer ersten Zustandsgröße des Bewe gungsablaufs auf der Basis der ermittelten Verlagerungen, erhalten durch die Verlage rung-Detektionsmittel;
3. zweite Berechnungsmittel (3, 103) zur Berechnung einer zweiten Zustandsgröße des Bewegungsablaufs, die für den Normalfall des gleitend bewegten Teils mit der ersten Zustandsgröße in einer vorbekannten Beziehung steht, auf der Basis der ermittelten Verlagerungen, erhalten durch die Verlagerung-Detektionsmittel;
4. Kenngrößen-Speichermittel (4, 104), in denen eine Beziehung zwischen erster und zweiter Zustandsgröße, erhalten aus der Verlagerung des bewegbaren Teils im norma len Gleitzustand, gespeichert wird;
5. Zustandsgrößen-Schätzmittel (5, 105) zur Berechnung einer geschätzten bzw. abgelei teten zweiten Zustandsgröße aus der durch die ersten Berechnungsmittel erhaltenen ersten Zu standsgröße unter Verwendung der Beziehung im normalen Gleitzustand, die in den Kenngrößen-Speichermitteln gespeichert ist; und
6. Diagnose-Berechnungsmittel (6, 106) zum Vergleichen der durch die zweiten Berechnungsmittel erhaltenen zweiten Zustandsgröße mit der durch die Zustandsgrößen-Schätzmittel erhaltenen zweiten Zustandsgröße sowie zum Bestimmen eines abnormalen Gleitbetriebs des bewegbaren Teils auf der Basis des Vergleichsergebnisses.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die durch die ersten Berechnungsmittel berech nete erste Zustandsgröße ein geringer Änderungsbetrag in der Verlagerung des beweg baren Teils ist und

1. die von den zweiten Berechnungsmitteln berechnete zweite Zustandsgröße eine kleine Änderungsgröße des geringen Änderungsbetrages in der Verlagerung des bewegbaren Teils ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die von den ersten Berechnungsmitteln berechne te erste Zustandsgröße ein Durchschnitt von Differenzwerten erster Ord nung der Verlagerung des bewegbaren Teils ist und

1. die von den zweiten Berechnungsmitteln berechnete Zustandsgröße ein Durchschnitt der Quadrate der Differenzwerte erster Ordnung der Verlagerung des bewegbaren Teils ist.

10. Vorrichtung zur Ermittlung des Auftretens von abnormalen Haft-Gleit-Bewegungen eines im Normalfall gleitend bewegbaren Teils, die um faßt:

1. Verlagerung-Detektionsmittel (201) zur Ermittlung der Verlagerung des Teils (141) zu mehreren Zeitpunkten:
2. erste Berechnungsmittel (202) zur Berechnung einer ersten Zustandsgröße des Bewe gungsablaufs auf der Basis der ermittelten Verlagerungen, erhalten durch die Verlage rung-Detektionsmittel;
3. zweite Berechnungsmittel (203) zur Berechnung einer zweiten Zustandsgröße, die eine vorbestimmte Beziehung zu der ersten Zustandsgröße des Bewegungsablaufs, die für den Normalfall des gleitend bewegten Teils mit der ersten Zustandsgröße in einer vor bekannten Beziehung steht, auf der Basis der ermittelten Verlagerungen, erhalten durch die Verlagerung-Detektionsmittel, aufweist;
4. Kenngrößen-Speichermittel (204), in denen eine Beziehung zwischen erster und zweiter Zustandsgröße, erhalten aus der Verlagerung des bewegbaren Teils im Normal-Gleit zustand, gespeichert ist; und
5. Diagnose-Berechnungsmittel (205) zum Vergleichen der Beziehung zwischen der durch die ersten Berechnungsmittel erhaltenen ersten Zustandsgröße und der durch die zwei ten Berechnungsmittel erhaltenen zweiten Zustandsgröße mit der Beziehung im Nor mal-Gleitzustand, die in den Kenngrößen-Speichermitteln gespeichert ist, und zum Be stimmen eines abnormalen Gleitbetriebs des bewegbaren Teils auf der Basis des Ver gleichsergebnisses.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die durch die ersten Berechnungsmittel berech nete erste Zustandgröße ein geringer Änderungsbetrag bei der Verlagerung des beweg baren Teils ist und

1. die durch die zweiten Berechnungsmittel berechnete zweite Zustandsgröße eine kleine Änderungsgröße in dem geringen Änderungsbetrag bei der Verlagerung des bewegba ren Teils ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die durch die ersten Berechnungsmittel berech nete erste Zustandsgröße ein Durchschnittswert der Differenzwerte erster Ordnung der Verlagerung des bewegbaren Teiles ist und

1. die durch die zweiten Berechnungsmittel berechnete zweite Zustandsgröße ein Durch schnitt der Quadrate der Differenzwerte erster Ordnung der Verlagerung des bewegba ren Teils ist.

