WO1981003702A1 - Method and device for the acoustic supervision of machines and/or plants - Google Patents

Method and device for the acoustic supervision of machines and/or plants Download PDF

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WO1981003702A1
WO1981003702A1 PCT/DE1981/000092 DE8100092W WO8103702A1 WO 1981003702 A1 WO1981003702 A1 WO 1981003702A1 DE 8100092 W DE8100092 W DE 8100092W WO 8103702 A1 WO8103702 A1 WO 8103702A1
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WO
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power density
density values
machine
vibrations
vibration
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Application number
PCT/DE1981/000092
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Inventor
G Molitor
L Franke
M Hilgeland
Original Assignee
Boekels & Co H
G Molitor
L Franke
M Hilgeland
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Publication date
Application filed by Boekels & Co H, G Molitor, L Franke, M Hilgeland filed Critical Boekels & Co H
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines

Definitions

  • the invention relates to an analytical investigation procedure for the automatic monitoring of the state of machines or systems during operation and / or production processes on the basis of the analysis of the spectrum of sound or vibration vibrations that occur during operation of the machine or system or during the production process arise and which typically differ from the state in the event of a malfunction of any cause when the machine or system has a trouble-free setpoint function or when the manufacturing process runs smoothly.
  • vibrations are recorded; these vibrations are then analyzed by converting the amplitude image of the recorded vibrations into a spectral representation with identification of the spectral power density values determined in one or more frequency bands; then the determined power density values with specified performance comparing density values in each frequency band to be monitored; and finally, when the determined power density values deviate from the predetermined power density values, signals are triggered.
  • the invention relates to a device for the automatic monitoring of the state of machines or systems during operation and / or production processes on the basis of the analysis of the spectrum of sound or vibration vibrations that arise during operation of the machine or system or during the production process and which typically differ from the state in the event of a fault of any cause when the machine or system or the production process runs smoothly in the event of a malfunction, and which initially have one or more vibration sensors, e.g. B.
  • vibration detector or microphones which further comprises a spectrally connected to the vibration sensors spectral analyzer that converts the amplitude image of the vibrations into a spectral representation with identification of the spectral power density values determined in one or more frequency bands, which furthermore has comparison circuits for comparing the determined power density values with by setting predetermined power density values in each frequency band to be monitored and which finally has signaling and switching devices for displaying and / or triggering control commands when the determined power density values deviate from the predetermined power density values.
  • the sound signal recorded in this way is not yet suitable for evaluation. It must first be examined which specific powers are emitted in the frequency ranges that are different from each other. Basically, two methods are known for this: the sequential examination of the vibration mixture with selective filters and the so-called (fast) Fourier transformation.
  • the first-mentioned method using filters either uses sequentially switched or continuously tuned band filters with a certain interval width (eg octave filter or third-octave filter) and the respective output signal is displayed or recorded.
  • a so-called power density spectrum which, as the envelope of a curve or as a bar chart, provides information about the different sound and vibration levels that the machine emits in the individual frequency bands.
  • Such a representation on a frequency-divided recording axis is commonly referred to as a spectral representation. This representation shows which sound or vibration emissions the machine emits in the individual frequency intervals. According to the different mechanical causes of noise and vibrations in the machine - depending on whether the cause Cause z. B.
  • the second method the (fast) Fourier transform, consists in digitizing the emitted sound, which is initially recorded as an analog signal, using known electronic means and storing the discrete amplitude signals obtained therewith. These values are then subjected to a known mathematical conversion known as the "Fourier transformation".
  • the sound or vibration signals originally recorded over a time axis are converted into an equivalent representation, which shows the emitted power densities over an axis divided into frequencies.
  • an oscilloscope or the diagram of a writing measuring instrument shows a sound or vibration spectrum of basically the same type as in the (physical) analysis of the vibration mixture by means of a bandpass filter.
  • the envelope of this spectral representation describes an area that is equivalent to the total sound or vibration power.
  • Measuring devices which carry out the above-mentioned spectral analysis according to one or the other method and display the result with suitable means, for example on the screen of an oscilloscope or on a writing measuring device, with representations in other informative coordinate systems, e.g. B. local curves occur.
  • suitable means for example on the screen of an oscilloscope or on a writing measuring device, with representations in other informative coordinate systems, e.g. B. local curves occur.
  • a specialist is always required who continuously observes these representations in order to intervene if necessary in the event of occurring or impending faults.
  • the present invention is based on the object of automatically monitoring machines or systems during operation and / or the manufacturing process on the basis of the analysis of the spectrum of sound or vibration vibrations.
  • the method specified in the characterizing part of claim 1 is proposed.
  • a device suitable for carrying out this method is specified in claim 2.
  • An alternative Solution for the device according to claim 2 is shown in claim 3; This solution concerns machines or systems or manufacturing processes in which the vibrations that occur recur cyclically.
  • the time slot circuit with the associated gate circuits is suitable for releasing not only a single time window, but adjustable several within a work cycle, for example a second time window, whereby For each additional time window provided, there is a separate data memory for storing the predetermined power density values to be predetermined, which are assigned to the associated time window and together with the others via an OR logic data memories in the door circuits to the comparison circuits.
  • a separate data memory for storing the predetermined power density values to be predetermined, which are assigned to the associated time window and together with the others via an OR logic data memories in the door circuits to the comparison circuits.
  • frequency band switches are provided according to claim 5 for switching off the signal transmission in any of the selectable frequency bands.
  • the present application also relates to a particular application of the invention explained above.
  • the application relates to a press for producing bolts from wire sections or a similar working machine.
  • This application described in claim 6, is characterized by the combination of the following features: the press is assigned a sound absorbing hood or a similar sound extractor and the press is assigned a device according to one or more of the preceding claims, the vibration sensors of which are located within the space enclosed by the sound absorbing hood are arranged.
  • the vibration sensor and signal device be attached to the sound absorbing hood.
  • FIG. 1 shows a diagram in which the sound emitted, for example, by a machine with reciprocating machine parts is shown over a time axis
  • FIG. 2 shows a diagram with different spectral representations, each of which is assigned to a specific time segment of the oscillation curve according to FIG. 1,
  • Fig. 3 sine device or circuit arrangement for performing the method according to the invention
  • Fig. K in a schematic representation of a method according to the invention or with the device according to the invention working machine with a sound absorbing hood.
  • the vibration profile 1 is recorded over a time axis 2 as the abscissa for vibrations emitted by a work machine with a cyclically recurring work sequence.
  • the amplitudes of the sound pressure are shown for example.
  • the vibration curve 1 shows a complete machine cycle - that is, the operation of the working machine over, for example, a complete crank revolution of the crank drive, with the total time requirement k.
  • the time requirement 4 is divided, for example, into the six time segments 5, 6, 7, 8, 9 and 1, each corresponding to a 60 degree crank rotation.
  • the vibration mixtures emitted by the machine are different in each of the time periods 5 to 10 than in the other time periods. This becomes clear from the illustration in FIG. 2.
  • the vibration mixtures which are assigned to each of the above-mentioned periods 5 to 10, are shown in one of the power density spectra programs 13, 14, 15, 16, 17 and 18 shown there.
  • the vertical axes 19 of these power density spectro grams reflect the power density
  • the horizontal axes 20 are divided by frequencies or frequency bands, in the present case for eight frequency bands 21, 22, 23, 2k, 25, 26, 27 and 28.
  • the spectrogram 13 and 29 show the power density within the frequency band 25, specifically in relation to the time segment 5 according to the diagram in FIG. 1, the common, so-called bar representation being used here, as in the other following spectrograms.
  • the device according to the invention for monitoring a machine 30 for trouble-free function has a device 31 in the signal input for recording the vibration and / or sound spectrum, e.g. B. a microphone or an accelerometer for picking up the vibrations that are transmitted as structure-borne noise.
  • the presence of conventional signal amplifiers is assumed.
  • the recorded signals are then fed to a gate circuit 32 which, in the case of machines with a cyclical sequence (time requirement 4), serve to function the device or device according to the invention on one or more selectable parts 11, 12 etc. of this cycle or time requirement 4 to restrict.
  • the gate circuit 32 receives opening signals from a time window circuit 33.
  • the time window circuit 33 is coupled to the machine 30 via a coupling device 34.
  • a cam switch can be used for a time window circuit, which is actuated by a cam on a cam disk rotating with the crank drive of the machine 30, the crank angle at which the cam actuates the cam switch being decisive for the angular range of the crank position via away the time window opens the gate circuit 32 (for example over the parts 11 and 12 of the time requirement 4).
  • the cam disk can also have a plurality of cams which, in the course of a crank revolution, realize a plurality of time windows (corresponding, for example, to parts 11 and 12 of the time requirement 4), as a result of which further signals as opening signals for the gate circuit 32 (and at the same time for the gate circuit 32) which are quite different depending on the crank angle and duration to later explained goal circuits 45) can be switched.
  • a time window circuit 33 realized by a cam switch is an electronic solution, for example in that the coupling device 34 drives an electro-optical or elec tromagnetic angle step encoder of sufficient resolution which feeds a counting circuit.
  • the counter circuit is synchronized at a certain crank position by being set to zero.
  • two adjusting devices, e.g. B. digit adjusters, 35, 36 those step numbers can be set by the operating personnel, which define the start (setting device 35) and end (setting device 36) of the time window (s) in accordance with parts 11 and 12 and thus, just as in the case of the cam switch mentioned, its crank angle and duration .
  • the opening commands of the time window circuit 33 go to the gate circuit 32 and the gate circuits 45 to be described later via signal lines 37.
  • a spectral analyzer is denoted by 38, it being immaterial whether the technical implementation with the band filter method described above is carried out on a physical scale or, on the other hand, mathematically by (fast) Fouriier transformation or by another method which involves the sound or vibration amplitudes converted into a power density spectrum.
  • the spectral analyzer 38 At the output of the spectral analyzer 38, there is in each case in the lines 39 information about the power densities (19) contained in a plurality of adjacent or non-adjacent frequency bands 21 to 28 of the sound or vibration amplitudes recorded by the device 31.
  • a spectral analyzer Basically equivalent to this is also a spectral analyzer, the circuit output 39 of which provides temporally nested serial information about the entire power density spectrum (e.g. 13 to 18) in a single channel.
