DE3623587A1 - Geraet zum messen der betriebszeit von maschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen der Betriebszeit von Maschinen, mit einem mit der Maschine koppelbaren Signal­ aufnehmer, einer Zeitgabevorrichtung und einer Zähleranord­ nung, die in Abhängigkeit von Ausgangssignalen des Signalauf­ nehmers durch die Zeitgabevorrichtung inkrementierbar ist.

Derartige Geräte werden als Betriebsstundenzähler insbesondere an motorgetriebenen Maschinen, wie Werkzeugmaschinen, Bauma­ schinen, Holzverarbeitungsmaschinen aber auch bei Kraftfahr­ zeugen verwendet, um die Produktivität und Wartungsintervalle überwachen und anzeigen zu können. Bekannte Betriebsstunden­ zähler sind den zu überwachenden Maschinen und Geräten fest zugeordnet und mit einem mit der Maschine in der Regel elek­ trisch gekoppelten Signalaufnehmer versehen, der entweder den Betriebsstrom der Maschine oder die Bewegung eines bewegten Maschinenteils abtastet und in Abhängigkeit davon den Zählwert der Zähleranordnung erhöht. Bekannte Betriebsstundenzähler waren daher aufgrund ihrer Zuordnung zum Betriebsstromkreis der zugehörigen Maschine und ihrer notwendigen Integration in das Maschinengehäuse oder das Steuerpult nur mit großen Auf­ wand nachrüstbar und austauschbar und erhöhten die Gesamtko­ sten der Maschine entsprechend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Betriebszeit- Meßgerät zur Verfügung zu stellen, das unabhängig von der Maschinengattung und dem Maschinentyp und ohne elektrische Verbindung mit der zu überwachenden Maschine eine zuverlässige Betriebsstundenzählung ermöglicht und problemlos an jeder Maschine angebracht und ausgetauscht werden kann.

Ausgehend von einem Gerät der eingangs genannten Art, sieht die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe vor, daß der Signal­ aufnehmer einen durch Körperschall und/oder mechanische Schwingungen erregbaren Wandler und mit dem Wandler verbunde­ ne, Körperschall und/oder mechanische Schwingungen übertragen­ de Mittel aus magnetischem und/oder magnetisierbarem Material aufweist, wobei die Übertragungsmittel wenigstens eine an der Geräteaußenseite freiliegende Auflagefläche aufweisen, die an einem Maschinenteil zur Körperschall- und/oder Schwingungsauf­ nahme in Anlage bringbar ist.

Die Erfindung macht die Betriebzeitaufnahme unabhängig von elektrischen Leitungsverbindungen zwischen der zu überwachen­ den Maschine und dem Betriebsstundenzähler. Das Gerät wird vorzugsweise mit Hilfe eines Haftmagneten im Bedarfsfalle einfach an eine magnetisierbare Komponente der zu überwachen­ den Maschine, beispielsweise an deren Gehäuse oder an das Maschinengestell angebracht. Ist ein magnetisierbares Maschi­ nenteil nicht ohne weiteres von außen zugänglich oder an einer ergonomisch günstigen Stelle verfügbar, so kann das Gerät über eine vorzugsweise lösbare Halterung mit der Maschine in Kör­ perschall übertragenden Kontakt gebracht werden. Die Halterung kann beispielsweise an der Maschine angeschraubt werden und mit einer der Anlagefläche des Haftmagneten angepaßten Aufnah­ me versehen sein, deren Anlagefläche entweder selbst magne­ tisch ist oder aus magnetisierbarem Material besteht. Magneti­ sches oder magnetisierbares Material ist zur Übertragung von Körperschall und mechanischen Schwingungen besonders gut ge­ eignet. Das Anzugsvermögen eines Magneten eröffnet darüberhi­ naus die Möglichkeit einer besonders einfachen Anbringung des Geräts an der zu überwachenden Maschine bzw. einer problemlo­ sen Auswechslung. Gegebenenfalls können zusätzliche Mittel, beispielsweise eine geeignete Fassung zur Verbesserung des Halts des erfindungsgemäßen Betriebsstundenzählers an einer Maschinenkomponente oder Halterung vorgesehen sein.

Die Erfindung macht den Betriebsstundenzähler unabhängig von der zu überwachenden Maschine, so daß dasselbe Gerät zu Über­ wachungszwecken nacheinander an mehreren unterschiedlichen Maschinen zum Einsatz kommen kann. Dadurch werden die Kosten der Betriebszeiterfassung gegenüber herkömmlichen, den einzel­ nen Maschinen fest zugeordneten Betriebsstundenzählern wesent­ lich verringert und der Wartungsaufwand reduziert. In bevor­ zugter Ausführungsform ist das Betriebszeit-Meßgerät in einem Gehäuse eingeschlossen, wobei die Übertragungsmittel wenig­ stens eine Gehäuseöffnung durchgreifen und die Anlagefläche nach außen über die benachbarte Gehäuseseite vorsteht.

