Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING AN ANGLE OF ROTATION OF A SHAFT OR OF A CYLINDER AND DRIVE UNIT, MILL AND METHOD OF PRODUCTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/211260
Kind Code:
A1
Abstract:
In summary, the invention relates to a method and a device for determining an angle of rotation (φ) of a cylinder (1a) or a shaft (1). The angle of rotation (φ) is determined with the aid of a material measure (3), wherein the material measure (3) is preferably guided around the lateral surface of the shaft (1) or the cylinder (1a). The material measure (3) advantageously is in the form of a corrugated metal strip. The material measure (3) has alternating first regions (B1) and second regions (B2), wherein the first regions (B1) and the second regions (B2) are designed to be distinguishable by means of the sensor (5). The sensor (5), which is positioned at a distance from the material measure (3), is advantageously used to determine the distance (d1, d2) between the sensor (5) and the surface of the material measure (3). In an advantageous method for producing the device, the material measure is wound around the shaft (1) or the cylinder (1a) and the sensor (5) is positioned at a distance from from the material measure (3). The invention makes it possible to easily determine an angle of rotation (φ) of shafts (1) or cylinders (1a) of a particularly large diameter.

Inventors:
GIESSLER FOLKE (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/061001
Publication Date:
November 07, 2019
Filing Date:
April 30, 2019
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
G01D5/14; G01D5/347
Foreign References:
EP2642252A12013-09-25
EP0682228A11995-11-15
US4646010A1987-02-24
US20070152661A12007-07-05
GB757922A1956-09-26
EP2642252A12013-09-25
US4646010A1987-02-24
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Bestimmung eines Drehwinkels (cp) einer Welle (1) oder eines Zylinders (la), insbesondere einer Mahltrom mel, wobei

- die Welle (1) oder der Zylinder (la) auf einer Mantelfläche eine Maßverkörperung (3) aufweist und - ein Sensor (5) von der Mantelfläche der Welle (1) oder des Zylinders (la) beab- standet positioniert wird, wobei

- die Maßverkörperung (3) ein gewelltes oder geripptes Blech, insbesondere ein Wellenband, ist, welches auf der Mantelflä che der Welle (1) oder des Zylinders (la) befestigt ist und dadurch jeweils abwechselnd erste Bereiche (Bl) und zweite Bereiche (B2) aufweist,

- der Sensor (5) einen Abstand (dl, d2) zwischen dem Sensor (5) und einer Oberfläche der Maßverkörperung (3) ermittelt und

- anhand eines Wechsels der Bereiche (Bl, B2) oder einer Ei genschaft der Maßverkörperung (3) der Drehwinkel (cp) der Wel le (1) oder des Zylinders (la) festgestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Maßverkörperung (3) zumindest bereichsweise magnetisch ist und der Sensor (5) ein Magnetfeldsensor ist.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bestimmung des Drehwinkels (cp) mit Hilfe einer linearen Progression oder Approximation erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Welle (1) oder der Zylinder (la) mehrere, parallel ange ordnete Maßverkörperungen (3) aufweist und die ersten Berei che (Bl) und die zweiten Bereiche (B2) der jeweiligen Maßver körperung (3) in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeord net sind.

5. Vorrichtung zur Bestimmung eines Drehwinkels (cp) einer Welle (1) oder eines Zylinders (la), wobei - der Zylinder (la) oder die Welle (1) auf einer Mantelfläche eine Maßverkörperung (3) aufweist,

- ein Sensor (5) von der Mantelfläche der Welle (1) oder des Zylinders (la) beabstandet positioniert ist und

- dem Sensor (5) eine Auswerteeinheit zugeordnet ist, wobei

- die Maßverkörperung (3) ein gewelltes oder geripptes Blech, insbesondere ein Wellenband, ist, welches auf der Mantelflä che der Welle (1) oder des Zylinders (la) befestigt ist und dadurch jeweils abwechselnd erste Bereiche (Bl) und zweite Bereiche (B2) aufweist,

- der Sensor (5) eingerichtet ist, einen Abstand (dl, d2) zwischen dem Sensor (5) und einer Oberfläche der Maßverkörpe rung (3) zu ermitteln und

- die Auswerteeinheit eingerichtet ist, den Drehwinkel (cp) anhand eines Wechsels der Bereiche (Bl, B2) oder einer Eigen schaft der Maßverkörperung (3) zu bestimmen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Welle (1) oder der Zylinder (la) einen Durchmesser von mindestens einem Meter, vorzugsweise einen Durchmesser von mindestens 4 Metern auf weist.