13. Vorrichtung zur Ermittlung des Auftretens von abnormalen Haft-Gleit-Bewegungen eines im Normalfall gleitend bewegbaren Teils, die um faßt:

1. Verlagerungs-Detektionsmittel (301) zur Ermittlung der Verlagerung des Teils (141) zu mehreren Zeitpunkten (143); Differenz-Berechnungsmittel (311) zur Berechnung von Differenzgrößen erster Ordnung der Verlagerung des bewegbaren Teils erhalten durch die Verlagerungs-Detektionsmittel;
2. erste Gesamtsummen-Berechnungsmittel (312) zur Berechnung der Summe der Dif ferenzgrößen erster Ordnung, erhalten durch die Differenz-Berechnungsmittel;
3. erste Durchschnitts- oder Mittelwert-Berechnungsmittel (316) zur Berechnung einer ersten Zustandsgröße aus dem Durchschnitt mindestens eines Teils der Summe der Differenzgrößen erster Ordnung, erhalten durch die ersten Gesamtsummen-Berech nungsmittel;
4. zweite Gesamtsummen-Berechnungsmittel (313) zur Berechnung der Quadrat-Summe der Differenzgrößen erster Ordnung, erhalten durch die Differenz-Berechnungsmittel;
5. zweite Durchschnitt- oder Mittelwert-Berechnungsmittel (317) zur Berechnung einer zweiten Zustandsgröße aus dem Durchschnitt von mindestens einem Teil der Quadrat- Summe der Differenzwerte erster Ordnung, erhalten durch die zweiten Gesamtsummen- Berechnungsmittel;
6. Kenngrößen-Speichermittel (319), in denen eine Beziehung zwischen erster und zweiter Zustandsgröße, erhalten aus der Verlagerung des bewegbaren Teils im Normal-Gleitzu stand, gespeichert wird;
7. Zustandsgrößen-Schätzmittel (318) zur Berechnung einer geschätzten zweiten Zu standsgröße aus der durch die ersten Berechnungsmittel erhaltenen ersten Zustands größe unter Verwendung der Beziehung im Normal-Gleitzustand, die in den Kenngrö ßen-Speichermitteln gespeichert ist; und
8. Diagnose-Berechnungsmittel (320) zum Vergleichen der durch die zweiten Durchschnitt- Berechnungsmittel erhaltenen zweiten Zustandsgröße mit der durch die Zustandsgrö ßen-Schätzmittel erhaltenen zweiten Zustandsgröße sowie zum Bestimmen eines abnor malen Geleitbetriebs des bewegbaren Teils auf der Basis des Vergleichsergebnisses.

14. Vorrichtung zur Ermittlung des Auftretens von abnormalen Haft-Gleit-Bewegungen eines im Normalfall gleitend bewegbaren Teils, die um faßt:

1. Verlagerung-Detektionsmittel (1, 101) zur Ermittlung der Verlagerung des Teils (141) zu mehreren Zeitpunkten,
2. Differenz-Berechnungsmittel (411) zur Berechnung von Differenzgrößen erster Ord nung der Verlagerung des bewegbaren Teiles, erhalten durch die Verlagerung-Detek tionsmittel;
3. erste Gesamtsummen-Berechnungsmittel (412) zur Berechnung der Summe der Diffe renzgrößen erster Ordnung, erhalten durch die Differenz-Berechnungsmittel;
4. erste Durchschnitts- oder Mittelwert-Berechnungsmittel (416) zur Berechnung einer ersten Zustandsgröße aus dem Durchschnitt mindestens eines Teils der Summe der Dif ferenzgrößen erster Ordnung, erhalten durch die ersten Gesamtsummen-Berechnungs mittel;
5. zweite Gesamtsummen-Berechnungsmittel (413) zur Berechnung der Quadrat-Summe der Differenzgrößen erster Ordnung, erhalten durch die Differenz-Berechnungsmittel;
6. zweite Durchschnitts- oder Mittelwert-Berechnungsmittel (417) zur Berechnung einer zweiten Zustandsgröße aus dem Durchschnitt von mindestens einem Teil der Quadrat- Summe der Differenzwerte erster Ordnung erhalten durch die zweiten Gesamtsummen- Berechnungsmittel;
7. Kenngrößen-Speichermittel (419), in denen eine Beziehung zwischen erster und zweiter Zustandsgröße, erhalten aus der Verlagerung des bewegbaren Teils im Normal-Gleitzu stand, gespeichert wird; und
8. Diagnose-Berechnungsmittel (420) zum Vergleichen der Beziehung zwischen der durch die ersten Durchschnitts-Berechnungsmittel erhaltenen ersten Zustandsgröße und der durch die zweiten Durchschnitts-Berechnungsmittel erhaltenen zweiten Zustandsgröße mit der Bewegung im Normal-Gleitzustand, die in den Kenngrößen-Speichermitteln ge speichert ist.