  • the components provided, for example, for three parallel channels would only be present once and would be designed for the processing of serially occurring information in a manner known per se. Only in the signal evaluation circuit to be described later would the serial information be converted into parallel information.
  • the lines 39 at the output of the spectral analyzer 38 lead via analog-digital converter 40 to an operating mode switch 41.
  • analog-digital converters 40 are only to be provided if the spectral analyzer 38 used supplies analog output signals, while such converters deliver a digital signal format this point does not apply.
  • the signal lines 39 which are now fed with digital power density information, are connected to the operating mode switch 41 in such a way that the latter is shown here
  • Parallel processing can switch each individual frequency channel 21 to 28 separately on two different line paths: to lines 42, as shown in FIG. 3 in the "LEARN” or “STORE” operating mode, or to lines 43 in the "MONITOR” mode.
  • the power density signals reach the data memory 44 via the lines 42, in which there are (physically separated or programmed) as many memory areas 45 with read / write memories as frequency bands (21 to 28) are evaluated or evaluated should.
  • the total of the power density values stored in these memory areas 45 are referred to below as the target spectrum, which is to be specified for the comparison to be described later.
  • the memories are connected to gate circuits (46) which, like the gate circuit 32 described above, for the signal flow only during the cyclical time ranges defined by the setting of the time window circuit 33 on the setting devices 35 and 36, here time windows (for example parts 11 and 12) are open.
  • time windows for example parts 11 and 12
  • "MONITORING" signals which arrive only during "open" time windows (for example 11 and / or 12) in the time window breaks are erroneously compared with the setpoints permanently stored in the memories 45.
  • the actual comparison between the target spectrum and the actual spectrum takes place in the comparison circuits 47.
  • the signal lines 43 leading up to the actual spectrum open into the comparison circuits 47.
  • the comparison of the digital power density values is carried out arithmetically in the example, so that the output lines 48 of the comparison circuits according to the sign and difference show the deviations of the instantaneous power densities 19 in the individual frequency bands 21 to 28 Signal evaluation circuit 49 conduct.
  • the signal evaluation circuit 49 serves to quantify the power density signals obtained from the individual frequency bands 21 to 2 and to convert them for signaling or for triggering control commands. At this point, the conversion to parallel channels would take place in the case of a serial signal transmission, not shown here. However, since FIG. 3 already has this parallel processing as an example, there is no need to show this conversion circuit which is not required here.
  • the signals fed through the lines 48 are conducted via switches 50 to be actuated separately for each frequency band 21 to 28; this makes it possible to exclude certain frequency bands from the monitoring, in which, for example, changes in the spectral power density take place without suggesting significant interference.
  • the power density signals pass through a plurality of threshold value switching stages 51 with associated indicator lamps.
  • This These switching stages 51 receive their response threshold values through the input devices 52, with which the switching stages are specified at which value and sign of the difference signals (in the comparison stages between the target and actual values) an output signal and / or a control command is to be triggered.
  • two graded switching thresholds for exceeding and one for falling below the actual power densities above or below the target power densities could be set for each desired frequency band.
  • the smaller deviation then serves for signaling, for example via the indicator lamps belonging to the threshold switching stages 51 and / or the acoustic alarm device 53.
  • the larger deviation actuates a contactor 54 as a control command, which can be used to switch off the monitored machine 30 by cutting off their power supply lines 55.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a work machine 60, in particular of the type of a press for producing bolts from wire sections or the like.
  • the work machine 60 according to FIG. 2 is fastened on a foundation 61.
  • a sound absorption hood 62 is provided which can be moved by means of rollers 63 and can be moved over the entire work machine 60 from only one side, for example.
  • the required vibration sensors in the form of microphones 64 or the like, as well as the acoustic alarm device 53 and possibly other alarm devices, e.g. B. light emitter to arrange. It is advisable to arrange the relatively small-sized device according to the invention with its various circuit features on the sound absorbing hood 62 and, if necessary, to lead only one power supply line 65 to the outside.

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Abstract

Analytical monitoring method, and automatic supervision device of the conditions of machines or plants during operation, based on the spectral analysis of acoustic oscillations, respectively vibrations. The amplitude of the oscillations, detected and analysed, are converted into spectrum power density values and compared to given spectrum power density values to generate signals in case of differences. The given spectrum power density values are obtained by detection, analysis and conversion of oscillations, respectively vibrations, occurring a normal operation, without failures, of the machine or the plant and are stored so that those power density values obtained during the successive operations of the machine or the plant may be compared to the stored values.

Description

AKUSTISCHEUBERWACHUNGVONMASCHINENUND/ODERANLAGEN ACOUSTIC MONITORING OF MACHINES AND / OR SYSTEMS
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein analytisches Untersuchungsverfah-ren zum selbsttätigen Überwachen des Zustandes von Maschinen oder Anlagen während des Betriebes und/oder von Fertigungsprozessen auf der Grundlage der Analyse des Spektrums von Schall- bzw. Erschütterungsschwingungen, die beim Betrieb der Maschine oder Anlage bzw. beim Fertigungsprozess entstehen und die sich bei störungsfreier Sollfunktion der Maschine oder Anlage bzw. bei störungsfreiem Ablauf des Fertigungsprozesses vom Zustand im Fall einer Störung beliebiger Ursache typischerweise unterscheiden. Hierbei werden zunächst Schwingungen aufgenommen; sodann werden diese Schwingungen analysiert, indem das Amplitudenbild der aufgenommenen Schwingungen in eine Spektraldarstellung mit Ausweis der in einem oder mehreren Frequenzbändern ermittelten spektralen Leistungsdichtewerte umgewandelt wird; darauf werden die ermittelten Leistungsdichtewerte mit vorgegebenen Leistumgs dichtewerten in jedem zu überwachenden Frequenzband verglichen; und schließlich werden beim Abweichen der ermittelten Leistungsdichtewerte von den vorgegebenen Leistungsdichtewerten Signale ausgelöst.The invention relates to an analytical investigation procedure for the automatic monitoring of the state of machines or systems during operation and / or production processes on the basis of the analysis of the spectrum of sound or vibration vibrations that occur during operation of the machine or system or during the production process arise and which typically differ from the state in the event of a malfunction of any cause when the machine or system has a trouble-free setpoint function or when the manufacturing process runs smoothly. First of all, vibrations are recorded; these vibrations are then analyzed by converting the amplitude image of the recorded vibrations into a spectral representation with identification of the spectral power density values determined in one or more frequency bands; then the determined power density values with specified performance comparing density values in each frequency band to be monitored; and finally, when the determined power density values deviate from the predetermined power density values, signals are triggered.
Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum selbsttätigen Überwachen des Zustandes von Maschinen oder Anlagen während des Betriebes und/oder von Fertigungsprozessen auf der Grundlage der Analyse des Spektrums von Schall- bzw. Erschütterungsschwingungen, die beim Betrieb der Maschine oder Anlage bzw. beim Fertigungsprozess entstehen und die sich bei störungsfreier Sollfunktion der Maschine oder Anlage bzw. bei störungsfreiem Ablauf des Fertigungsprozasses vom Zustand im Fall einer Störung beliebiger Ursache typischerweise unterscheiden und die zunächst einen oder mehrere Schwingungs ufnehmer, z. B. Erschütterungsaufnehmer oder Mikrophone aufweist, die weiterhin einen mit den Schwingungsaufnehmern elektrisch verbundenen Spektralanalysator aufweist, der das Amplitudenbild der aufgenommenen Schwingungen in eine Spektraldarstellung mit Ausweis der in einem oder mehreren Frequenzbändern ermittelten spektralen Leistungsdichtewerte umwandelt, die ferner Vergleichsschaltungen aufweist zum Vergleichen der ermittelten Leistungsdichtewerte mit durch Einstellung vorgegebenen Leistungsdichtewerten in jedem zu überwachenden Frequenzband und die schließlich Signal- und Schalteinrichtungen aufweist zur Anzeige und/oder zum Auslösen von Steuerbefehlen beim Abweichen der ermittelten Leistungsdichtewerte von den vorgegebenen Leistungsdichtewerten.Furthermore, the invention relates to a device for the automatic monitoring of the state of machines or systems during operation and / or production processes on the basis of the analysis of the spectrum of sound or vibration vibrations that arise during operation of the machine or system or during the production process and which typically differ from the state in the event of a fault of any cause when the machine or system or the production process runs smoothly in the event of a malfunction, and which initially have one or more vibration sensors, e.g. B. vibration detector or microphones, which further comprises a spectrally connected to the vibration sensors spectral analyzer that converts the amplitude image of the vibrations into a spectral representation with identification of the spectral power density values determined in one or more frequency bands, which furthermore has comparison circuits for comparing the determined power density values with by setting predetermined power density values in each frequency band to be monitored and which finally has signaling and switching devices for displaying and / or triggering control commands when the determined power density values deviate from the predetermined power density values.
Es ist bekannt, daß Maschinen aller Art, in denen sich Maschinenteile bewegen und mit deren Hilfe Werkstücke bearbeitet werden, ein bestimmtes Schallspektrum ausstrahlen und/oder ein. bestimmtes Erschütterungsspektrum aufweisen, welches zu einem erheblichen Teil auch mit dem menschlichen Ohr kontrolliert werden kann. In diesem Zusammenhang zählt es zum Erfahrungsschatz von geübten Maschineneinrichtern , daß sie mit ihrem Ohr die einwandfreie Funktion einer laufenden Maschine kontrollieren und durch Abweichungen von dem gewohnten Klangbild auf Störungen in der Maschine oder in der werkstückbearbeitung schließen können.It is known that machines of all kinds, in which machine parts move and with the help of which workpieces are processed, emit a specific sound spectrum and / or. have a certain range of vibrations, which to a large extent can also be controlled with the human ear. In this context it is part of the A wealth of experience from experienced machine setters that they can use their ears to check that a running machine is working properly and that deviations from the familiar sound pattern can lead to malfunctions in the machine or in workpiece machining.