7. Antrieb für eine Mühle, insbesondere für eine Kugelmühle oder SAG-Mühle, aufweisend eine Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6.

8. Antrieb nach Anspruch 7, wobei der Antrieb ein getriebelo ser Antrieb oder Direktantrieb, insbesondere ein segmentier ter Direktantrieb, ist.

9. Mühle, insbesondere zum Mahlen von Erz, aufweisend einen Antrieb nach einem der Ansprüche 7 oder 8.

10. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Maßverkörperung (3) auf der Mantelfläche des Zylinders (la) oder der Welle (1) so befestigt wird, dass der Sensor (5) den Abstand (dl, d2) zwischen dem Sensor (5) und der Oberfläche der Maßverkörperung (3) feststellen kann.

Description:
Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Drehwinkels einer Welle oder eines Zylinders sowie Antrieb, Mühle und Herstellungsverfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Drehwinkels einer Welle oder eines Zylin ders. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Antrieb und eine Mühle. Schließlich betrifft die Erfindung ein Herstel lungsverfahren .

Mühlen, insbesondere direkt-angetriebene Erzmühlen, weisen in der Regel eine zylinderförmige Mahltrommel mit einem großen Durchmesser auf. Bei Erzmühlen kann der Durchmesser des Mahl rohrs der Mühle mehrere Meter betragen. Insbesondere bei di rekt angetriebenen Erzmühlen ist die Bestimmung des Drehwin kels oder der Drehzahl des Mahlrohrs schwierig, da ein Geber aufgrund des großen Durchmessers des Mahlrohrs schwierig zu installieren ist.

EP 2 642 252 Al offenbart ein Positionsgebermessgerät, das ein Band aufweist, das magnetisches Material umfasst. Das magnetische Material ist zu von einem Sensor zu erfassenden ersten und zweiten Segmenten geformt, wobei die zweiten Seg mente beim Passieren des Sensors einen von den ersten Segmen ten verschiedenen Abstand zum Sensor aufweisen.

US 4 646 010 A offenbart eine Vorrichtung zum Messen eines Drehmoments an einer drehbaren Welle. Die Vorrichtung umfasst zwei Rotoren, die im Gebrauch auf der Welle axial beabstandet montiert sind. Jeder der beiden Rotoren umfasst ein Tragband, das im Gebrauch um die drehbare Welle herum verläuft, und ein Zahnband, das im Gebrauch um das Tragband herum verläuft und an dem Tragband befestigt ist. Das Zahnband besteht aus mag netischem Material und weist eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Zähnen auf. Demnach ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit welchen ein Drehwinkel oder die Drehzahl leicht bestimmt werden können.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird weiter durch eine Vorrichtung nach Anspruch 5 gelöst. Darüber hinaus wird die Aufgabe durch eine Mühle gemäß Anspruch 9 gelöst. Schließlich wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Bestim mung eines Drehwinkels einer Welle oder eines Zylinders gemäß Anspruch 10 gelöst.

Das Verfahren dient zur Bestimmung eines Drehwinkels einer Welle oder eines Zylinders, insbesondere einer Mahltrommel. Hierbei weist die Welle oder der Zylinder an einer Außenseite eine Maßverkörperung auf, wobei die Maßverkörperung abwech selnd erste und zweite Bereiche aufweist, wobei anhand eines Wechsels der Bereiche oder einer Eigenschaft der Maßverkörpe rung der Drehwinkel der Welle oder des Zylinders feststellt wird .

Als Eigenschaft der Maßverkörperung dient vorzugsweise eine mit einem Sensor erfassbare äußere Form oder Farbe der Maß verkörperung. Vorzugsweise kann die Maßverkörperung eine Ska la aufweisen, wobei die Skala mit Hilfe des Sensors erfasst wird, um den Drehwinkel der Welle oder des Zylinders zu be stimmen .

Die Bestimmung des Drehwinkels erfolgt vorzugsweise in einer Auswerteeinheit, die dem Sensor zugeordnet ist. Die Auswert einheit kann den Drehwinkel an eine Stromquelle einer

elektrischen Maschine bereitstellen .

Als Maßverkörperung dient vorzugsweise ein Band, welches um die Mantelfläche der Welle oder des Zylinders befestigt wird. Vorteilhaft kann die Maßverkörperung als Wellblech ausgebil det sein, welches um den Zylinder oder die Welle geführt ist. Die Maßverkörperung dient vorteilhaft zum Ersatz eines gele gentlich verwendeten Zahnrades. Insbesondere für große Durch messer einer Welle oder eines Zylinders ist ein solches starr ausgebildetes Zahnrad nachteilhaft kompliziert in der Ferti gung .

