NL8503294A - Werkwijze en inrichting voor het detecteren van fouten of defecten in bewegende machine-onderdelen. - Google Patents

Description

·--*· - · 9 r NL 33093-dV/kvn

Werkwijze en inrichting voor het detecteren van fouten of defecten in bewegende machine-onderdelen.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het detecteren van fouten of defecten in bewegende raa-chine-onderdelen, waarbij door een fout of defect veroorzaakte, mechanische trillingen worden omgezet in een elek-5 trisch signaal, waaruit de toestand van het machine-onder-deel wordt afgeleid, alsmede een inrichting voor het toepassen van deze werkwijze, voorzien van een transducer die de door een fout of defect veroorzaakte mechanische trillingen omzet in een elektrisch signaal, en een verwerkingsschake-10 ling, die in afhankelijkheid van dit signaal een uitgangssignaal afgeeft, dat de toestand van het machine-onderdeel aangeeft.

Een dergelijke werkwijze en inrichting zijn bekend uit het Britse octrooischrift 1.603.190. Bij deze be-15 kende inrichting is de transducer uitgevoerd als een mechanisch afgestemde versnellingsmeter, waarvan de resonantie-frequentie in het gebied van 30-40 kHz ligt, zodat de grootste gevoeligheid van deze transducer ook in dit frequentie-gebied ligt. Bij deze bekende werkwijze en inrichting wordt 20 van de resonantiepiek van de transducer gebruik gemaakt om de selectiviteit en versterking te verbeteren. In de praktijk doet zich echter het probleem voor, dat bij het meten aan bijvoorbeeld lagers van gemiddelde afmeting bij mechanische trillingen de resonantiefrequenties en de tweede en 25 derde harmonischen daarvan eveneens in het frequentiegebied van 30-40 kHz liggen. De mechanische versterking van bepaalde frequentiebanden kan hierdoor bij een machine-onderdeel, waaraan de meting wordt uitgevoerd, groter zijn dan de mechanische versterking van de transducer. De inrichting wordt 30 hierdoor gevoelig voor stoorsignalen, waardoor geen betrouwbare detectie meer mogelijk is. Door de trillingen, die worden opgewekt door fouten of defecten, worden op het opper-' vlak van de machine, waarop de transducer wordt gemonteerd, staande golven opgewekt. De golflengte voor bijvoorbeeld 35 frequenties van 40 kHz bedraagt 150 mm, waardoor het moeilijk is om een geschikte positie voor de transducer te

- V 0 "T

- 2 - bepalen, aangezien de kans bestaat, dat de transducer juist in een knoop wordt aangebracht en niets zou worden gemeten#

De uitvinding beoogt een werkwijze en inrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarbij •5 deze bezwaren op eenvoudige doch niettemin doeltreffende wijze zijn ondervangen.

Hiertoe heeft de werkwijze volgens de uitvinding het kenmerk, dat voor het omzetten van de mechanische trillingen in een elektrisch signaal een akoestische-emissie-10 transducer met grote bandbreedte wordt benut, waarbij een frequentiegebied uit het elektrische signaal wordt geselecteerd, waar de halve golflengte kleiner is dan de doorsnede van de transducer.

De inrichting volgens de uitvinding heeft hiertoe 15 het kenmerk, dat de transducer is uitgevoerd als een akoes-tische-emissietransducer met grote bandbreedte en de verwer-kingsschakeling een frequentiegebied uit het tranducer-sig-naal selecteert, waar de halve golflengte kleiner is dan de doorsnede van de transducer.

20 Op deze wijze worden een werkwijze en inrichting verkregen, waarbij de transducer zonder problemen op elke gewenste plaats op de machine, waaraan een meting moet worden verricht, kan worden gemonteerd. Het frequentiegebied zal bij een praktische afmeting van de transducer bij een 25 tenminste twee maal hogere frequentie liggen dan het frequentiegebied 30-40 kHz, zodat van de in dit laatstgenoemde frequentiegebied liggende resonantiefrequenties en de tweede en derde harmonischen daarvan geen hinder meer wordt ondervonden.