Die physikalische Arbeitsweise der bisher bekannten Überwachungsgeräte läuft darauf hinaus, aus dem vorwiegend mit elektrischen Mitteln aufgenommenen Schwingungsverlauf in Abhängigkeit von der Zeit ein Urteil über die Zusammensetzung des Schall- bzw. Erschütterungsspektrums zu gewinnen. - Das so aufgenommene Schallsignal ist jedbch noch nicht zur Auswertung geeignet. Es muß erst daraufhin untersucht werden, welche spezifischen Leistungen im einzelnen voneinander unterschiedenen Frequenzbereichen abgestrahlt werden. Dafür sind im wesentlichen zwei Methoden bekannt: Die aufeinanderfolgende Untersuchung des Schwingungsgemisches mit selektiven Filtern und die sogenannte (schnelle) Fourier-Transformation .The physical mode of operation of the monitoring devices known hitherto boils down to obtaining a judgment as to the composition of the sound or vibration spectrum from the vibration course, which is predominantly recorded by electrical means, as a function of time. - However, the sound signal recorded in this way is not yet suitable for evaluation. It must first be examined which specific powers are emitted in the frequency ranges that are different from each other. Basically, two methods are known for this: the sequential examination of the vibration mixture with selective filters and the so-called (fast) Fourier transformation.
Die erstgenannte Methode mittels Filtern verwendet entweder aufeinanderfolgend geschaltete oder kontinuierlich durchgestimmte Bandfilter mit einer bestimmten Intervallbreite (z.B. Oktavfilter oder Terzfilter) und es wird das jeweilige Ausgangssignal angezeigt oder aufgezeichnet. Damit entsteht ein sogenanntes Leistungsdichtespektrum, das als Einhüllende einer Kurve oder als Balkendiagramm Aufschluß darüber gibt, welche unterschiedlichen Schall- bzw. Erschütterungsleistun-gen die Maschine in den einzelnen Frequenzbändern abstrahlt. Eine derartige Darstellung über eine nach Frequenzen geteilten Aufzeichnungsachse wird gemeinhin als Spektraldarstellung bezeichnet. Diese Darstellung zeigt an, welche Schall- bzw. Erschütterungslristungen die Maschine in den einzelnen Frequenzintervallen abstrahlt. Entsprechend der unterschiedlichen mechanischen Entstehungsursachen für Schall und Erschütterungen in der Maschine - je nachdem, ob die Entstehungs Ursache z. B. in einem Lager, einem Getriebe oder bei einer Lderkstückverformung entsteht - werden sich Immissionen im Schall- bzw. Erschütterungsspektrum auch an anderer Stelle bemerkbar machen. Da mechanische Störungen an Maschinen sich meist als ungewollte Reibung auswirken, kann davon ausgegangen werden, daß solche Störungen sich durch Vergrößerung vorhandener bzw. durch Neuauftreten bislang nicht vorhandener Schall- bzw. Erschütterungsfrequenzen bemerkbar machen. Das aufgezeichnete Leistungsdichtespektrum gibt somit ein Bild über den Schwingungszustand des Gesamtsystems Maschine/Werkstück in störungsfreiem und in gestörtem Zustand.The first-mentioned method using filters either uses sequentially switched or continuously tuned band filters with a certain interval width (eg octave filter or third-octave filter) and the respective output signal is displayed or recorded. This creates a so-called power density spectrum, which, as the envelope of a curve or as a bar chart, provides information about the different sound and vibration levels that the machine emits in the individual frequency bands. Such a representation on a frequency-divided recording axis is commonly referred to as a spectral representation. This representation shows which sound or vibration emissions the machine emits in the individual frequency intervals. According to the different mechanical causes of noise and vibrations in the machine - depending on whether the cause Cause z. B. arises in a bearing, a gearbox or with a deformation of a damper - immissions in the sound or vibration spectrum will also be noticeable elsewhere. Since mechanical malfunctions on machines usually have the effect of undesired friction, it can be assumed that such malfunctions are noticeable through the increase in sound or vibration frequencies that are present or through the emergence of hitherto non-existent frequencies. The recorded power density spectrum thus provides an image of the vibration status of the entire machine / workpiece system in a trouble-free and disturbed state.
Die zweite Methode, die (schnelle) Fourier-Transformatiσn besteht darin, daß man den emittierten Schall, der zunächst als Analogsignal aufgenommen wird, mit an sich bekannten elektronischen Mitteln digitalisiert und die damit gewonnenrn diskreten Amplitudensignale speichert. Diese Werte unter wirft man dann einer bekannten mathematischen Umwandlung, die unter dem Namen "Fourier-Transformation" bekannt ist. Dabei werden die ursprünglich über einer Zeitachse aufgezeichneten Schall- bzw. Erschütterungssignale In eine äquivalente Darstellung umgerechnet, die die ausgestrahlten Leistungsdichten über einer nach Frequenzen unterteilten Darstellungs achse ausweist. Für diese Aufgabe gibt es spezielle Integrierte Halbleiterbausteine (FFT-Schaltkreise-fast Fourier-Transformation). Im Ergebnis einer solchen Umwandlung erscheint eines Oszillosskops oder auf dem Diagramm eines schreibenden Meßgerätes sin Schall- bzw. Erschütterungspektrum von prinzipiell gleicher Art wie bei der (physikalischen) Analyse des Schwingungsgemisches durch Bandfilter. Sie gibt Aufschluß über die Zusammensetzung und über die abgestrahlte Leistung in den jeweiligen Frequenzbereichen. Die Einhüllende dieser Spektraldarstellung umschreibt eine Fläche, welche der gesamten Schall- bzw. Erschütterungsleistung äquivalent ist. Es sind Meßgeräte bekannt, die die vorstehend erwähnte Spektralanalyse nach der einen oder anderen Methode durchführen und das Ergebnis mit geeigneten Mitteln anzeigen, beispielsweise auf dem Schirm eines Oszillosskops oder auf eieem schreibenden Meßgerät, wobei auch Darstellungen in anderen aussagefähigen Koordinatensystemen, z. B. Ortskurven, vorkommen. Stets ist jedoch ein Fachmann erforderlich, der diese Darstellungen fortlaufend beobachtet, um erforderlichenfalls bei eintretenden oder sich ankündigenden Störungen einzugreifen. Man erkennt am aufgezeichneten Schall- bzw. Erschütterungsspektrum deutlich, an welcher Stelle es sich atypisch verändert und kann daraus Schlüsse auf eine abweichende Funktion oder Fehlfunktion der Maschine ziehen und die Maschine zur Einleitung geeigneter Abhilfemaßnahmen willkürlich anhalten. Eine solche laufende Beobachtung ist jedoch kaum praktikabel und widerspricht dem Rationalisierungsstreben. Stattdessen wäre es einfacher, die Maschine selbst zu überwachen, wie singengs erläutert.The second method, the (fast) Fourier transform, consists in digitizing the emitted sound, which is initially recorded as an analog signal, using known electronic means and storing the discrete amplitude signals obtained therewith. These values are then subjected to a known mathematical conversion known as the "Fourier transformation". The sound or vibration signals originally recorded over a time axis are converted into an equivalent representation, which shows the emitted power densities over an axis divided into frequencies. There are special integrated semiconductor components (FFT circuits - almost Fourier transform) for this task. As a result of such a conversion, an oscilloscope or the diagram of a writing measuring instrument shows a sound or vibration spectrum of basically the same type as in the (physical) analysis of the vibration mixture by means of a bandpass filter. It provides information about the composition and the radiated power in the respective frequency ranges. The envelope of this spectral representation describes an area that is equivalent to the total sound or vibration power. Measuring devices are known which carry out the above-mentioned spectral analysis according to one or the other method and display the result with suitable means, for example on the screen of an oscilloscope or on a writing measuring device, with representations in other informative coordinate systems, e.g. B. local curves occur. However, a specialist is always required who continuously observes these representations in order to intervene if necessary in the event of occurring or impending faults. The recorded sound or vibration spectrum clearly shows at which point it changes atypically and can be used to draw conclusions about a deviating function or malfunction of the machine and to arbitrarily stop the machine to initiate suitable remedial measures. However, such ongoing monitoring is hardly practical and contradicts the pursuit of rationalization. Instead, it would be easier to monitor the machine yourself, as Singengs explains.
Man könnte nun von der Erwartung ausgehen, daß man den Zwang zu andauernder Beobachtung derartiger spektralanalytischer Überwachungsgeräts dadurch umgeht, daß man ein "typisches Schall- bzw. Erschütterungsspektrum" einer bestimmtem Maschine in geeigneter Weise festlegt und durch eine Vergleichsschaltung dieses festgelegte Schall- bzw. Erschütterungsspektrum mit den laufenden aktuellen Meßergebnissen vergleicht.One could now start from the expectation that one can circumvent the obligation to continuously observe such spectral-analytical monitoring devices by appropriately determining a "typical sound or vibration spectrum" of a specific machine and by comparing this defined sound or vibration spectrum with the current current measurement results.
Bei näherer Betrachtung des Problems zeigt sich jedoch, daß es ein "typisches Schall- bzw. Erschütterungsspektrum" einer bestimmten Maschine gar nicht gibt und auch gar nicht geben kann. Weben Einflüssen , die sich aus Aufstellungsort und Umgebung ergeben, gehen wesentliche Einflüsse von der Betriebsart und von den von einer Maschine bearbeiteten Werkstücken aus. So ändert sich das Schall- bzw. Erschütterungsspektrum einer Maschine mit ihrer Antriebsdrehzahl , mit der sich das emittierte Spektrum längs der Frequenzachse einerseits ver schiebt, andererseits im Hinblick auf damit bewirkte veränderte Resonanzbedingungen qualitativ verändert. Von Fall zu Fall gänzlich unterschiedliche Schall- bzw. Erschütte- rύngsspektren ergeben sich bei Bearbeitungsmaschinen für unterschiedliche Werkstücke und Werkstoffe, so daß die auftretenden Schall- bzw. Erschütterungsspektren nicht im mindesten vorhergesehen werden können. Ein weicher Werkstoff z. B. führt zu einem anderen Schall- bzw. Erschütterungsspe trum als ein harter; verhältnismäßig geringe Verformungs-und/oder Schnittkräfte äußern sich in dieser Hinsicht ander als größere Kräfte.A closer look at the problem shows, however, that there is no "typical sound or vibration spectrum" of a particular machine and it cannot exist at all. Weaving Influences that arise from the installation site and the surrounding area have a significant influence on the operating mode and the workpieces machined by a machine. The sound or vibration spectrum of a machine changes with its drive speed, with which the emitted spectrum on the one hand changes along the frequency axis pushes, on the other hand qualitatively changed with regard to the resulting change in resonance conditions. From case to case, completely different sound or vibration spectra result in processing machines for different workpieces and materials, so that the occurring sound or vibration spectra cannot be predicted in the least. A soft material e.g. B. leads to a different sound or vibration spectrum than a hard one; In this respect, relatively low deformation and / or cutting forces are expressed differently than larger forces.