Alternativ oder zusätzlich kann eine bereits vorhandene

Struktur wie ein Zahnkranz als Maßverkörperung dienen. Vor teilhaft kann die Maßverkörperung auch durch eine Farbauftra- gung ausgebildet sein. Anhand des Zahnkranzes oder des Farb auftrags kann, insbesondere mit einem geeigneten Sensor, die Bestimmung des Drehwinkels erfolgen.

Die Befestigung der Maßverkörperung erfolgt mit Hilfe von Be festigungsmitteln an den Stellen, an denen die Maßverkörpe rung die Mantelfläche berührt.

Die Maßverkörperung weist abwechselnd erste Bereiche und zweite Bereiche auf. Die ersten Bereiche und die zweiten Be reiche können von dem Sensor unterschieden werden. Optional oder zusätzlich registriert der Sensor einen Wechsel der Be reiche .

Vorzugsweise gehen die ersten Bereiche und die zweiten Berei che stetig ineinander über. Beispielhaft ist die Maßverkörpe rung als sinusförmig-gewelltes Metallband ausgestaltet, wel ches um die Mantelfläche der Welle oder des Zylinders herum gewickelt ist. In diesem Fall ist der jeweils erste Bereich derjenige Bereich, bei dem der Abstand zwischen der Oberflä che der Maßverkörperung und dem Sensor kleiner als der gemit telte Abstand zwischen Sensor und der Oberfläche der Maßver körperung ist. Der jeweils zweite Bereich ist derjenige Be reich, bei dem der Abstand zwischen der Oberfläche der Maß verkörperung und dem Sensor größer als der mittlere Abstand zwischen der Oberfläche der Maßverkörperung und dem Sensor ist . Der Sensor bestimmt den Abstand der Oberfläche der Maßverkör perung zum Sensor. Bei einer sinusförmig gewellten Maßverkör perung nimmt der Abstand sinusförmig zu und ab. Der Sensor stellt vorzugsweise ein sinusförmiges Signal entsprechend dem Abstand zwischen der Oberfläche der Maßverkörperung und dem Sensor bereit. Anhand des Signals kann der Drehwinkel der Welle oder des Zylinders bestimmt werden. Der Drehwinkel ist vorzugsweise definiert als ein Winkel zwischen der Position auf der Maßverkörperung, die von dem Sensor erfasst wird, und einer Nullstellung des Zylinders oder der Welle.

Vorzugsweise wird der Drehwinkel in Bezug zu einem ausge zeichneten Drehwinkel der Welle oder des Zylinders bestimmt.

Alternativ oder zusätzlich kann die Maßverkörperung eine Mar kierung aufweisen, welche der Sensor erfasst oder abtastet. Die Markierung kann optisch oder magnetisch erfasst werden. Eine magnetische Markierung ist vorzugsweise als eine Art No cken ausgebildet, die durch den Sensor abgetastet werden.

Der Sensor für eine magnetische Maßverkörperung ist vorzugs weise ein Magnetfeldsensor, beispielsweise ein Hall-Sensor.

Bei einer optischen Markierung weisen die jeweils ersten Be reiche eine andere Farbe/Muster als die jeweils zweiten Be reiche auf. Der Sensor erfasst entsprechend die Farbe

und/oder das Muster der Maß V erkörperung . Der Sensor ist hier bei vorzugsweise als Kamera oder Farbsensor ausgebildet.

Anhand der zeitlichen Änderung des Drehwinkels kann überdies die Drehzahl der Welle oder des Zylinders bestimmt werden. Durch die Bestimmung der Drehzahl kann mittels linearer Ap proximation die Ausrichtung verbessert bestimmt werden.

Ein Zylinder kann eine Mahltrommel, insbesondere eine Mahl trommel einer Kugelmühle oder einer SAG-Mühle, ein bewegtes Reaktionsgefäß oder Mischgefäß sein. Die Welle ist vorzugsweise mit einem großen Durchmesser aus gestaltet. Vorzugsweise ist die Welle als Schiffswelle ausge bildet .

