DE2141068C3

DE2141068C3 - Berührungslose Drehzahlmessung an Falschzwirnspindeln

Info

Publication number: DE2141068C3
Application number: DE2141068A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Phys. 8751 Hausen Rohner
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo GmbH
Priority date: 1971-08-17
Filing date: 1971-08-17
Publication date: 1979-09-06
Also published as: US3815426A; DE2141068A1; DE2141068B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur berührungslosen und absoluten Drehzahlmessung an Falschzwirnspindeln.

Bisher waren Drehzahlmessungen an Kopfspindeln von Falschzwirn-Texturiermaschinen unter Verwen- ⁴" dung eines induktiven Gebers nur bis ca. 300 000 Umdrehungen/Minute möglich. Drehzahlbestimmungen an gekapselten Mittelloch-Aggregaten ließen sich nur mittelbar durchführen. Da hierbei mit einem optischen Geber nur die Drehzahl der Stützrollen erfaßt ^v' wurde, mußte auf die Spindeldrehzahl deduktiv geschlossen werden. Die Ergebnisse waren entsprechendungenau.

Der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, ein Verfahren zu schaffen, nach welchem die berührungs- "^l0 lose Drehzahlmessung direkt und absolut auch weit über 300 000 U/min hinaus möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein in Anspruch 1 beschriebenes Verfahren gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemä- ^Yl Ben Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 4 wiedergegeben. Eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung zur Durchführung der erwähnten Verfahren ist in Anspruch 5 wiedergegeben.

Betrachtet man nämlich das sich bis ins Ultraschall- ^Wl gebiet erstreckende Geräuschspektrum einer Falschzwirnmaschine, so fällt insbesondere eine schmalbandige Pegelspitze auf, die durch das Spindelgeräusch verursacht wird. Die Spindel wirkt hierbei nach dem Prinzip der Lochsirene. Die Mittelfrequenz der Pegel- ^hi spitze ist der Drehzahl streng proportional und wird daher zur Drehzahlmessung verwendet. Man geht weiterhin so vor, daß man für einen bestimmten Maschinentyp das Geräuschspektrum mit einem Ultraschall-Richtmikrofon einmal aufnimmt und dann ein Filter auf die Pegelspitze einstellt Das Filter mit einer Bandbreite von 5-5OkHz unterdrückt alle Störfrequenzen und alle Raumlärmeinflüsse, die aus dem Maschinensaal stammen. Die isolierten Signale werden anschließend verstärkt und mittels eines Schmitt-Triggers in eine für die eigentliche Messung günstige Impulsform gebracht (Rechteck-Impulse). Der Schwellwert des Schmitt-Triggers ist so eingestellt, daß eventuell noch störende Signale unberücksichtigt bleiben.

Die weitere Messung betrifft also die Zählung von Rechteckimpulsen. Diese Zählimpulse durchlaufen eine Torschaltung, die von einem quarzgesteuerten Zeitbasisgenerator getriggert wird. Die Torschaltung wird für eine solche difinierte Zeit geöffnet, daß nach der anschließenden Zählung der Impulse die Spindeldrehzahl direkt digital in Umdrehungen/Minute angezeigt wird.

Man erhält damit eine absolute Anzeige mit einer Genauigkeit

<0,!%o(etwal Umdrehung/Minute).

Aus der DE-OS 15 22 986 ist eine Vorrichtung bekannt, deren Aufgabe es ist, Fehler an Triebwerkteilen an Hand der dafür typischen Geräuschentwicklung aufzufinden. Dementsprechend zeigt der Analysator dieser Vorrichtung nur Größen an, die Aussagen über die Fehlerart ermöglichen. In der elektronischen Schaltung des Fehleranalysators wird zwar auch eine drehzahlproportionale Frequenz benutzt, diese dient jedoch nur zur Nachsteuerung eines Phasenservosystems; dazu verwendet der Geräuschanaiysator einen sehr aufwendigen Überlagerungsempfänger mit sogenannter »phase locked loop-Regelung«, wogegen gemäß der Anmeldung eine direkte Frequenzmessung des drehzahlproportionalen Signals mit Hilfe einer Torschaltung vorgenommen wird, wodurch der Schaltungsaufwand ganz wesentlich niedriger liegt.