Ein "typisches" Schall- bzw. Erschütterungsspektrum kann auch aus einem weiteren wichtigen Grund nicht generell beschrieben. werden. Vorwiegend solche Maschinen nämlich, bei denen wesentliche Maschinenteile hin- und hergehende Bewegungen ausführen, etwa Maschinen mit einem Kurbelantrieb, senden kein zeitlich gleichbleibendes Schall- bzw. Erschütt rungsspektrum aus, wie es etwa von einer Maschine mit ausschließlich rotierenden Teilen erwartet werden könnte. Das Schall- bzw. Erschütterungsspektrum von Maschinen mit hinund hergehenden Maschinenteilen ändert sich im Verlauf eine Maschinenzyklus , es "atmet".A "typical" sound or vibration spectrum cannot generally be described for another important reason. become. Predominantly such machines, in which essential machine parts perform reciprocating movements, such as machines with a crank drive, do not emit a temporally constant sound or shock spectrum, as might be expected from a machine with only rotating parts. The sound or vibration spectrum of machines with reciprocating machine parts changes in the course of a machine cycle, it "breathes".
AufgabaTask
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maschinen oder Anlagen während des Betriebes und/oder Fertigungsprozesses auf der Grundlage der Analyse des Spektrums von Schall- bzw. Erschüttsrungsschwingungen selbsttätig zu überwachen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird das im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebene Verfahren vorgeschlagen. Eine zum Durchführen dieses Verfahrens geeignete Einrichtung ist im Anspruch 2 angegeben. Eine Alternativ lösung zur Einrichtung nach Anspruch 2 ist im Anspruch 3 aufgezeigt; diese Lösung betrifft Maschinen oder Anlagen bzw, Fertigungsprozesse, bei denen die auftretenden Schwingungen zyklisch wiederkehren.The present invention is based on the object of automatically monitoring machines or systems during operation and / or the manufacturing process on the basis of the analysis of the spectrum of sound or vibration vibrations. To solve this problem, the method specified in the characterizing part of claim 1 is proposed. A device suitable for carrying out this method is specified in claim 2. An alternative Solution for the device according to claim 2 is shown in claim 3; This solution concerns machines or systems or manufacturing processes in which the vibrations that occur recur cyclically.
Vorteilebenefits
Durch Anwendung der Erfindung ist es möglich, Maschinen oder Anlagen und/oder Fertigungsprozesse selbsttätig zu überwachen, so oaß nicht mehr wie bisher geübtes Fachpersonal notwendig ist, um den Betrieb solcher Maschinen bzw. Anlagen und den Fertigungsprozess zu überwachen. Es ist lediglich notwendig, zu Beginn des Betriebes der Maschine bzw. zu Beginn eines Fertigungsprozesses bei störungsfreier Sollfunktion der Maschine bzw. bei störungsfreiem Ablauf des Fertigungsprozesses die in an sich bekannter Weise aufgenommenen und analysierten Schwingungen als vorzugebende Soll-Leistungsdichtewerte auf gesonderte Datenspeicher zu leiten und sodann die Überwachung der Maschine oder des Fertigungsprozesses durch Vergleichen der in vorzugebenden zeitlichen Abständen wiederholt durchgeführten Analyse des Schall- bzw. Erschütterungsspektrums selbsttätig erfolgen zu lassen.By using the invention, it is possible to monitor machines or systems and / or production processes automatically, so that it is no longer necessary, as previously practiced specialist personnel, to monitor the operation of such machines or systems and the production process. It is only necessary, at the beginning of the operation of the machine or at the beginning of a manufacturing process with a trouble-free set function of the machine or with a trouble-free execution of the manufacturing process, to direct the vibrations recorded and analyzed in a known manner as predetermined target power density values to separate data memories and then the monitoring of the machine or the production process is carried out automatically by comparing the analysis of the sound or vibration spectrum that is carried out repeatedly at predetermined intervals.
In Weiterbildung der Lösung nach Anspruch3 ist es ent sprechend dem Vorschlag , nach Anspruch k zweckmäßig, daß die Zeitfensterschaltung mit den zugehörigen Torschaltungen dazu geeignet ist, nicht nur ein einziges Zeitfenster, sondern einstellbar deren mehrere innerhalb eines Arbeitstaktes freizugeben, z.B. ein zweites Zeitfenster, wobei für jedes vorgesehene zusätzliche Zeitfenster ein gesonderter Daten speicher vorhanden ist zur Speicherung der vorzugedenden Soll-Leistungsdichtewerte, die dem zugehörigen Zeitfenster zugeordnet sind und über eine ODER-Logik gemeinsam mit den ande ren Datenspeichern in die Tσrschaltungen zu den Vergleichs schaltungen gelangen. Auf diese. Weise ist es möglich, bezüglich ihres Informationsgehaltes im Zusammenhang mit der Über wachung der Maschine bzw. des Fertigungsprozesses interessan te und aussagekräftige, zu bestimmten Zeitpunkten oder in bestimmten Zeiträumen auftretende Schwingungen aus dem übrigen Schwingungsverlauf auszublenden und jeweils gesondert in gleicher Weise zu verarbeiten.In a further development of the solution according to claim 3, it is accordingly the proposal, according to claim k, that the time slot circuit with the associated gate circuits is suitable for releasing not only a single time window, but adjustable several within a work cycle, for example a second time window, whereby For each additional time window provided, there is a separate data memory for storing the predetermined power density values to be predetermined, which are assigned to the associated time window and together with the others via an OR logic data memories in the door circuits to the comparison circuits. To this. It is possible, with regard to their information content in connection with the monitoring of the machine or the production process, to hide interesting and meaningful vibrations that occur at certain times or in certain periods from the rest of the vibration curve and to process them separately in the same way.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, im einen oder anderen Fall gewisse, bei der Überwachung grundsätzlich berücksichtigte Frequenzbänder von der Weiterverarbeitung der Signale auszuschließen. Hierzu sind nach Anspruch 5 Frequenzbandschal ter vorgesehen zum Ausschalten der Signalübertragung in jedem beliebigen der wählbaren Frequenzbänder.Furthermore, it can be advantageous in one case or another to exclude certain frequency bands that are fundamentally taken into account in the monitoring from further processing of the signals. For this purpose, frequency band switches are provided according to claim 5 for switching off the signal transmission in any of the selectable frequency bands.
Weiterhin betrifft die vorliegende Anmeldund auch eine besondere Anwendung der vorstehend erläuterten Erfindung Die Anwendung betrifft eine Presse zum Herstellen von Bolzen aus Drahtabschnitten oder eine ähnliche Arbeitsmaschine. Diese, im Anspruch 6 beschriebene Anwendung ist durch die Kombinatio folgender Merkmale gekennzeichnet: Der Presse ist eine Schall schluckhaube oder ein ähnlicher Schallabsauger zugeordnet und der Presse ist eine Einrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zugeordnet, deren Schwingungsaufnehmer innerhalb des von der Schallschluckhaube umschlossenen Raumes angeordnet sind.The present application also relates to a particular application of the invention explained above. The application relates to a press for producing bolts from wire sections or a similar working machine. This application, described in claim 6, is characterized by the combination of the following features: the press is assigned a sound absorbing hood or a similar sound extractor and the press is assigned a device according to one or more of the preceding claims, the vibration sensors of which are located within the space enclosed by the sound absorbing hood are arranged.
Diese Anwendung der eingangs erläuterten Erfindung ist deshalb besonders vorteilhaft, weil einerseits gerade solche Arbeitsmaschinen in ganz besonderer Weise ein Schall- bzw. Erschütterungsspektrum abstrahlen, welches sich sehr gut zur Überwachung des störungsfreien Betriebs bzw. des Fertigungsprozesses eignet, welches aber andererssits mit verhältnismäßig hohen abgestrahlten Schallenergien einhergeht, so daß aus Gründen der sonst erheblichen Geräuschbelastung des Be dienungspersonals - insbesondere im Fall mehrerer nebeneinanderstehender Maschinen - mehr und mehr dazu übergegangen wird, Schallschluckhauben oder ähnliche Schallabsorber während des Betriebes der Maschinen zu verwenden, so daß die gerade hier recht gut mögliche Überwachung des abgestrahlten Schalls mit dem Ohr eben nicht mehr möglich ist.This application of the invention explained at the outset is particularly advantageous because, on the one hand, such machines in particular emit a sound or vibration spectrum in a very special way, which is very suitable for monitoring the trouble-free operation or the manufacturing process, but which, on the other hand, emit relatively high levels of radiation Sound energy goes hand in hand, so that for reasons of the otherwise considerable noise pollution of the loading Service personnel - especially in the case of several machines standing next to each other - is increasingly being used to use sound absorbing hoods or similar sound absorbers during the operation of the machines, so that it is no longer possible to monitor the emitted sound with the ear.
In Weiterbildung des Gegenstandes des Anspruches 6 wird schließlich noch vorgeschlagen, daß Schwingungsaufnehmer und Signaleinrichtung an der Schallschluckhaube befestigt sind.In a further development of the subject matter of claim 6, it is finally proposed that the vibration sensor and signal device be attached to the sound absorbing hood.
Erläuterung der ErfindungExplanation of the invention
Anhand der Figuren 1 bis k der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to k of the drawing.
Es zeigen Fig. 1 ein Diagramm, in dem der beispielsweise von einer Maschine mit hin- und hergehenden Maschinenteilen abgestrahlte Schall über einer Zeitachse dajgestellt ist,1 shows a diagram in which the sound emitted, for example, by a machine with reciprocating machine parts is shown over a time axis,
Fig. 2 ein Diagramm mit verschiedenen Spektraldar stellungen, die jeweils einem bestimmten Zeitabschnitt des Schwingungsverlaufes nach Figur 1 zugeordnot sind,2 shows a diagram with different spectral representations, each of which is assigned to a specific time segment of the oscillation curve according to FIG. 1,
Fig. 3 sine Einrichtung bzw. Schaltungsanordnung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Ver fahrens undFig. 3 sine device or circuit arrangement for performing the method according to the invention and
Fig. k in schematischer Darstellung eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Einrichtung zu über wachende Arbeitsmaschine mit einer Schallschluckhaube.Fig. K in a schematic representation of a method according to the invention or with the device according to the invention working machine with a sound absorbing hood.