Durch die Erfindung kann der Drehwinkel oder die Drehzahl ei nes Zylinders oder einer Welle mit einem besonders großen Durchmesser bestimmt werden. Vorzugsweise beträgt ein Durch messer einer solchen Welle oder eines solchen Zylinders meh rere Meter. Als Welle in dieser Größenordnung kann ein Bohr gestänge einer Ölförderanlage oder der Bohrer einer Tunnel bohrmaschine dienen.

Der Sensor ist von der Mantelfläche der Welle oder des Zylin ders beabstandet positioniert, wobei der Sensor den Abstand zwischen dem Sensor und der Außenseite der Maßverkörperung ermittelt .

Die Maßverkörperung wird vorzugsweise nahe eines Antriebs der Welle oder des Zylinders befestigt. Der Sensor ist vorzugs weise im Bereich eines Stators des Antriebs befestigt. Insbe sondere bei einer direkt angetriebenen Mahltrommel kann der Sensor an einem Statorelement befestigt sein.

In dem Fall, dass der Zylinder oder die Welle an ihrer Man telfläche ein Zahnrad aufweist, kann das Zahnrad als Maßver körperung genutzt werden. Es muss demnach keine weitere Maß verkörperung an der Welle oder dem Zylinder befestigt werden. Der Sensor ist demnach im Bereich des Zahnrades zu positio nieren .

Durch die Positionierung des Sensors in der Nähe der Maßver körperung kann eine einfache und genaue Bestimmung des Dreh winkels und/oder der Drehzahl des Zylinders oder der Welle gewährleitet werden.

Die Maßverkörperung ist ein gewelltes, insbesondere ein Wel lenband, oder geripptes Blech, welches auf der Mantelfläche der Welle oder des Zylinders befestigt ist. Das Blech kann auch wie eine Sägezahnfunktion oder eine

Rechteckfunktion geformt sein. Vorzugsweise weist das Blech eine Breite von 2 bis 10 cm auf.

Durch die Maßverkörperung, die entsprechend einer Rechteck funktion geformt ist, kann die jeweilige Kante beim Übergang des ersten Bereichs zum zweiten Bereich scharf mit dem Sensor erfasst werden. So ist eine besonders stabile Ermittlung des Drehwinkels möglich.

Bei einem gerippten oder gewellten Band kann auch ein Dreh winkel zwischen dem jeweiligen Übergang der Bereiche erfasst werden .

Besonders vorteilhaft weist der Zylinder oder die Welle zwei Maßverkörperungen auf, die ein unterschiedliches Profil um fassen. So können die Vorteile unterschiedlicher Profile kom biniert werden. Vorzugsweise sind die Maßverkörperungen pa rallel angeordnet. Insbesondere durch eine benachbarte Anord nung der Mehrzahl von Maßverkörperungen können mehrere Maß verkörperungen mit einer Sensoreinheit, vorteilhaft umfassend mehrere Sensoren, gleichzeitig erfasst werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Maßverkörperung zumindest bereichsweise magnetisch, und der Sensor ist ein Magnetfeldsensor.

Beispielhaft zeichnet sich der erste Bereich jeweils durch einen Permanentmagnet aus. Darüber hinaus können sich die je weils ersten Bereiche und zweiten Bereiche durch eine unter schiedliche magnetische Polung unterscheiden. Z. B. weisen die jeweils ersten Bereiche einen nach außen zeigenden magne tischen Südpol des Permanentmagneten und die jeweiligen zwei ten Bereiche einen nach außen zeigenden magnetischen Nordpol auf .

Bevorzugt können auch die Magnete eines Rotors und somit der Rotor selbst als Maßverkörperung dienen. In einem solchen Fall kann der Sensor, der als Magnetfeldsensor ausgebildet ist, dem Stator zugeordnet sein.

Ein Sensor kann insbesondere als Hallsensor ausgebildet sein.

Durch die Ermittlung des Drehwinkels des Zylinders oder der Welle mit Hilfe von Magneten und einem Magnetfeld-Sensor kann eine sichere Ermittlung auch in einer besonders staubigen Um gebung erfolgen, bei der eine optische Erfassung einer Maß verkörperung ungeeignet ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Bestimmung des Drehwinkels mit Hilfe einer linea ren Progression oder Approximation.

Bei der Approximation wird davon ausgegangen, dass die Dreh zahl des Zylinders oder der Welle im Wesentlichen konstant ist. Demnach wird vorzugsweise der jeweilige Drehwinkel zwi schen den Übergängen vom ersten Bereich zum zweiten Bereich und umgekehrt linear approximiert.

