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Prüfvorrichtung und Verfahren zur Prüfung eines Getriebes mit einer Prüfvorrichtung
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung und Verfahren zur Prüfung eines Getriebes mit einer Prüfvorrichtung.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Getriebe von einem Elektromotor antreibbar ist und eine Last antreibt.
Aus der US 2017 / 0 138 819 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Übertragungsfehlers bei einem Getriebe bekannt.
Aus der DE 16 25 784 C ist eine Magnetpulverkupplung bekannt.
Aus der DE 10 54 290 A ist ebenfalls eine Magnetpulverkupplung bekannt.
Aus der DE 17 75 757 A ist eine Anordnung mit Magnetpulverkupplungen bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache und schnelle Prüfung eines Getriebes zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Prüfvorrichtung nach den in Anspruch 1 und Verfahren zur Prüfung eines Getriebes mit einer Prüfvorrichtung nach den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Prüfvorrichtung sind, dass die Prüfvorrichtung ein von einem Elektromotor antreibbares Getriebe und eine Bremsvorrichtung aufweist, wobei eine Welle der Bremsvorrichtung vom Getriebe angetrieben wird, wobei eine Scheibe, insbesondere Drehscheibe, der Bremsvorrichtung drehfest mit der Welle verbunden ist, insbesondere und aufgesteckt ist auf die Welle,
- 2 - wobei die Bremsvorrichtung einen mit Pulver teilweise befüllten Raumbereich aufweist, der von einer Spule zumindest teilweise umwickelt ist, wobei das Pulver magnetisierbare und/oder ferromagnetische Teilchen aufweist und/oder daraus besteht.
Von Vorteil ist dabei, dass eine schnelle und einfache Prüfung des Getriebes ermöglicht ist. Insbesondere ist ein geräuscharmer Betrieb ermöglicht, weil die Bremsvorrichtung das Bremsmoment aufgrund der an der Scheibe in Reibkontakt kommenden Pulverteilchen erzeugt. Somit ist nur eine geringe Geräuschentwicklung bewirkt. Die Verlustleistung ist außerdem durch Wärme schnell an die Umgebung ableitbar, da das Pulver gut wärmeleitend ausgeführt ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Welle in einem insbesondere mehrstückig ausgeführten Gehäuse der Bremsvorrichtung mittels Lagern, insbesondere Wälzlagern, drehbar gelagert angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Bremsvorrichtung eine hohe Standzeit aufweist, insbesondere also ein Dauerbetrieb ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Spule als Ringwicklung ausgeführt, wobei die Ringwicklung und/oder die Ringachse der Ringwicklung koaxial zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Raumberiech mit Feldlinien in vorwiegend axialer Richtung durchströmt ist. Wichtig ist dabei, dass die Feldlinien durch die Scheibe hindurchführen, da diese aus einem ferromagnetischen Material gefertigt ist. Somit reihen sich die Pulverteilchen entlang der Feldlinien auf und erzeugen ein Reibmoment, wenn sie im Reibkontakt mit der Scheibe sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Raumbereich von einem insbesondere mehrstückig ausgeführten Begrenzungsteil eingehaust und zur Welle hin mittels einer Dichtung abgedichtet, insbesondere wobei die Welle durch das Begrenzungsteil hindurchragt. Von Vorteil ist dabei, dass die Pulverteilchen nicht in die Umgebung gelangen können, sondern zurückgehalten werden in dem Raumbereich. Somit werden die Pulverteilchen bei Nicht-Bestromung der
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Spule infolge der Zentrifugalkraft nach radial außen geschleudert. Sobald jedoch eine Bestromung der Spule ausgeführt wird, positionieren die Pulverteilchen sich entlang der Feldlinien, von denen ein großer Teil durch die Scheibe führen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei Bestromung der Spule mittels des Pulvers ein Bremsmoment über die Scheibe in die Welle eingeleitet, insbesondere wobei das Bremsmoment proportional zu demjenigen Strom ist, mit welchem die Spule beaufschlagt ist, insbesondere wenn die Drehzahl der Welle einen konstanten Wert aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Prüfung ausführbar ist, weil der der Spule zugeführte Strom proportional dem von der Bremsvorrichtung erzeugte Bremsmoment ist, wenn die Drehzahl konstant ist. Somit ist durch Vorgabe des Stromes das Bremsmoment steuerbar. Außerdem ist überwachbar, ob die dem Getriebe vom Elektromotor zugeführte Leistung im Rahmen eines zulässigen Maßes abweicht von der Bremsleistung der Bremsvorrichtung oder nicht. Denn das vom Elektromotor erzeugte Drehmoment, also der Quotient aus dem mit der Motorspannung multiplizierten Motorstrom und der Drehzahl muss proportional dem Spulenstrom sein oder darf nur im Rahmen des zulässigen Maßes davon abweichen.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zur Prüfung eines Getriebes mit einer Prüfvorrichtung sind, dass das Getriebe mit einer ersten Drehzahl betrieben oder angetrieben wird, insbesondere indem ein einen das Getriebe antreibenden Elektromotor speisenden Umrichter die Drehzahl der mit der Welle drehfest verbundenen Rotorwelle des Elektromotors auf die erste Drehzahl hinregelt, wobei die Spule mit einem insbesondere schrittweise zunehmenden Strom beaufschlagt wird, insbesondere wobei die ins Getriebe eingeleitete Leistung bestimmt wird, insbesondere aus dem Motorstrom und der Motorspannung des das Getriebe antreibenden Elektromotors, wobei der Quotient aus der Leistung und dem Produkt des Stromes mit der Drehzahl auf Überschreiten eines zulässigen Maßes an Abweichung überwacht wird.