Die Übertragungsmittel sind vorzugsweise als block- oder plat­ tenförmiger Permanentmagnet ausgebildet, an dessen außen gele­ genen Flachseite die Anlagefläche und an dessen gegenüberlie­ genden Flachseite eine Anschlußfläche für den Wandler vorgese­ hen ist.

Als Wandler eignet sich besonders ein piezoelektrischer Wand­ ler, der von den Übertragungsmitteln übertragene Druckschwan­ kungen, insbesondere Körperschallschwingungen, in elektrische Signale umsetzt. Der Wandler kann mit den Übertragungsmitteln, vorzugsweise dem Haftmagneten, verklebt sein, wobei darauf zu achten ist, daß ein enger mechanischer zur Körperschallüber­ tragung an der Klebestelle erhalten bleibt.

Um eine Beeinflussung der Betriebszeitmessung von kurzzeiti­ gen, insbesondere äußeren Schallereignissen zu vermeiden, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß dem Wandler wenigstens eine Verstärkerstufe und eine Verzögerungsschaltung nachgeschaltet sind und daß die Verzögerungsschaltung erst nach Erhalt einer vorgegebenen Anzahl von verstärkten Wandler­ impulsen ein Aktivierungssignal an die Zähleranordnung abgibt. Dabei weist die Verzögerungsschaltung vorzugsweise eine Wider­ standsanordnung in Kombination mit einem Kondensator auf, der von den verstärkten Wandlerimpulsen aufladbar und über einen Schalttransistor entladbar ist.

Die Zähleranordnung kann einen dekadischen Zähler aufweisen, wobei der Zählwert des in Abhängigkeit von den Wandlersignalen aktivierten Zählers von der Zeitgabevorrichtung im Stundentakt erhöht wird. Vorzugsweise weist der Zähler zusätzlich zwei Minutenstellen auf, wobei die Zeitgabevorrichtung einen Minu­ tentakt an den Zähler anlegt.

Der Zähleranordnung ist eine Dekodier- und Treiberstufe zur Ansteuerung einer Anzeigeeinheit, beispielsweise einer LCD-An­ zeige, nachgeschaltet. Zusätzlich zu oder anstelle der in das Gerät integrierten Anzeigeeinheit kann wenigstens ein Aus­ gangsanschluß zur Übertragung der Istwerte der Zähleranordnung an ein geeignetes Peripheriegerät, beispielsweise einen Rech­ ner, vorgesehen sein. Über diesen Anschluß kann das Gerät auch elektrisch mit einem Zentralrechner verbunden werden, über den beispielsweise die Produktivität mehrerer Maschinen im Betrieb überwacht und ausgewertet wird.

Die Anzeigeeinheit ist vorzugsweise derart in das Gehäuse integriert, daß sie durch eine Gehäusewand von außen ab­ schließbar ist. Das gesamte Gerät ist auf diese Weise in Größe und Form etwa einer Streichholzschachtel realisierbar, auf deren einer Seite die Anlagefläche des Haftmagneten und auf deren anderer Seite die LCD-Anzeige angeordnet sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Batterie als Betriebsstromquelle für alle elektrischen Kompo­ nenten des Geräts im Gehäuse eingebaut. Die Gerätekomponenten können im Gehäuse in Kunststoff eingebettet, insbesondere vergossen sein.

Ein besonderer Vorteil des Geräts besteht darin, daß die elek­ trischen Komponenten weitgehend in einem Mikroprozessor zusam­ mengefaßt werden können, der in ähnlicher oder identischer Form in elektronischen Zeitmeßgeräten millionenfach im Einsatz ist. Dadurch lassen sich die Herstellungskosten minimieren.

Dem Gerät können von außen elektrisch und/oder mechanisch betätigbare Mittel zum Rückstellen des Zählerstandes zugeord­ net sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. In der Zeichnung:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der elektrischen Komponen­ ten eines Ausführungsbeispiels des Betriebs­ zeit-Meßgeräts;

Fig. 2 eine schematische Teilansicht des Geräts, in der die Anordnung eines bei der Erfindung bevorzugten Signalaufnehmers und dessen An­ bringung an einer Maschinen- oder Halterungs­ fläche dargestellt ist; und

Fig. 3 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der in Fig. 1 gezeigten Zähler-Aktivierungsschal­ tung.