Insbesondere bei einem stetig verändernden Abstand oder einem stetig verändernden Signal kann die Drehgeschwindigkeit durch eine zeitliche Ableitung bestimmt werden. Demnach kann der Drehwinkel zum einen durch das Signal des Sensors, als auch durch eine lineare Progression gemäß dcp

f = a —— + b

dt bestimmt werden.

Wobei a und b empirisch zu ermittelnde Konstanten sind, cp den Drehwinkel angibt und t für die Zeit steht.

Besonders einfach erfolgt die Approximation/Progression bei Verwendung einer sinusförmigen Maßverkörperung, bei der der Abstand zwischen Sensor und Oberfläche der Maßverkörperung ermittelt wird.

Durch einen Vergleich von einem gemessenen und einem approxi mierten Drehwinkel kann eine besonders genaue Bestimmung des Drehwinkels und/oder der Drehzahl erfolgen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Maßverkörperung einen jeweils unterschiedlichen Ab stand zwischen den jeweiligen Bereichen auf.

Durch einen jeweils unterschiedlichen Abstand zwischen den jeweiligen Übergängen kann ein absoluter Drehwinkel bzw. ein absoluter Drehwinkel der Welle oder des Zylinders bestimmt werden. Insbesondere eine Hinterlegung des jeweiligen Abstan des zwischen den jeweiligen Bereichen in Verbindung zu dem absoluten Drehwinkel oder zum absoluten (Dreh-) Winkel er leichtert die Bestimmung des absoluten Drehwinkels.

Vorzugsweise erfolgt eine jeweils periodisch abnehmen

de/zunehmende Beabstandung der jeweiligen Bereiche.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Wel le oder der Zylinder mehrere, parallel angeordnete Maßverkör perungen auf und die ersten Bereiche und die zweiten Bereiche der jeweiligen Maßverkörperung sind in Umfangsrichtung ver setzt zueinander angeordnet.

Vorzugsweise sind auf der Mantelfläche des Zylinders oder der Welle eine, zwei oder drei Maßverkörperungen parallel ange ordnet. Besonders bevorzugt sind die Maßverkörperungen be nachbart angeordnet, d. h. dass eine Maßverkörperungen sich an eine weitere Maßverkörperung anschmiegt oder nur um wenige Zentimeter beabstandet befestigt ist.

Vorzugsweise wechselwirkt die eine Maßverkörperung mit einem ersten Sensor und die weitere Maßverkörperung mit einem wei- teren Sensor. Bevorzugt werden die Signale des jeweiligen Sensors miteinander verglichen.

Durch die versetzte Anordnung der Bereiche kann die Bestim mung des Drehwinkels vorteilhaft mehrfach erfolgen (auch als „Impulsvervielfachung" bezeichnet) und somit Fehler bei der Bestimmung des Drehwinkels oder der Drehzahl vermieden wer den. Dadurch ist eine Ermittlung der Drehrichtung der Welle möglich .

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Bestimmung eines Drehwinkels einer Welle oder eines Zylinders, wobei der Zy linder oder die Welle auf einer Mantelfläche eine Maßverkör perung aufweist, wobei die Maßverkörperung erste und zweite Bereiche aufweist, wobei anhand der Abfolge der ersten Berei che und der zweiten Bereiche oder einer weiteren Eigenschaft der Maßverkörperung eine Bestimmung des Drehwinkels und/oder der Drehzahl der Welle oder des Zylinders vorgesehen ist.

Die Vorrichtung weist einen Sensor auf, wobei der Sensor zur Erfassung der Abfolge der Bereiche und/oder der weiteren Ei genschaft der Maßverkörperung vorgesehen ist.

Der Sensor ist vorzugsweise bezüglich der Maßverkörperung ra dial beabstandet positioniert.

Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung des (Dreh-) Winkels oder des Drehwinkels der Welle oder des Zylinders in Bezug zu ei nem Fixpunkt.

Vorzugsweise ist der Sensor so positioniert, dass der Sensor die Oberfläche der Maßverkörperung von oben abtastet. Alter nativ kann der Sensor die Maßverkörperung auch von einer seitlichen Position abtasten. Bei dem Abtasten wird jeweils der Übergang von den ersten und zweiten Bereichen ermittelt.

Der Sensor ist vorzugsweise in einem gleichbleibenden Abstand zur Maßverkörperung positioniert. Die Maßverkörperung ist vorteilhaft aus einem ferromagnetischen Material wie Eisen oder einer ferromagnetischen Legierung hergestellt. Eine sol che ferromagnetische Maßverkörperung kann von einem Magnet feldsensor „abgetastet" werden.