In dem Diagramm nach Fig. 1 ist für von einer Arbeitsma schine mit zyklisch wiederkehrender Arbeitsfolge abgestrahl ter Schwingungen (Schall- und/oder Erschütterungen) der Schwingungsverlauf 1 über einer Zeitachse 2 als Abszisse aufgezeichnet. IMeben der Ordinaten 3 des Diagramms sind bei spielsweise die Amplituden des Schalldurcks dargestellt. De Schwingungsverlauf 1 gibt einen vollständigen Maschinenzyklus - also den Betrieb der Arbeitsmaschine über beispielsweise vollständige Kurbelumdrehung des Kurbelantriebs , mit dem gesamten Zeitbedarf k wider. Der Zeitbedarf 4 ist bei- spielsweiss in die sechs Zeitabschnitte 5, 6, 7, 8, 9 und 1 entsprechend je 60 Grad Kurbeldrehung unterteilt. Die von der Maschine abgestrahlten Schwingungsgemische sind in jedem der Zeitabschnitte 5 bis 10 anders als in den übrigen Zeitabschnitten. Dies wird deutlich anhand der Darstellung in Figur 2.In the diagram according to FIG. 1, the vibration profile 1 is recorded over a time axis 2 as the abscissa for vibrations emitted by a work machine with a cyclically recurring work sequence. In addition to ordinate 3 of the diagram, the amplitudes of the sound pressure are shown for example. The vibration curve 1 shows a complete machine cycle - that is, the operation of the working machine over, for example, a complete crank revolution of the crank drive, with the total time requirement k. The time requirement 4 is divided, for example, into the six time segments 5, 6, 7, 8, 9 and 1, each corresponding to a 60 degree crank rotation. The vibration mixtures emitted by the machine are different in each of the time periods 5 to 10 than in the other time periods. This becomes clear from the illustration in FIG. 2.
In Figur 2 sind die Schwingungsgemische, die dem jeweils betreffenden der vorgenannten Zeitabschnitte 5 bis 10 zugeordnet sind, in jeweils einem der dort gezeigten Leistungsdichtespek trogramme 13, 14, 15, 16, 17 und 18 dargestellt. Die senkrechten Achsen 19 dieser Leistungsdichtespektro gramme geben die Leistungsdichte wider, die waagerechten Achsen 20 sind nach Frequenzen bzw. Frequenzbändern unterteilt, im vorliegenden Fall für acht Frequenzbänder 21, 22, 23, 2k , 25, 26, 27 und 28. Beispielsweise ist im Spektrogramm 13 mit 29 die Leistungsdichte innerhalb des Frequenzbandes 25 dargestellt, und zwar bezogen auf den Zeitabschni 5 nach dem Diagramm in Figur 1, wobei hier wie auch in den übrigen, folgenden Spektrogrammen die allgemein gebräuchliche, sogenannte Balkendarstellung verwendet ist. Für einen gedachten Beobachter, der auf einem Oszillosskopschirm erscheinenden Spektrogramme 13 bis 18 würden sich die Höhen der einzelnen Balken in den kurzen Zeiträumen, in denen die Zeitabschnitte 5 bis 10 aufeinanderfolgen, fortwährend ändern. Sowohl eine subjektive Überwachung wie auch der Vergleich mit einem fiktiven "typischen" Spektrum wären deshalb illusorisch. Die "atmenden" Spektren würden Störungen selbst dann vortäuschen, wenn gar k eine solchen vorhanden wären.In Figure 2, the vibration mixtures, which are assigned to each of the above-mentioned periods 5 to 10, are shown in one of the power density spectra programs 13, 14, 15, 16, 17 and 18 shown there. The vertical axes 19 of these power density spectro grams reflect the power density, the horizontal axes 20 are divided by frequencies or frequency bands, in the present case for eight frequency bands 21, 22, 23, 2k, 25, 26, 27 and 28. For example, in the spectrogram 13 and 29 show the power density within the frequency band 25, specifically in relation to the time segment 5 according to the diagram in FIG. 1, the common, so-called bar representation being used here, as in the other following spectrograms. For an imaginary observer of the spectrograms 13 to 18 appearing on an oscilloscope screen, the heights of the individual bars would change continuously in the short periods in which the time segments 5 to 10 follow one another. Subjective monitoring as well as comparison with a fictitious "typical" spectrum would therefore be illusory. The "breathing" spectra would simulate disturbances even if there were none.
Zur Lösung der Aufgabe, bε ispi el swei se eine derartige Arbeitsmaschine mit zyklisch wiederkehrender Arbeitsfolge selbsttätig auf atypische Abweichungen in den Spektrogrammen. bzw. im abgestrahlten Schwingungsverlauf zu überwachen, ist die im folgenden beschriebene , erfindungsgemäße Einrichtung bzw. Schaltungsanordnung geeignet. Diese, in Fig. 3 schematisch umrissene Einrichtung bzw. Schaltungsanordnung stellt aber selbstverständlich nur eine von mehreren unterschiedlichen Ausführungsmöglichkeiten zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Bei Kenntnis des Grundgedankens der vorliegenden Erfindung ist es einem Fachmann auf dem zur Rede stehenden technischen Gebiet durchaus möglich, ohne weitere erfinderische Bemühungen alternative Lösungen zu entwerfen.To solve the problem, such a machine with a cyclically recurring work sequence automatically detects atypical deviations in the spectrograms. or to monitor in the emitted oscillation course, the device or circuit arrangement described below is suitable. This device or circuit arrangement, which is schematically outlined in FIG. 3, of course, represents only one of several different possible embodiments for carrying out the method according to the invention. With knowledge of the basic idea of the present invention, it is entirely possible for a person skilled in the art in the technical field concerned without further inventive efforts to design alternative solutions.
Um die Arbeitsweise einer derartigen Einrichtung hinreichend genau beschreiben zu können, wurde dabei auf Lösungswege zurückgegriffen, die weitgehend für festverdrahtete Logik eines elektronischen Gerätes kennzeichnend sind. Eine andere Ausführung unter Verwendung einer freiprogrammierbaren Steuerung mit Zentraleinheit, Programmspeicher, Datenspeicher und Eingangs-/Ausgangsschaltungen, die die gleiche Funktion sicherstellen, wird hier als technisch äquivalent angesehen und nicht besonders erläutert. Das zur Erstellung des Programms in einem derartigen Fall notwendige Wissen um die mit der Erfindung vermittelte technische Lehre ergibt sich zwangsläufig und eindeutig aus der folgenden Beschreibung.In order to be able to describe the operation of such a device with sufficient accuracy, solutions were used which are largely characteristic of hard-wired logic of an electronic device. Another embodiment using a freely programmable controller with a central unit, program memory, data memory and input / output circuits, which ensure the same function, is considered to be technically equivalent here and is not particularly explained. The knowledge necessary to create the program in such a case The technical teaching conveyed by the invention inevitably and unambiguously results from the following description.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Überwachen einer Maschine 30 auf störungsfreie Funktion besitzt im Signal-Eingang eine Vorrichtung 31 zur Aufnahme des Erschütterungsund/oder Schallspektrums, z . B. ein Mikrophon oder einen Beschleunigungsaufnehmer zur Aufnahme der sich als Körperschall mitteilenden Maschinenerschütterungen. Das Vorhandensein üblicher Signalverstärker wird unterstellt. Die aufgenommene Signale werden dann einer Torschaltung 32 zugeführt, die bei Maschinen mit zyklischem Ablauf (Zeitbedarf 4) dazu dienen, die Funktion des erfindungsgemäßen Gerätes bzw. der Einrichtung auf einen oder auf mehrere wählbare Teile 11, 12 usw. dieses Zyklus bzw. Zeitbedarfs 4 zu beschränken.The device according to the invention for monitoring a machine 30 for trouble-free function has a device 31 in the signal input for recording the vibration and / or sound spectrum, e.g. B. a microphone or an accelerometer for picking up the vibrations that are transmitted as structure-borne noise. The presence of conventional signal amplifiers is assumed. The recorded signals are then fed to a gate circuit 32 which, in the case of machines with a cyclical sequence (time requirement 4), serve to function the device or device according to the invention on one or more selectable parts 11, 12 etc. of this cycle or time requirement 4 to restrict.
Die Torschaltung 32, hier dargestellt als logisches UND-Gatter, erhält Öffnungssignale von einer Zeitfensterschaltung 33. Derartige Zeitfensterschaltungen gehören zum Stand der Tech nik und brauchen hier nicht im einzelnen erläutert zu werden Die Zeitfensterschaltung 33 ist über eine Kopplungseinrichtung 34 mit der Maschine 30 gekoppelt. Im einfachsten Fall kann für eine Zeitfensterschaltung ein Nockenschalter verwendet werden, der durch einen Nocken auf einer mit dem Kurbelantrieb der Maschine 30 umlaufenden Nockenscheibe betätig wird, wobei der Kurbelwinkel, bei dem der Nocken den Nockenschalter betätigt, bestimmend ist für den Winkelbereich der Kurbelstellung, über den hinweg das Zeitfenster die Torschaltung 32 öffnet (beispielsweise über die Teile 11 und 12 des Zeitbedarfs 4 hinweg). Die Nockenscheibe kann auch mehrere Nocken aufweisen, die im Verlauf einer Kurbelumdrehung mehrere Zeitfenster (entsprechend beispielsweise den Teilen 11 un 12 des Zeitbedarfs 4) realisieren, wodurch weitere nach Kurbelwinkel und Zeitdauer durchaus unterschiedliche Signale al Öffnungssignale für die Torschaltung 32 (und zugleich auch für die später zu erläuternden Torschaltungen 45) weiterge schaltet werden können.The gate circuit 32, shown here as a logical AND gate, receives opening signals from a time window circuit 33. Such time window circuits belong to the prior art and need not be explained in detail here. The time window circuit 33 is coupled to the machine 30 via a coupling device 34. In the simplest case, a cam switch can be used for a time window circuit, which is actuated by a cam on a cam disk rotating with the crank drive of the machine 30, the crank angle at which the cam actuates the cam switch being decisive for the angular range of the crank position via away the time window opens the gate circuit 32 (for example over the parts 11 and 12 of the time requirement 4). The cam disk can also have a plurality of cams which, in the course of a crank revolution, realize a plurality of time windows (corresponding, for example, to parts 11 and 12 of the time requirement 4), as a result of which further signals as opening signals for the gate circuit 32 (and at the same time for the gate circuit 32) which are quite different depending on the crank angle and duration to later explained goal circuits 45) can be switched.