Das Blockschaltbild gemäß Fig. 1 zeigt die Funktionskomponen­ ten eines Ausführungsbeispiels des Geräts zum Messen der Be­ triebszeit von Maschinen. Der Körperschall der zu überwachen­ den Maschine wird über einen Körperschallaufnehmer 1 abgeta­ stet. Dieser weist einen piezoelektrischen Wandler auf, der mechanische bzw. Körperschall-Schwingungen in entsprechende elektrische Signale umsetzt. Mit diesen elektrischen Signalen wird eine Zähler-Aktivierungsschaltung 2 beaufschlagt. Diese Schaltung enthält wenigstens einen Verstärker zur Verstärkung der Wandlersignale sowie eine Verzögerungsstufe, welche kurz­ zeitige elektrische Signale des Körperschallaufnehmers 1 in­ folge kurzzeitiger Schalteereignisse unterdrückt und auf einer Ausgabeleitung 3 ein Aktivierungssignal für einen nachgeordne­ ten Zähler 4 nur dann erzeugt, wenn ein vom Aufnehmer 1 aufge­ nommenes Schallereignis über eine bestimmte Mindestzeit andau­ ert.

Der Zähler 4 ist ein dekadischer Zähler mit einem Zählbereich von 9999 Stunden und 59 Minuten. Nach 10 000 Stunden wird der Zähler auf Null zurückgestellt. Die Zählimpulse werden von einem Taktgenerator 5 im Einminutentakt erzeugt. Der Taktgene­ rator ist in bekannter Weise aufgebaut und enthält einen quarzgesteuerten Bezugstaktgeber mit nachgeschalteten Teiler­ stufen. Die laufend an den Zähler angelegten Taktimpulse erhö­ hen den Stand des Zählers 4 nur dann, wenn gleichzeitig auf der Leitung 3 ein Aktivierungs- bzw. Freigabesignal infolge eines vom Körperschallaufnehmer 1 aufgenommenen Schallereig­ nisses ansteht.

Der Ausgang 5 des Zähler ist mit einer Dekodier/Treiber-Stufe 6 gekoppelt, die eine von der Geräteaußenseite aus ablesbare LCD-Anzeige 7 nach dem Zählerstand steuert. Die LCD-Anzeige hat bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel eine sechsstel­ lige Segmentenanzeige.

In Fig. 2 ist ein Teil eines Gerätegehäuses 8 mit dem in einer Gehäusewand eingebautem Körperschallaufnehmer 1 in Anla­ ge an einem Teil 9 des Maschinenkörpers der zu überwachenden Maschine oder einer Metallhalterung dargestellt. Der Körper­ schallaufnehmer 1 weist einen piezoelektrischen Wandler 10 und einen Haftmagneten 11 auf. Der piezoelektrische Wandler ist im Bereich einer Kontaktfläche 12 mit der Rückseite 13 des Haft­ magneten 11 in engem mechanischen Kontakt mit letzterem ver­ klebt. Der Haftmagnet 11 ist plattenförmig ausgebildet und in einer Gehäuseöffnung 14 derart montiert, daß seine ebene Vor­ derseite 15, die als Anlagefläche bzw. magnetische Haftfläche dient, etwas über die benachbarte Außenfläche 16 der zugehöri­ gen Gehäuses vorsteht.

Der piezoelektrische Wandler 10 erzeugt in Abhängigkeit von über den Haftmagneten 11 übertragenen äußeren mechanischen Schwingungen bzw. von Körperschall in Kontaktfahnen 17 ein elektrisches Signal, das von der Zähler-Aktivierungsschaltung 2 in ein Zähleraktivierungssignal umgesetzt wird.

Die Anlagefläche 15 des Haftmagneten 11 wird auf eine ebene und magnetisierbare Fläche 19 des Teils 9 des Maschinenkörpers oder einer geeigneten Metallhalterung aufgesetzt und hält unter der magnetischen Wirkung des Haftmagneten das Gerät mit dem Gehäuse 8 in der Funktionsstellung, bei der den Maschinen­ betrieb begleitende Körperschallschwingungen von dem Körper 9 über den Magneten 11 auf den piezoelektrischen Wandler 10 übertragen werden.

Fig. 3 zeigt die elektrische Schaltung der Zähler-Aktivie­ rungsanordnung 2. Das Wandlersignal wird kapazitiv in eine Verstärkerstufe 20 eingekoppelt und in dieser verstärkt. Die Verstärkerstufe 20 erzeugt am Ausgang aufgrund von Wandlersi­ gnalen positiv gerichtete Impulse. Diese Impulse laden über eine Diode 21 und einen Widerstand R 1 einen Kondensator C auf, der zu einer Verzögerungsstufe 22 gehört. Der Kondensator ist über einen Widerstand R 2 mit der Basis eines Schalttransistors T verbunden und kann sich über den Widerstand R 2 und den Emit­ terwiderstand R 3 des Schalttransistors T entladen. Der Kollek­ tor des Schalttransistors T ist über einen Kollektorwiderstand R 4 mit dem positiven Pol der durch eine Batterie gebildeten Betriebsspannung +U _B sowie mit der Zähleraktivierungslei­ tung 3 verbunden.