30 De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin schematisch een uitvoerings-voorbeeld is weergegeven.

Een schematische aangeduide machine 1 is voorzien van een lager 2, dat op fouten of defecten moet worden be-35 waakt. Hiertoe is een voor akoestische emissie gevoelige transducer 3 met grote bandbreedte op de machine 1 gemonteerd, welke transducer de mechanische trillingen van de machine omzet in een elektrisch signaal. Mechanische trillingen worden bijvoorbeeld veroorzaakt, wanneer een defect in \ ' -» λ ·% r \ _ 1 3' - 3 - de loopbaan van de binnen- of buitenring door de kogels van het lager 2 wordt geraakt.

De transducer 3 is aangesloten op een versterker 4 met een banddoorlaatfilter. De versterker 4 is aangesloten 5 op een eerste ingang van een vermenigvuldiger 5, waarvan de tweede ingang het uitgangssignaal van een oscillator 6 ontvangt. De centrale frequentie van het banddoorlatende filter van de versterker 4 komt overeen met de oscillatiefrequentie van de oscillator 6. Een geschikter in de handel verkrijg-10 bare oscillator heeft een oscillatiefrequentie van 455 kHz.

De uitgang van de vermenigvuldiger 5 is verbonden met een laagdoorlaatfilter 7 met een bandbreedte van bijvoorbeeld 3 kHz. Het uitgangssignaal van het laagdoorlaatfilter 7 komt dan overeen met het frequentiegebied 452-458 kHz in het uit-15 gangssignaal van de transducer 3. De aanwezigheid van een defect in het lager 2 blijkt dan uit een amplitudetoename in het uitgangssignaal van het laagdoorlaatfilter 7.

De beschreven inrichting heeft het belangrijke voordeel/ dat een frequentiegebied bij een relatief hoge 20 frequentie wordt gebruikt, in welk frequentiegebied geen storende mechanische resonantiefrequenties van het lager 2 en tweede en derde harmonischen daarvan meer aanwezig zijn. Bovendien bedraagt de golflengte bij deze frequentie ongeveer 12 mm, terwijl de transducer 3 een grotere diameter 25 heeft, zodat zich altijd een maximum van een staande golf in het contactvlak van de transducer 3 zal voordoen.

Het uitgangssignaal van het laagdoorlaatfilter 7 wordt bij het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding toegevoerd aan vier comparators 30 8-11, die dit uitgangssignaal vergelijken met een telkens hogere drempelwaarde. De uitgangen van de comparators 8-11 zijn aangesloten op de poortingang van bijbehorende tellers 12-15, waarvan de klokingangen zijn aangesloten op een oscil-latoreenheid 16. De oscillatoreenheid 16 levert vier verschil-35 lende frequenties 1, 2, 4 respectievelijk 8 MHz. De teller, die het kloksignaal met de laagste frequentie ontvangt, is met zijn poortingang aangesloten op de comparator met de laagste drempelwaarde, terwijl de teller, die het kloksignaal met de hoogste frequentie ontvangt, is aangesloten op de comparator _·% *» **-s - 4 - met de hoogste drempelwaarde. Hierdoor wordt bereikt, dat de hogere amplituden in het uitgangssignaal van het laagdoor-laatfilter 7 zwaarder worden gewogen dan de lagere amplituden. De standen van de tellers 12-15, die na een vast tijd-5 interval zijn bereikt, worden door een optelorgaan 17 opgeteld. Het tijdinterval wordt bepaald door een tijdklok 18, waarbij het tijdinterval instelbaar is op bijvoorbeeld 1, 2, 4 en 6 s. Teneinde een uniforme schaal te verkrijgen wordt de somwaarde van het optelorgaan 17 door middel van een 10 deelorgaan 19 door het gekozen tijdinterval gedeeld. De aldus verkregen waarde kan door middel van een digitaal/ana-loogomzetter 20 in een analoge spanning worden omgezet, die door middel van een bewakingsorgaan 21 op het overschrijden van een bepaalde waarde wordt gecontroleerd. Indien een on-15 toelaatbare toestand wordt vastgesteld door het bewakingsorgaan 21, geeft deze een uitgangssignaal af aan een alarmor-gaan 22.