Gleichwertig zu einer durch einen Nockenschalter realisierten Zeitfensterschaltung 33 ist eine elektronische Lösung, beispielsweise dadurch, daß mit der Kopplungseinrichtung 34 eine elektrooptischer oder elek tromagnetischer Winkelschrittgeber ausreichender Auflösung angetrieben wird, der eine Zählschaltung speist. Die Zählschaltung wird bei einer bestimmten Kurbelstellung dadurch synchronisiert, daß sie auf Null gestellt wird. Mit beispielsweise zwei Einstellvorrichtungen, z. B. Zifferneinstellern, 35, 36 können jene Schrittzahlen vom Bedienungspersonal eingestellt werden, die Beginn (Einstellvorrichtung 35) und Ende ( Einstellvorrichtung 36) des oder der Zeitfenster entsprechend den Teilen 11 und 12 und damit ebenso wie bei dem erwähnten Nockenschalter dessen Kurbelwinkel und Dauer definieren.Equivalent to a time window circuit 33 realized by a cam switch is an electronic solution, for example in that the coupling device 34 drives an electro-optical or elec tromagnetic angle step encoder of sufficient resolution which feeds a counting circuit. The counter circuit is synchronized at a certain crank position by being set to zero. With, for example, two adjusting devices, e.g. B. digit adjusters, 35, 36 those step numbers can be set by the operating personnel, which define the start (setting device 35) and end (setting device 36) of the time window (s) in accordance with parts 11 and 12 and thus, just as in the case of the cam switch mentioned, its crank angle and duration .
Über Signalleitungen 37 gehen die Öffnungsbefehle der Zeitfensterschaltung 33 an die Torschaltung 32 und die später zu beschreibenden Torschaltungen 45.The opening commands of the time window circuit 33 go to the gate circuit 32 and the gate circuits 45 to be described later via signal lines 37.
Mit 38 ist ein Spektralanalysator bezeichnet, wobei es gleichgültig ist, ob die technische Realisierung mit dem oben beschriebenen Bandfilterverfahren auf physikalischem Wage oder andererseits auf mathematischem Wege durch (schnelle) Fouriier-Transformation oder durch ein anderes Verfahren erfolgt, welches die Schall- bzw. Erschütterungsamplituden in ein Leistungsdichtespektrum umwandelt. Am Ausgang des Spektralanalysator 38 liegen j edenf alls in den Leitungen 39 Informationen über die in mehreren aneinandergrenzenden oder nicht aneinandergrenzenden Frequenzbändern 21 bis 28 enthaltenen Leistungsdichten (19) der von der Vorrichtung 31 aufgenommenen Schall- bzw. Erschütterungsamplituden vor.A spectral analyzer is denoted by 38, it being immaterial whether the technical implementation with the band filter method described above is carried out on a physical scale or, on the other hand, mathematically by (fast) Fouriier transformation or by another method which involves the sound or vibration amplitudes converted into a power density spectrum. At the output of the spectral analyzer 38, there is in each case in the lines 39 information about the power densities (19) contained in a plurality of adjacent or non-adjacent frequency bands 21 to 28 of the sound or vibration amplitudes recorded by the device 31.
An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, daß es für den Erfindungsgehalt des hier beschriebenen Gerätes gleich gültig und gleichwertig ist, ob diese Leistungsdichteinfor mationen für mehrere Frequenzbänder erfolgt, wie in Fig. 3 als Beispiels mit drei Leitungen 39 und den ihnen fσlgenden Schaltungsteilen dargestellt, parallel und gleichzeitig auf verschiedenen Leitungskanälen, beispielsweise wie dargestell drei Kanälen. Diese drei Kanäle dienen hier nur als ein mög licches Beispiel und es kann jede andere erforderliche und zweckmäßige Anzahl von Kanälen vorhanden sein, für die der Spektralanalysator 38 ausgelegt ist. Entsprechend müssen die folgenden Bauteile in den Parallelkanälen des Gerätes jeweils in der gewählten Kanalzahl vorhanden sein, worauf hier ausdrücklich hingewiesen wird.At this point it should be pointed out that it is the same for the inventive content of the device described here it is valid and equivalent whether this power density information is carried out for several frequency bands, as shown in FIG. 3 as an example with three lines 39 and the circuit parts that follow them, in parallel and simultaneously on different line channels, for example three channels as shown. These three channels serve only as a possible example here and there may be any other required and appropriate number of channels for which the spectral analyzer 38 is designed. Accordingly, the following components must be present in the parallel channels of the device in the selected number of channels, which is expressly pointed out here.
Grundsätzlich gleichwertig hierzu ist auch ein Spektralanalysator, dessen Schaltungsausgang 39 eine zeitlich ineinandergeschachtelte serielle Information über das gesamts Leistungs dichtespektrum (z. B. 13 bis 18) in einem einzigen Kanal liefert. In diesem Fall wären die beispielsweise für drei Parallelkanäle vorgesehenen Bauteile jeweils nur einmal vorhanden und wären dafür in an sich bekannter Weise auf die Verarbeitung seriell anfallender Informationen ausgelegt. Erst in der später zu beschreibenden Signalauswerteschaltung würde eine Umwandlung der seriellen Information in parallele Informationen erfolgen.Basically equivalent to this is also a spectral analyzer, the circuit output 39 of which provides temporally nested serial information about the entire power density spectrum (e.g. 13 to 18) in a single channel. In this case, the components provided, for example, for three parallel channels would only be present once and would be designed for the processing of serially occurring information in a manner known per se. Only in the signal evaluation circuit to be described later would the serial information be converted into parallel information.
Die Leitungen 39 am Ausgang des Spektralanalysators 38 führen über Analog-Digital-Wandler 40 zu einem Betrieosartenschalter 41. Selbstverständlich sind diese Analog-Digital-Wandler 40 nur dann vorzusehen, wenn der verwendete Spektralanalysator 38 analoge Ausgangssignale liefert, während solche Wandler bei digitalem Signalformat an dieser Stelle entfallen.The lines 39 at the output of the spectral analyzer 38 lead via analog-digital converter 40 to an operating mode switch 41. Of course, these analog-digital converters 40 are only to be provided if the spectral analyzer 38 used supplies analog output signals, while such converters deliver a digital signal format this point does not apply.
Die nunmehr mit digitalen Leistungsdichte-Informationen gespeisten Signalleitungen 39 sind mit dem Betriebsartenschälter 41 so verbunden, daß dieser bei der hier dargestellten Parallelverarbeitung jeden einzelnen Frequenzkanal 21 bis 28 getrennt auf zwei verschiedene Leitungswege schalten kann: Auf die Leitungen 42, wie in Fig. 3 dargestellt in der Betriebsart "LERNEN" bzw. "SPEICHERN" oder auf die Leitungen 43 in der Betriebsart "ÜBERWACHEN". In der Betriebsart "LERNEN" gelangen die Leistungsdichtesignale über die Leitungen 42 in den Datenspeicher 44 in dem sich (physikalisch getrennt oder programmiert) so viele Speicherbereiche 45 mit Schreib-/Lesespeichern befinden, wie Frequenzbänder (21 bis 28) ausgewertet werden bzw. ausgewertet werden sollen. Die in diesen Speicherbereichen 45 gespeicherten Leistungsdichtewerte werden in ihrer Gesamtheit im folgenden als Soll-Spektrum bezeichnet, welches für den später zu beschreibenden Vergleich vorzugeben ist. Es handelt sich dabei um jenes Leistungsdichtespektrum, das nach vollständiger Einrichtung einer Maschine unter Betriebsbedingungen in der Betriebsart "LERNEN" aufgenommen wird und dabei alle aktuellen sich aus den momentan gegebenen Verhältnissen von selbst einstellenden Schall- bzw. Erschütterungsfrequenzen bei störungsfreiem Lauf der Maschine enthält. Diese gespeicherten, gleichsam von der Maschine übernommenen und. somit "gelernten" Werte werden dann im laufenden Betrieb mit den in der Betriebsart "ÜBERWACHEN" genannten anderen Stellung des Betriebsartenschalters 42. über die Leitungen 43 einlangenden Signalen verglichen, die im Störungsfall dann auch die für die Störung charakteristischen Leistungsdichtewerte (19) in bestimmten Frequenzbändern (21 bis 28) enthalten.The signal lines 39, which are now fed with digital power density information, are connected to the operating mode switch 41 in such a way that the latter is shown here Parallel processing can switch each individual frequency channel 21 to 28 separately on two different line paths: to lines 42, as shown in FIG. 3 in the "LEARN" or "STORE" operating mode, or to lines 43 in the "MONITOR" mode. In the “LEARNING” operating mode, the power density signals reach the data memory 44 via the lines 42, in which there are (physically separated or programmed) as many memory areas 45 with read / write memories as frequency bands (21 to 28) are evaluated or evaluated should. The total of the power density values stored in these memory areas 45 are referred to below as the target spectrum, which is to be specified for the comparison to be described later. It is the power density spectrum that is recorded in the "LEARNING" operating mode after a machine has been completely set up under operating conditions and contains all the current sound and vibration frequencies that are self-adjusting from the current conditions, with the machine running smoothly. These are stored, as it were, taken over by the machine and. thus "learned" values are then compared during operation with the other position of the mode selector switch 42 mentioned in the "MONITORING" operating mode. Signals received via the lines 43, which in the event of a fault then also the power density values (19) characteristic of the fault in certain frequency bands (21 to 28) included.