Treten Impulse in einer solchen Häufigkeit auf, daß der Kon­ densator-Ladestrom größer als dessen Entladestrom ist, baut sich eine Steuerspannung an der Basis des Transistors T auf, die letzteren durchschaltet. Die im gesperrten Zustand des Transistors T von dem positiven Pol der Betriebsspannung auf hohem Potential gehaltene Zähler-Aktivierungsleitung 3 wird dadurch auf ein deutlich niedrigeres Potential abgesenkt, wodurch die Zähleranordnung 4 zur Aufnahme von Taktimpulsen aus dem Taktgenerator 5 (Fig. 1) aktiviert bzw. freigegeben wird. Durch geeignete Dimensionierung der Bauteile R 1, C, R 2 und R 3 werden in der Verzögerungsschaltung 22 kurzzeitige Wandlersignale entsprechend einem kurzzeitigen Schallereignis unterdrückt, d.h. der Schalttransistor T gesperrt gehalten.

Anstelle des bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgese­ henen Haltmagneten 11 kann auch ein anderer metallischer oder metallkeramischer Aufnahmekopf als Körperschall-Übertragungs­ mittel vorgesehen sein, der entweder magnetisch oder durch geeignete mechanische Mittel lösbar an der zu überwachenden Maschine oder einer Metallhalterung in engen mechanischen Kontakt gebracht wird.

Claims (14)

1. Gerät zum Messen der Betriebszeit von Maschinen, mit einem mit der Maschine koppelbaren Signalaufnehmer, einer Zeitgabevorrichtung und einer Zähleranordnung, die in Abhän­ gigkeit von Ausgangssignalen des Signalaufnehmers durch die Zeitgabevorrichtung inkrementierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalaufnehmer (1) einen durch Körperschall und/oder mechanische Schwingungen erregbaren Wandler (10) und mit dem Wandler verbundene, Körperschall und/oder mechanische Schwin­ gungen übertragende Mittel (11) aus magnetischem und/oder magnetisierbarem Material aufweist, wobei die Übertragungsmit­ tel (11) wenigstens eine an der Geräteaußenseite freiliegende Anlagefläche (15) aufweisen, die an einem Maschinenteil (9) zur Körperschall- und/oder Schwingungsaufnahme in Anlage bringbar ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät in einem Gehäuse (8) eingeschlossen ist und die Übertra­ gungsmittel wenigstens eine Gehäuseöffnung (14) durchgreifen, wobei die Anlagefläche (15) nach außen über die benachbarte Gehäuseseite (16) vorsteht.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel als block- oder plattenförmiger Haftmagnet (11) ausgebildet sind, an dessen außen gelegenen Flachseite die Anlagefläche (15) und an dessen gegenüberliegenden Flach­ seite (13) eine Anschlußfläche (12) für den Wandler (10) vor­ gesehen ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wandler als piezoelektrischer Wandler (10) ausgebildet ist, der von den Übertragungsmitteln (11) übertra­ gene Druckschwankungen, insbesondere Körperschallschwingungen, in elektrische Signale umsetzt.

5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (10) mit den Übertragungsmitteln (11) verklebt ist.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Wandler (10) wenigstens eine Verstärkerstufe (20) und eine Verzögerungsschaltung (22) nachgeschaltet sind und daß die Verzögerungsschaltung erst nach Erhalt einer vor­ gegebenen Anzahl von verstärkten Wandlerimpulsen ein Aktivie­ rungssignal an die Zähleranordnung (4) abgibt.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung (22) eine Widerstandsanordnung (R 1, R 2, R 3) in Kombination mit einem Kondensator (C) aufweist, wobei der Kondensator von den verstärkten Wandlerimpulsen aufladbar und über einen Schalttransistor (T) entladbar ist.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zähleranordnung (4) einen dekadischen Zähler aufweist und der Zählwert des in Abhängigkeit von den Wandler­ signalen aktivierten Zählers von der Zeitgabevorrichtung (5) im Stundentakt erhöht wird.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (4) zusätzlich zwei Minutenstellen aufweist und die Zeitgabevorrichtung (5) einen Minutentakt an den Zähler an­ legt.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zähleranordnung (4) eine Dekodier/Treiber­ stufe (6) zur Ansteuerung einer Anzeigeeinheit (7) nachge­ schaltet ist.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit eine LCD-Anzeige (7) ist.

12. Gerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit (7) in das Gehäuse (8) derart inte­ griert ist, daß sie durch eine Gehäusewand von außen ablesbar ist.

13. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Batterie als Betriebsstromquelle für alle elektrischen Komponenten (1...7) im Gehäuse (8) eingebaut ist.

14. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gerätekomponenten (1...7) im Gehäuse (8) in Kunststoff eingebettet, insbesondere vergossen sind.