Der Sensor kann alternativ als optischer Sensor, beispielhaft als Laserquelle in Kombination mit einem Lichtdetektor, aus gebildet sein. Weiter geeignet ist ein akustischer Sensor, beispielhaft mit einem Piezo-Element . Ein akustischer Sensor bestimmt vorzugsweise den Abstand zwischen der Oberfläche der Maßverkörperung und dem Sensor. Der Sensor stellt vorteilhaft ein Signal bereit, das proportional zum Abstand zwischen der Maßverkörperung und dem Sensor ist.

Durch die Vorrichtung kann der Drehwinkel eines Zylinders o- der einer Welle einfach bestimmt werden.

Die Maßverkörperung ist vorzugsweise an mehreren Stellen an der Mantelfläche des Zylinders oder der Mantelfläche der Wel le befestigt. Die Stellen, an denen die Maßverkörperung an der Mantelfläche befestigt ist, befinden sich vorzugsweise an den Bereichen, an denen die Maßverkörperung die Mantelfläche berührt .

In einer besonders einfachen Ausgestaltung der Vorrichtung erfolgt die Befestigung einer ringförmigen Maßverkörperung durch ein Aufschrumpfen oder dadurch, dass die Maßverkörpe rung um die Welle oder um den Zylinder herum gelegt wird und indem das eine Ende der Maßverkörperung mit dem anderen Ende verbunden wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Welle oder der Zylinder einen Durchmesser von min destens einem Meter, vorzugsweise einen Durchmesser von min destens 4 Meter auf. Die Vorrichtung ist besonders gut für große Mahltrommeln von Erzmühlen oder Gesteinsmühlen geeignet. Die Vorrichtung kann mit dem Antrieb der Erz- oder Gesteinsmühle gekoppelt sein.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die mögliche Be stimmung des Drehwinkels und/oder der Drehgeschwindigkeit bei Wellen oder Zylindern mit einem großen Durchmesser. Insbeson dere bei Durchmessern von Mahltrommeln, welche mehrere Meter betragen können, ist die hier beschriebene Bestimmung des Drehwinkels vorteilhaft.

Mit Hilfe der Vorrichtung kann eine Bewegung der Mahltrommel zu einem vorbestimmten Drehwinkel erfolgen.

Vorteilhaft kann eine hier beschriebene Vorrichtung auch mit einem bestehenden Zylinder oder mit einer bestehenden Welle gekoppelt werden.

Vorteilhaft ist die Vorrichtung dazu geeignet, auf besonders einfache Art und Weise den Drehwinkel einer Welle oder eines Zylinders zu bestimmen.

Ein Antrieb für eine Mühle, insbesondere für eine Kugelmühle oder SAG-Mühle ( S_emi-Autogenous Grinding-Mühle) , weist eine hier beschriebene Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 7 oder 8, auf.

Der Antrieb umfasst vorzugsweise eine elektrische Maschine, eine Stromversorgung für die elektrische Maschine, insbeson dere einen Frequenzumrichter, und eine Steuereinrichtung auf. Das Signal des Sensors wird vorzugsweise der Steuereinrich tung und/oder der Stromversorgung bereitgestellt.

Vorzugsweise wird das Signal des Sensors verstärkt, bevor das Signal, ausgehend vom Sensor der Spannungsquelle, insbesonde re dem Frequenzumrichter, bereitgestellt wird. Durch die Bestimmung des Drehwinkels und/oder der Drehzahl des Zylinders oder der Welle ist eine geregelte Drehbewegung der Welle oder des Zylinders möglich.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Antrieb als ein getriebeloser Antrieb oder ein Direktantrieb, insbesondere als ein segmentierter Direktantrieb, ausgebil det .

Unter einem segmentierten Direktantrieb wird ein Antrieb ver standen bei dem der Rotor und/oder der Stator eine Mehrzahl von Segmenten aufweist. Die Segmente des Rotors sind vorteil haft um die Welle oder um den Zylinder angeordnet. Die Seg mente des Stators können den Rotor zumindest teilweise umfas sen. Der Stator und/oder der Rotor weisen aktive (Spulen) und/oder passive Elemente (Permanentmagnet) auf, welche die Drehbewegung der Welle oder des Zylinders zu induzieren ver mögen .

Ein segmentierter Antrieb ist vor allem bei großen Durchmes sern eines Zylinders, insbesondere einer Mahltrommel oder ei nem Mahlrohr, vorteilhaft.