Zu diesem Zweck stehen die Speicher mit Torschaltungen (46) in Verbindung, die genauso wie die zuvor beschriebene Torschaltung 32 für den Signalfluß lediglich während der durch Einstellung der Zeitfensterschaltung 33 an den Einstellvorrichtungen 35 und 36 definierten zyklischen Zeitbereichen, hier Zeitfenster (z.B. Teile 11 und 12) genannt, geöffnet sind. Dadurch soll vermieden werden, daß in der Betriebsart "ÜBERWACHEN" infolge der Wirksamkeit der Torschaltung 32 nur während "geöffneter" Zeitfenster (z.B. 11 und/oder 12) einlangende Signale in den Zeitfensterpausen irrtümlich mit den in den Speichern 45 dauernd festgehaltenen Sollwerten verglichen werden.For this purpose, the memories are connected to gate circuits (46) which, like the gate circuit 32 described above, for the signal flow only during the cyclical time ranges defined by the setting of the time window circuit 33 on the setting devices 35 and 36, here time windows (for example parts 11 and 12) are open. This is to avoid that in the operating mode Due to the effectiveness of the gate circuit 32, "MONITORING" signals which arrive only during "open" time windows (for example 11 and / or 12) in the time window breaks are erroneously compared with the setpoints permanently stored in the memories 45.
Der eigentliche Vergleich zwischen Soll-Spektrum und Ist-Spektrum findet in den Vergleichsschaltungen 47 statt. In die Vergleichsschaltungen 47 münden die das Ist-Spektrum heranführenden Signalleitungen 43. Der Vergleich der digitalen Leistungsdichtewerte erfolgt im Beispiel arithmetisch, so daß die Ausgangsleitungen 48 der Vergleichsschaltungen nach Vorzeichen und Differenz die Abweichungen der momentanen Leistungsdichten 19 in den einzelnen Frequenzbändern 21 bis 28 in die Signalauswerteschaltung 49 leiten.The actual comparison between the target spectrum and the actual spectrum takes place in the comparison circuits 47. The signal lines 43 leading up to the actual spectrum open into the comparison circuits 47. The comparison of the digital power density values is carried out arithmetically in the example, so that the output lines 48 of the comparison circuits according to the sign and difference show the deviations of the instantaneous power densities 19 in the individual frequency bands 21 to 28 Signal evaluation circuit 49 conduct.
Die Signalauswerteschaltung 49 dient dazu, die gewonnenen Leistungsdichtesignale der einzelnen Frequenzbänder 21 bis 2 zu quantifizieren und zur Signalgabe oder zur Auslösung von Steuerbefehlen umzuwandeln. An dieser Stelle würde im Fall einer hier nicht dargestellten seriellen Signalübertragung die Umwandlung in parallele Kanäle erfolgen. Da Fig. 3 jedoch schon als Beispiel diese Parallelverarbeitung aufweist, erübrigt sich die Darstellung dieser hier nicht benötigten Umwandlungsschaltung.The signal evaluation circuit 49 serves to quantify the power density signals obtained from the individual frequency bands 21 to 2 and to convert them for signaling or for triggering control commands. At this point, the conversion to parallel channels would take place in the case of a serial signal transmission, not shown here. However, since FIG. 3 already has this parallel processing as an example, there is no need to show this conversion circuit which is not required here.
Zunächst werden die durch die Leitungen 48 zugeführten Signale über für jedes Frequenzband 21 bis 28 getrennt zu betätigtende Schalter 50 geleitet; hiermit ist es möglich, bestimmte Frequenzbänder aus der Überwachung auszuschließen, in denen sich beispielsweise Änderungen in der spektralen Leistungsdichte abspielen, ohne auf signifikante Störungen schließen zu lassen.First of all, the signals fed through the lines 48 are conducted via switches 50 to be actuated separately for each frequency band 21 to 28; this makes it possible to exclude certain frequency bands from the monitoring, in which, for example, changes in the spectral power density take place without suggesting significant interference.
Weiter durchlaufen die Leistungsdichtesignäle mehrere Schwellwerteschaltstufen 51 mit zugehörigen Anzeigelampen. Diese Diese Schaltstufen 51 erhalten ihre Ansprechschwellwerte durch die Eingabevorrichtungen 52, mit denen den Schaltstufen vorgegeben wird, bei welchem Wert und Vorzeichen der (in den Vergleichsstufen zwischen Soll- und Istwert saldierten) Differenzsignale ein Ausgangssignal und/oder ein Steuerbefehl ausgelöst werden soll. Zum Beispiel könnten für jedes gewünschte Frequenzband zwei abgestufte Schaltschwellen für Überschreiten und eines für Unterschreiten der Ist-Leistungsdichten über bzw. unter die Soll-Leistungsdichten eingestellt werden. Die im Wert kleinere Abweichung dient dann zur Signalisierung, beispielsweise über die zu den Schwellwertschaltstufen 51 gehörenden Anzeigelampen und/oder die akkustische Alarmeinrichtung 53. Die im Wert größere Abweichung hingegen betätigt als Steuerbefehl ein Schaltschütz 54, welches zum Abschalten der überwachten Maschine 30 benutzt werden kann, indem es deren Stromversorgungsleitungen 55 unterbricht.Furthermore, the power density signals pass through a plurality of threshold value switching stages 51 with associated indicator lamps. This These switching stages 51 receive their response threshold values through the input devices 52, with which the switching stages are specified at which value and sign of the difference signals (in the comparison stages between the target and actual values) an output signal and / or a control command is to be triggered. For example, two graded switching thresholds for exceeding and one for falling below the actual power densities above or below the target power densities could be set for each desired frequency band. The smaller deviation then serves for signaling, for example via the indicator lamps belonging to the threshold switching stages 51 and / or the acoustic alarm device 53. The larger deviation, however, actuates a contactor 54 as a control command, which can be used to switch off the monitored machine 30 by cutting off their power supply lines 55.
Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Arbeitsmaschine 60, insbesondere von der Art einer Presse zum Herstellen von Bolzen aus Drahtabschnitten oder dgl. Die Arbeitsmaschine 60 nach Figur 2 ist auf einem Fundament 61 befestigt. Um die Umgebung von den durch die Arbeitsmaschine erzeugten Geräuschen abzuschirmen, ist eine Schallschluckhaube 62 vorgesehen, die mittels Rollen 63 verfahrbar ist und beispielsweise von nur einer Seite her über die gesamte Arbeitsmaschine 60 verfahren werden kann.FIG. 4 shows a schematic representation of a work machine 60, in particular of the type of a press for producing bolts from wire sections or the like. The work machine 60 according to FIG. 2 is fastened on a foundation 61. In order to shield the surroundings from the noises generated by the work machine, a sound absorption hood 62 is provided which can be moved by means of rollers 63 and can be moved over the entire work machine 60 from only one side, for example.
Um sowohl die vorteilhaften Eigenschaften der Schallschluckhaube 62 als auch die Möglichkeit einer selbsttätigen Überwachung des Betriebes der Arbeitsmaschine 60 bzw. der darauf durchgeführten Fertigungsprozesse mit Hilfe des vorbeschriebenen Verfahrens und der sich darauf gründenden Einrichtung nutzen zu können, wird nach einem weiteren besonderen Merkmal der vorliegenden Erfindung eine Kombination der Schallschluckhaube einer derartigen Arbeitsmaschine mit der er findungsgemäßen Einrichtung vorgeschlagenIn order to be able to use both the advantageous properties of the sound absorbing hood 62 and the possibility of automatically monitoring the operation of the working machine 60 or the manufacturing processes carried out thereon with the aid of the above-described method and the device based thereon, a further special feature of the present invention a combination of the sound absorption hood of such a machine with which he proposed device proposed
Im in Figur 4 dargestellten Fall wird vorgeschlagen, an der Schallschluckhaube 62 einerseits die benötigten Schwingungs aufnehmer in Form von Mikrophonen 64 oder dgl. als auch die akkustische Alarrneinrichtung 53 und evtl. weitere Alarmeinrichtungen, z . B. Lichtzeichengeber, anzuordnen. Dabei bietet es sich an, die verhältnismäßig klein ausführbare er findungsgemäße Einrichtung mit ihren verschiedenen Schaltungsmerkmalen ebenfalls an der Schallschluckhaube 62 anzuordnen und ggfs. nur eine Stromversorgungsleitung 65 nach außen zu führen. In the case shown in FIG. 4, it is proposed that, on the sound-absorbing hood 62, on the one hand, the required vibration sensors in the form of microphones 64 or the like, as well as the acoustic alarm device 53 and possibly other alarm devices, e.g. B. light emitter to arrange. It is advisable to arrange the relatively small-sized device according to the invention with its various circuit features on the sound absorbing hood 62 and, if necessary, to lead only one power supply line 65 to the outside.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Analytisches Untersuchungsverfahren zum selbsttätigen Überwachen des Zustandes von Maschinen oder Anlagen während des Betriebes und/oder von Fertigungsprozessen auf der Grundlage der Analyse des Spektrums von Schallbzw. Erschütterungsschwingungen, die beim Betrieb der Maschine oder Anlage bzw. beim Fertigungsprozess entstehen und die sich bei störungsfreier Soll-Funktion der Maschine oder Anlage bzw. bei störungsfreiem Ablauf des Fertigungsprozesses vom Zustand im Fall einer Störung beliebiger Ursache typischerweise unterscheiden.1. Analytical examination method for the automatic monitoring of the state of machines or systems during operation and / or of manufacturing processes on the basis of the analysis of the spectrum of sound or. Vibration vibrations that occur during the operation of the machine or system or during the manufacturing process and that typically differ from the state in the event of a malfunction of any cause if the machine or system is intended to function properly or if the manufacturing process runs smoothly.
a) wobei zunächst Schwingungen aufgenommen werden ,a) whereby initially vibrations are absorbed,
b) wobei diese Schwingungen sodann analysiert werden, indem das Amplitudenbild der aufgenommenen Schwingungen in eine Spektraldarstellung mit Ausweis der in einem oder mehreren Frequenzbändern ermittelten spektralen Lei stungsdichtewerte umgewandelt wird,b) these vibrations are then analyzed by converting the amplitude image of the recorded vibrations into a spectral representation with identification of the spectral power density values determined in one or more frequency bands,
c) wonach- die ermittelten Leistungsdichtewerten mit vorge gebenen Leistungsdichtewerten in jedem zu überwachenden Frequenzband verglichen werden undc) after which the determined power density values are compared with predetermined power density values in each frequency band to be monitored and
d) schließlich beim Abweichen der ermittelten Leistungs dichtewerte von den vorgegebenen Leistungsdichtewerten Signale ausgelöst werden,d) signals are finally triggered when the determined power density values deviate from the predetermined power density values,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:characterized by the following features:
e) Schwingungen bzw. Erschütterungen werden zunächst bei störungsfreier Soll-Funktion der Maschine oder Anlage bzw. störungsfreiem Ablauf des Fertigungsprozesses auf genommen, analysiert und als den verschiedenen Fre quenzbändern zugeordnete Leistungsdichtewerte, z. B. als Werte einer elektrischen Größe, gespeichert, unde) Vibrations or shocks are first caused by a trouble-free set function of the machine or system or a trouble-free sequence of the manufacturing process taken, analyzed and as the different frequency bands assigned power density values, e.g. B. stored as values of an electrical quantity, and
f) sodann werden Schwingungen während des weiteren Betrie bes der Maschine oder Anlage bzw. während des weiteren Verlaufes des Fertigungsprozesses in gleeeeer Weise in Leistungsdichtewerte umgewandelt und mit den gespeicher ten Leistungsdichtewerten in vorbestimmter Zeitfolge und über vorbestimmte Zeiträume hinweg verglichen.f) then vibrations during the further operation of the machine or system or during the further course of the manufacturing process are converted in the same manner into power density values and compared with the stored power density values in a predetermined time sequence and over predetermined time periods.
2. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 12. Device for performing the method according to claim 1
a) mit einem oder mehreren Schwingungsaufnehmern, z. B. Er schütterungsaufnehmern oder Mikrophomen;a) with one or more vibration sensors, e.g. B. He vibration pickups or microphomes;
b) mit einem mit den Schwingungsaufnehmern elektrisch verbunden Spektralanalysator, der das Amplitudenbild der aufgenommenen Schwingungen in eine Spektraldarstellung mit Ausweis der in einem oder mehreren Frequenzbändern ermittelten spektralen Leistungsdichtewerte umwandelt;b) with a spectral analyzer electrically connected to the vibration sensors, which converts the amplitude image of the recorded vibrations into a spectral representation with identification of the spectral power density values determined in one or more frequency bands;
c) mit Vergleichsschaltungen zum Vergleichen der ermittelten Leistungsdichtewerte mit durch Einstellung vorge gebenen Leistungsdichtewerten in jedem zu überwachenden Frequenzband undc) with comparison circuits for comparing the determined power density values with the power density values specified by setting in each frequency band to be monitored and
d) mit Signal- und Schalteinrichtungen zur Anzeige und/oder zum Auslösen von Steuerbefehlen beim Abweichen der ermit telten Leistungsdichtewerte von vorgegebenen Leistungs dichtewertend) with signal and switching devices for displaying and / or for triggering control commands when the determined power density values deviate from predetermined power density values
gekennzeichnεt durchmarked by
e) Datenspeicher (44) zum Speiclϊern von durch Messung in den verschiedenen Frequenzbändern (z.B. 21 bis 28) bei störungsfreier Sollfunktion der Maschine oder Anlage bzw. störungsfreiem Ablauf des Fertigungsprozesses selbsttätig gewonnenen Leistungsdichtewerten als vorzugebende Soll-Leistungsdichtewerte unde) data memory (44) for storing by measuring in the different frequency bands (eg 21 to 28) with trouble-free set function of the machine or system or trouble-free execution of the manufacturing process automatically obtained power density values as predetermined power density values and
f) einen Betriebsartenschalter (41), der die vom Spektral analysator (38) abgegebenen Leistungsdichtewerte wahl weise entweder auf die Datenspeicher (44) oder auf die Vergleichsschaltungen (47) zu leiten gestattet.f) an operating mode switch (41) which allows the power density values emitted by the spectral analyzer (38) to be passed either to the data memories (44) or to the comparison circuits (47).
3. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 13. Device for performing the method according to claim 1
a) mit einem oder mehreren Schwingungsaufnehmern, z.B. Er schütterungsaufnehmern oder Mikrophonen;a) with one or more vibration sensors, e.g. He vibration pickups or microphones;
b) mit einem mit den Schwingungsaufnehmern elektrisch verbundenen Spektralanalysator, der das Amplitudenbild der aufgenommenen Schwingungen in eine Spektraldarstellung mit Ausweis der in einem oder mehreren Frequenzbändern ermittelten spektralen Leistungsdichtewerte umwandelt;b) with a spectral analyzer electrically connected to the vibration sensors, which converts the amplitude image of the vibrations recorded into a spectral representation with identification of the spectral power density values determined in one or more frequency bands;
c) mit Vergleichsschaltungen zum Vergleichen der ermittel ten Leistungsdichtewerte mit durch Einstellung vorge gebenen Leistungsdichtewerten in jedem überwachten Fre quenzband undc) with comparison circuits for comparing the determined power density values with the power density values specified by setting in each monitored frequency band and
d) mit Signal- und Schalteinrichtungen zur Anzeige und/oder zum Auslösen von Steuerbefehlen beim Abweichen der ermittelten von den vorgegebenen Leistungsdichtewerten,d) with signal and switching devices for displaying and / or triggering control commands when the determined power density values deviate from the predetermined power density values,
gekennzeichneten durchcharacterized by
e) Datenspeicher (44) zum Speichern von durch Messung in den verschiedenen Frequenzbändern (z.B. 21 bis 28) bei störungsfreier Soll-Funktion der Maschins oder Anlage bzw. störungsfreiem Ablauf des Fertigungspro zesses selbsttätig gewonnenen Leistungsdichtewerten als vorzugebende Soll-Leistungsdichtwerte;e) data memory (44) for storing measurements by measuring in the different frequency bands (eg 21 to 28) in the case of a trouble-free target function of the machine or system or a trouble-free execution of the manufacturing process, automatically obtained power density values as the predetermined power density values to be specified;
f) einen Betriebsartenschalter (41), der die vom Spektral analysatσr (38) abgegebenen Leistungsdichtewerte wahlweise entweder auf die Datenspeicher (44) oder auf die Vergleichsschaltunten (47) zu leitee gestattet undf) an operating mode switch (41) which allows the power density values emitted by the spectral analyzer (38) either to be directed either to the data memories (44) or to the comparator circuits (47) and
g) eine mit der zu überwachenden Maschine (30) synchroni sierte Zeitfensterschaltung (33) , die über eine Torschal tung (32) die Übernahme von Leistungsdichtewerten des Spektralanalysators (38) in die Datenspeicher (44) auf einen einstellbaren Teil bzw. ein Zeitfenster (11 oder 12) eines zyklisch wiederkehrenden Arbeitstaktes (4) der zu überwachenden Maschine (30) beschränkt und über weitere Torschaltungen (46) in gleicher Weise die Funk tion der Vergleichsschaltungen (47) auf eben diesen Zeitabschnitt (z.B. 5 bis 10) des Arbeitstaktes (4) be schränkt .g) a time window circuit (33) synchronized with the machine (30) to be monitored, which uses a gate circuit (32) to transfer power density values of the spectral analyzer (38) into the data memories (44) in an adjustable part or a time window ( 11 or 12) of a cyclically recurring work cycle (4) of the machine (30) to be monitored and, via further gate circuits (46), the function of the comparison circuits (47) in the same way for this period (for example 5 to 10) of the work cycle ( 4) limited.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gakennzeichnet, daB die Zeitfensterschaltung (33) mit den zugehörigen Tor schaltungen (32, 46) dazu geeignet ist, nicht nur ein einziges Zeitfenster (11), sondern einstellbar deren mehrere innerhalb eines Arbeitstaktes (4) freizugeben, z.B. ein zweites Zeitfenster (12), wobei für jedes vorgesehene zusätzliche Zeitfenster (11, 12 und ggfs. weitere) ein gesonderter Datenspeicher (44) vorhanden ist zur Speicherung der vorzugebenden Soll-Leistungs dichtewerte, die dem zugehörigen Zeitfenster (z. B. 11 und 12) zugeordnet sind und über eine ODER-Logik gemeinsam mit den anderen Datenspeichern (44) in die Torschaltungen (46) zu den Vergleichsschaltungen (47) gelangen. Device according to claim 3, characterized in that the time window circuit (33) with the associated gate circuits (32, 46) is suitable not only for releasing a single time window (11), but also adjustable, for example, several within a working cycle (4) a second time window (12), a separate data memory (44) being provided for each additional time window (11, 12 and possibly further) provided for storing the target power density values to be specified which correspond to the associated time window (e.g. 11 and 12) are assigned and reach the gate circuits (46) to the comparison circuits (47) via an OR logic together with the other data memories (44).
5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet , daß Frequenzbandschalter (50) vorgesehen sind zum Ausschalten der Signalübertragung in jedem belie bigen der wählbaren Frequenzbänder (21 bis 28).5. Device according to claim 2 or 3, characterized in that frequency band switches (50) are provided for switching off the signal transmission in each belige of the selectable frequency bands (21 to 28).
6. Presse zum Herstellen von Bolzen aus Drahtabschnitten oder eine ähnliche Arbeitsmaschine,6. press for producing bolts from wire sections or a similar working machine,
gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:characterized by the combination of the following features:
a) der Presse bzw. Arbeitsmaschine (60) ist eine Schallschluckhaube (62) oder ein ähnlicher Schallabsorber zugeordnet unda) the press or working machine (60) is assigned a sound absorption hood (62) or a similar sound absorber and
b) der Presse oder Arbeitsmaschine (60) ist eine Einrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehen den Anspruchs zugeordnet , deren Schwingungsaufneh mer bzw. Mikrophone (64) innerhalb des von der Schall- schluckhaube (62) umschlossenen Raumes angeordnet sind.b) the press or working machine (60) is assigned a device according to one or more of the preceding claims, the Schwingungsaufneh mer or microphones (64) are arranged within the space enclosed by the sound absorbing hood (62).
7. Presse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß7. Press according to claim 6, characterized in that
Schwingungsaufnehmer (64) und Signaleinrichtung bzw.Vibration sensor (64) and signal device or
Alarmeinrichtung (53) an der Schallschluckhaube (62) befestigt sind. Alarm device (53) are attached to the sound absorption hood (62).
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