Opgemerkt wordt, dat het banddoorlaatfilter in de versterker 4 wordt toegepast om oversturing van de vermenig-20 vuldiger 5 door lage frequenties te vermijden. De doorlaat-band van het filter kan bijvoorbeeld 355-555 kHz zijn.

Bij proefnemingen zijn zeer goede meetresultaten met de beschreven inrichting bereikt, waarbij onder uiteenlopende omstandigheden defecten in het lager 2 tot een mini-25 mum afmeting van 0,25 mm konden worden vastgesteld.

Opgemerkt wordt, dat de beschreven werkwijze en inrichting niet alleen kunnen worden toegepast bij het detecteren van fouten of defecten in een lager, doch bijvoorbeeld ook bij het bewaken van snijgereedschappen op breuk of 30 dergelijke.

De uitvinding is dan ook niet beperkt tot het in het voorgaande beschreven uitvoeringsvoorbeeld, dat binnen het kader der uitvinding op verschillende manieren kan worden gevarieerd.

^ ^ *’Λ r·» ,*** ,·»

'V \J Jm· λΡ J

Claims (5)

1. Werkwijze voor het detecteren van fouten of defecten in bewegende machine-onderdelen, waarbij door een fout of defect veroorzaakte, mechanische trillingen worden omgezet in een elektrisch signaal, waaruit de toestand van 5 het machine-onderdeel wordt afgeleid, met het kenmerk, dat voor het omzetten van de mechanische trillingen in een elektrisch signaal een akoestische-emissietransducer (3) met grote bandbreedte wordt benut, waarbij een frequen-tiegebied uit het elektrische signaal wordt geselecteerd, 10 waar de halve golflengte kleiner is dan de doorsnede van de transducer.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het geselecteerde frequentiegebied boven 100 kHz ligt.

3. Werkwijze volgens conclusie 2,methet kenmerk, dat het frequentiegebied ongeveer 452-458 kHz is.

4. Inrichting voor het detecteren van fouten of defecten bij bewegende machine-onderdelen volgens de werk- 20 wijze volgens één der voorgaande conclusies, voorzien van een transducer (3) die de door een fout of defect veroorzaakte mechanische trillingen omzet in een elektrisch signaal, en een verwerkingsschakeling (4-7), die in afhankelijkheid van dit signaal een uitgangssignaal afgeeft, dat de toestand van het 25 machine-onderdeel aangeeft, met het kenmerk, dat de transducer (3)is uitgevoerd als een akoestische-emissietransducer met grote bandbreedte en de verwerkingsschakeling (4-7) een frequentiegebied uit het transducer-signaal selecteert, waar de halve golflengte kleiner is dan de doorsnede 30 van de transducer.

5. Inrichting volgens conclusie 4, m e t h e t kenmerk, dat de verwerkingsschakeling is voorzien van een vermenigvuldiger (5), op de ingangen waarvan een oscillator (6) met een frequentie van tenminste 100 kHz en een band- 35 doorlaatfilter (4) met een met de oscillatiefrequentie overeenkomende centrale frequentie zijn aangesloten, waarbij de transducer (3) met de ingang van het banddoorlaatfilter (4) «s - - l V ... J 'é -βίε verbonden, en op de uitgang van de vermenigvuldiger (5) een laagdoorlaatfilter (7) is aangesloten. - . j . \ 1 1 ' -1