Die Mühle, insbesondere zum Mahlen von Erz, weist einen hier beschriebenen Antrieb, insbesondere nach einem der Ansprüche 9 oder 10, auf.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung eines Drehwinkels einer Welle oder eines Zylinders wird eine Maßverkörperung um die Mantelfläche des Zylinders oder der Welle so befestigt, dass ein beab- standet zu positionierender Sensor anhand der Maßverkörperung den Drehwinkel und/oder die Drehzahl des Zylinders oder der Welle feststellen kann.

Die Maßverkörperung wird vorteilhaft um den Zylinder herum geformt und an einer oder an mehreren Stellen mit der Mantel fläche des Zylinders oder der Welle verbunden. Zur Verbindung dienen vorzugsweise Befestigungselemente wie Schrauben oder eine Nietverbindung.

Vorzugsweise nach der Positionierung der Maßverkörperung wird zumindest ein Sensor jeweils zu der Maßverkörperung beab- standet positioniert.

In dem Fall, dass der Zylinder oder die Welle an ihrer Man telfläche ein Zahnrad aufweist, kann das Zahnrad als Maßver körperung genutzt werden. Der Sensor ist demnach im Bereich des Zahnrades zu positionieren. Der Sensor erfasst die Ober fläche des Zahnkranzes optisch oder akustisch. Der Sensor be stimmt vorteilhaft den Abstand zwischen dem Sensor und der Oberfläche des Zahnrades/des Zahnkranzes.

Durch die einfache und kostengünstige Herstellung der hier beschriebenen Vorrichtung kann die Drehzahl und/oder der Drehwinkel einer Welle oder eines Zylinders einfach und preisgünstig ermittelt werden.

Im Folgenden wird die Erfindung durch Figuren näher beschrie ben und erläutert. Die in den Figuren gezeigten Ausgestaltun gen sind lediglich beispielhaft und schränken die Erfindung keinesfalls ein.

Es zeigen:

FIG 1 eine Welle mit Maßverkörperung,

FIG 2 eine Maßverkörperung und ein Sensor,

FIG 3 ein Ausschnitt einer Mantelfläche mit einer Maßver körperung,

FIG 4 eine Bestimmung der Drehzahl

FIG 5 eine Mühle mit einem Antrieb. FIG 1 zeigt eine Welle 1 mit einer Maßverkörperung 3. Die Welle 1 weist an ihrer Mantelfläche die Maßverkörperung 3 auf, so dass bei einem Drehen der Welle 1 die Maßverkörperung 3 bewegt wird. Die Bewegung der Maßverkörperung 3 wird durch einen Sensor 5 detektiert. Die Maßverkörperung 3 weist erste Bereiche Bl und zweite Bereiche B2 auf. Die ersten Bereiche und zweiten Bereiche sind jeweils abwechselnd auf der Maßver körperung 3 angeordnet. Der Sensor 5 dient zur Bestimmung, ob ein erster Bereich Bl oder ein zweiter Bereich B2 im Ein flussbereich des Sensors 5 steht.

FIG 2 zeigt eine Maßverkörperung 3 und einen Sensor 5. Der Sensor 5 ist beabstandet von der Maßverkörperung 3 angeord net. Die Maßverkörperung 3 ist um eine Welle 1 oder um einen Zylinder la gefügt. Die Maßverkörperung 3 ist hier als ge welltes Blech ausgebildet. Das gewellte Blech ist analog ei ner Rechteckfunktion geformt. Die ersten Bereiche Bl weisen demnach einen geringeren ersten Abstand dl zum Sensor 5 auf. Die zweiten Bereiche B2, die nahe der Mantelfläche des Zylin ders la bzw. der Welle 1 angeordnet sind, weisen einen zwei ten Abstand d2 zum Sensor auf. Der zweite Abstand d2 ist grö ßer als der erste Abstand dl. Bei einer Rotation des Zylin ders la oder der Welle 1 um den Drehwinkel cp ändert sich der Abstand der Maßverkörperung 3 jeweils von einem ersten Ab stand dl zu einem zweiten Abstand d2 und umgekehrt. Bei Rota tion der Welle 1 bzw. des Zylinders la wechselt der re gistrierte erste Abstand dl und der registrierte zweite Ab stand d2 zwischen Maßverkörperung 3 und dem Sensor 5 fortlau fend .