Da im Analysator der Entgegenhaltung eine drehzahlproportionale Frequenz nur als Hilfsgröße dient, findet auch keine Auswertung derselben zur Bestimmung der Drehzahl statt.

Das in der DE-OS 15 22 986 beschriebene Mikrofon weist eine Kugelcharakteristik auf, es fehlt also jede Richtungsempfindlichkeit. Demgegenüber wird gemäß der Vorrichtung nach der Erfindung ein Richtmikrophon eingesetzt.

An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden, es zeigen

Fig. la/lb die Anordnung des Ultraschall-Richtmikrophons bei einem FK 4-Aggregat,

Fi g. 2 das Terzspegelspektrum einer FK 4-Maschine,

Fig.3 eine Meßvorrichtung zur berührungslosen Drehzahlmessung an Falschzwirnspindeln.

Nach F i g. 1 a weist das Ultraschall-Richtmikrophon 1 auf das Mittelloch der Spindel 2, um einen möglichst großen Störabstand zu erzielen= Da die Spindeln 2 über die Stützrollen 3 vom Antriebsriemen 4 angetrieben werden, hängt die Spindeldrehzahl vom Wirtel (5)-Durchmesser ab. Vergleicht man die Spindeldrehzahlen mit den Sollwerten, die sich aus Riemengeschwindigkeit und Wirteldurchmesser ergeben, so findet man gelegentlich zu hohe Spindeldrehzahl-Istwerte. Dann ist der Stützrollen-Wirtel abgenutzt. So wurden beispielsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne weiteres Durchmesser-Verringerungen von 2,3 μ

(13977 statt 2,0000 mm) während des Betriebes
festgestellt Dabei ergab sich eine Drehzahländerung
von 588 000 U/min auf 588 700 U/min.

Fig.2 zeigt das Terzpegelspektrum einer FK 4-Maschine. Dabei hebt sich deutlich die mit einem Pfeil
bezeichnete schmalbandige Pegelspitze hervor, die dem
Spindelgeräusch entspricht

Fig.3 zeigt 2ine Meßvorrichtung zur berünrungslosen Drehzahlmessung an Falschzwirnspindeln mit
Ultraschall-Richtmikrophon 1 (einschließlich Stromversorgung 6), einem Filter 7 mit 5 —5OkHz Bandbreite,

einem Verstärker 8, einem Schmitt-Trigger 9 mit Schwellwert-Einstellung 10, einer Torschaltung 11, einer Zählschaltung 12 und einer digitalen Anzeigeschaltung 13. Dabei sind der Torschaltung 11 ein quarzgesteuerter Zeitbasisgenerator 14 von 30 kHz, ein Impulsformer 15 und ein Untersetzer 16 im Verhältnis 1 :10⁵ zugeordnet. Alle Einheiten sind mit integrierten Bausteinen aufgebaut Die Einheiten können nach dem Baukastenprinzip zu einem kleinen, handlichen Gerät zusammengefaßt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Drehzahlmessung an Falschzwirnspindeln unter Verwendung des abgegebenen drehzahlproportionalen Geräuschspektrums, d a durch gekennzeichnet, daß die Mittenfrequenz der schmalbandigen Pegelspitze ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- '" zeichnet, daß das Geräuschspektrum gerichtet aufgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgenommenen Signale in einem Bereich von 5 bis 50 kHz ausgesiebt werden. ■⁵

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Signale gezählt und digital angezeigt wird.

5. Meßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i —4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des Geräuschspektrums ein Ultraschall-Richtmikrofon (1) vorgesehen ist und zur Verarbeitung der Signale eine Schaltung mit einem Filter (7) mit 5-50 kHz Bandbreite, einem Verstärker (8), einem Schmitt-Trigger (9) mit Schwell- ^ wert-Einstellung (10), einer Torschaltung (11), einer Zählschaltung (12) und einer digitalen Anzeigeschaltung (13) angeordnet ist, und daß der Torschaltung

(11) ein quarzgesteuerter Zeitbasisgenerator (14), ein Impulsformer (^!5) und ein Untersetzer (16) zugeord- ^J0 net sind.