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Von Vorteil ist dabei, dass eine schnelle und einfache Prüfung des Getriebes bei verschiedenen Drehzahlen und verschiedenen Belastungen ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Strom, mit welchem die Spule beaufschlagt, derart schrittweise erhöht wird, dass die zum jeweiligen Schritt gehörende Stromerhöhung von der jeweils zuletzt bestimmten Abweichung abhängt, insbesondere proportional zu ihr ist. Von Vorteil ist dabei, dass bei immer kleiner werdender Abweichung die weitere Stromerhöhung geringer wird und somit eine noch höhere Präzision erreichbar ist. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1 ist ein schematischer Querschnitt durch den besonders relevanten Teil einer Bremsvorrichtung dargestellt.
In der Figur 2 ist eine Prüfvorrichtung mit einem von einem Elektromotor 23 antreibbaren Getriebe 20 in Schrägansicht gezeigt, wobei die die Bremsvorrichtung 22 als vom Getriebe 20 angetriebene Last fungiert.
Wie in Figur 1 gezeigt ist die Bremsvorrichtung stationär angeordnet und erzeugt ein Bremsmoment, das in eine drehbar gelagerte Welle eingeleitet wird.
Hierzu weist die Bremsvorrichtung ein Gehäuse auf, in welchem eine mit elektrischem Strom beaufschlagbare Spule 1, insbesondere Spulenwicklung, angeordnet ist.
Die Spule 1 ist als Ringspule ausgeführt, wobei die Wicklungsachse, insbesondere Ringachse, koaxial zur Drehachse der Welle angeordnet ist.
Somit erzeugt die Spule 1 in dem von ihr umwickelten Raumbereich ein im Wesentlichen in axialer Richtung gerichtetes Magnetfeld.
Die Welle 4 der Bremsvorrichtung ist drehbar gelagert angeordnet. Auf die Welle 1 ist eine Scheibe aus ferromagnetischem Material, insbesondere Stahl, aufgesteckt und mit der Welle 1 drehfest verbunden. Im umwickelten Raumbereich ist ein Pulver angeordnet, das vorzugsweise aus ferromagnetischen oder anderen magnetisierbaren Partikeln besteht. Dieser mit dem Pulver teilweise gefüllter Raumberiech ist zur Umgebung hin, insbesondere in axialer Richtung oder in dazu umgekehrter Richtung, abgedichtet ausgeführt.
Bei stromloser Spule 1 und Drehbewegung der Welle 4 wird das Pulver infolge der Zentrifugalkraft nach radial außen geschleudert und die Scheibe 3 ist frei drehbar.
Bei Bestromung der Spule 1 und Drehbewegung der Welle 4 formen die Pulverteilchen axial gerichtete Ketten zur Durchleitung der Feldlinien. Dabei reichen die Ketten von der stationären
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Berandung des Raumbereichs bis zur Scheibe 3. Die Scheibe 3 ist vorzugsweise als Drehscheibe ausgeführt, also als Rotationskörper. Somit bewirken die Pulverteilchen ein Reibmoment und somit ein Bremsmoment, welches von der Scheibe 3 in die Welle eingeleitet wird.
Das Bremsmoment ist proportional zu dem in die Spule 1 eingeleiteten Strom. Auf diese Weise ist eine einfache Steuerung des Bremsmoments ausführbar.
Die Welle 4 ist über eine Kupplung 21 mit der abtreibenden Welle des Getriebes 20 drehfest verbunden. Das Getriebe ist vorzugsweise als einstufiges Parallelwellengetriebe ausgeführt. Alternativ sind aber auch andere Getriebe verwendbar. Die eintreibende Welle des Getriebes 20 ist von einem Elektromotor 23 antreibbar, insbesondere mittels eines Riemens oder einer Kette.
Durch den linear proportionalen Zusammenhang zwischen dem durch die Spule 1 geleiteten Strom und dem dadurch erzeugten Bremsmoment bei konstanter Drehzahl der Welle, ist eine besonders schnelle und einfache Prüfung des Getriebes ausführbar. Hierzu wird der Motor von einem Umrichter drehzahlgeregelt betrieben, so dass eine jeweilige Solldrehzahl konstant eingehalten wird. Zu jeder Drehzahl wird der durch die Spule 1 geleitete Strom schrittweise erhöht und somit ein entsprechend ansteigendes Bremsmoment aufgebracht. Die vom Umrichter an den Motor gelieferte elektrische Leistung ist ebenfalls zeitlich wiederkehrend bestimmbar, indem die vom Umrichter dem Motor zur Verfügung gestellte elektrische Spannung erfasst wird.
Die Bremsleistung der Bremsvorrichtung ergibt sich als Produkt aus dem Strom, mit welchem die Spule beaufschlagt ist, und der Drehzahl der Welle, die mittels eines Drehzahlsensors erfasst wird. Die Leistung des das Getriebe antreibenden Motors ergibt sich aus der Multiplikation des Motorstroms mit der Motorspannung, die vom Umrichter dem Elektromotor zur Verfügung gestellt werden, insbesondere und im Umrichter erfasst werden.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird als Elektromotor ein Drehstrommotor verwendet, dessen Rotorwelle drehfest mit der eintreibenden Welle des Getriebes 20 verbunden ist. Vorzugsweise ist eine Kupplung zwischen der eintreibenden Welle und der Rotorwelle zwischenordenbar.
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Bezugszeichenliste
1 Spule, insbesondere Spulenwicklung 2 Pulver
3 Scheibe
4 Welle
5 Lager
6 Dichtung 20 Getriebe
21 Kupplung
22 Bremsvorrichtung
23 Elektromotor