FIG 3 zeigt einen Ausschnitt einer Mantelfläche mit einer Maßverkörperung 3. Die Maßverkörperung 3 ist durch ein sinus förmig gewelltes Metallband ausgebildet. Die Maßverkörperung 3 ist mit Befestigungsmitteln 7 an der Mantelfläche des Zy linders bzw. der Welle 1 befestigt. Die beiden Enden der um den Zylinder la bzw. um die Welle 1 umfassenden Maßverkörpe rung 3 sind an den jeweiligen Enden ebenfalls mit einem Be festigungsmittel 7 zusammengefügt. Der erste Bereich Bl der Maßverkörperung 3 ist als der Bereich Bl, B2 gekennzeichnet, bei dem der Abstand dl zwischen der Oberfläche der Maßverkör perung 3 und dem Sensor 5 größer als der mittlere Abstand zwischen der Oberfläche der Maßverkörperung und dem Sensor 5 ist. Jeweils zwischen den ersten Bereichen Bl sind jeweils zweite Bereiche B2 angeordnet. Die jeweilige Mitte des ersten Bereichs Bl bzw. des zweiten Bereichs B2 stellen die Bäuche bzw. die Senken der sinusförmigen Maßverkörperung 3 dar. Die jeweiligen Mittelpunkte der Bereiche Bl, B2 unterscheiden sich in ihrem Drehwinkel f und schließen den Drehwinkel f ein .

FIG 4 zeigt eine Bestimmung der Drehzahl w des Zylinders la bzw. der Welle 1. Zur Bestimmung der Drehzahl w oder des Drehwinkels f ist der Sensor 5 beabstandet zur der sich dre henden Maßverkörperung 3 positioniert. Der Sensor 5 detek- tiert den Abstand dl, d2 zwischen dem Sensor 5 und der Ober fläche der Maßverkörperung 3. Die Detektion erfolgt als Funk tion der Zeit t. Bei einer gleichmäßigen Bewegung ist der Drehwinkel f und die Zeit t proportional. Der Sensor 5 stellt ein sinusförmiges Signal der Form sin(wt) dar. Zur Bestimmung der Drehzahl erfolgt die zeitliche Ableitung nach der Zeit, wobei aus der zeitlichen Funktion des Drehwinkels cp=(sin(wt)) die Drehzahl dcp/dt=w -cos (wt) entsteht, dcp/dt ist demnach die zu bestimmende Drehzahl w.

FIG 5 zeigt eine Mühle mit einem Antrieb. Der Antrieb umfasst einen Stator 11a, der mit einer Spannungsstromversorgung 13 gekoppelt ist. Weiter umfasst der Antrieb eine Steuereinrich tung 15. Die Steuereinrichtung 15 ist mit dem Sensor 5 ver bunden, wobei der Sensor 5 von der Maßverkörperung 3 beab standet ist. Die Maßverkörperung 3 weist hier erste Bereiche Bl und zweite Bereiche B2 auf. Die Maßverkörperung 3 ist hier gleichzeitig als Rotor 11b ausgebildet. Das Zusammenspiel des Stators 11a und des Rotors 11b dient zur Drehbewegung des Zy linders la. Der Zylinder 1 ist hier als Mahltrommel ausgebil det . Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Drehwinkels cp eines Zylin ders la oder einer Welle 1. Die Bestimmung des Drehwinkels cp erfolgt mit Hilfe einer Maßverkörperung 3, wobei die Maßver- körperung 3 vorzugsweise um die Mantelfläche der Welle 1 oder des Zylinders la herumgeführt ist. Die Maßverkörperung 3 ist vorteilhaft als gewelltes Metallband ausgebildet. Die Maßver körperung 3 weist abwechselnd erste Bereiche Bl und zweite Bereiche B2 auf, wobei die ersten Bereiche Bl und die zweiten Bereiche B2 mittels des Sensors 5 unterscheidbar ausgebildet sind. Der von der Maßverkörperung 3 beabstandet positionierte Sensor 5 dient vorteilhaft zur Bestimmung des Abstandes dl, d2 zwischen dem Sensor 5 und der Oberfläche der Maßverkörpe rung 3. Bei einem vorteilhaften Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung wird die Maßverkörperung 3 um die Welle 1 oder den Zylinder la gewickelt und der Sensor 5 beabstandet von der Mantelfläche der Maßverkörperung 3 positioniert. Durch die Erfindung ist es möglich, einen Drehwinkel cp von Wellen 1 oder Zylindern la mit einem besonders großen Durchmesser ein- fach zu bestimmen.