Verfahren zum Überwachen eines Riemens eines Riementriebs

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Riemens eines Riementriebs gemäß dem Patentanspruch 1 , eine Vorrichtung zum Überwachen eines Riemens eines Riementriebs gemäß dem Patentanspruch 9 sowie einen Riementrieb mit einer derartigen Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 10

Für verschiedene technische Anwendungen ist die Verwendung von Riemen bekannt, welche längliche und in der länglichen Erstreckungsrichtung kraftübertragende Körper darstellen. Ein Riemen weist üblicherweise ein flexibles Material auf, welches insbesondere ein Gummi oder ein Polyurethan-Werkstoff sein kann. Üblicherweise sind Zugträger in das flexible Material eingebettet, um die Zugkräfte in der länglichen Erstreckungsrichtung zu übertragen. Derartige Riemen können offen oder endlos geschlossen verwendet werden. Zu derartigen Riemen gehören die Aufzugsriemen, die Antriebsriemen, die Transportriemen bzw. die Förderriemen, welche auch als Transportbänder bzw. als Förderbänder bezeichnet werden können. Derartige und andere Arten von Riemen können neben industriellen Anwendungen auch im Agrarbereich eingesetzt werden.

Es ist mittlerweile bekannt, derartige Riemen mit verschiedenen elektrischen Komponenten zu versehen, welche in das flexible Material eingebettet oder auf der außenliegenden Seite des Riemens angeordnet werden, um verschiedene sensorische Aufgaben bzw. die Überwachung auf Beschädigungen zu ermöglichen.

Die EP 3483472 A1 beschreibt einen Riemen aus einem flexiblen Material, an dem eine Elektronik angeordnet ist, mittels welcher wenigstens eine Zustandsgröße des Riemens messbar sowie drahtlos an eine entfernt angeordnete Empfangseinheit weiterleitbar ist. Zur kostengünstigen und betriebssicheren Herstellung eines solchen Riemens ist vorgesehen, dass an der radialen Außenseite des Riemens eine Tasche befestigt ist, und dass die Elektronik in einem Aufnahmeraum dieser Tasche angeordnet ist.

Die EP 3451 817 A1 beschreibt ein Abtropfband mit einer Karkasse, mit einer Vielzahl von Stollen, die sich von der Karkasse aus erstrecken, mit einer Vielzahl von V-Führungen, die senkrecht zu der Vielzahl von Stollen angeordnet sind, und mit wenigstens einem Sensor zum Messen und Weiterleiten von Informationen über wichtige messbare Eigenschaften des Abtropfbandes. Die messbaren Schlüsseleigenschaften können an einen Bediener, ein Steuersystem oder eine Kombination davon weitergeleitet werden. In einigen Fällen messen und übermitteln die Sensoren potenziell schädliche Zustände des Abtropfbandes. In einigen Aspekten messen und übermitteln die Sensoren in Echtzeit, so dass eine oder mehrere Eigenschaften des Abtropfbandes vor Ort ermittelt werden können.

Die EP 3471 530 A1 beschreibt ein Bandüberwachungssystem für eine landwirtschaftliche Bandanordnung, wobei das Überwachungssystem ein landwirtschaftliches Band mit einem darin eingebetteten magnetischen Element und einem Sensor umfasst. Die landwirtschaftliche Bandanordnung definiert eine korrekte Bandausrichtung für das Band und bewegt das Band. Das magnetische Element ist so polarisiert, dass es ein magnetisches Signal ausgibt. Der Sensor ist so konfiguriert, dass er an einer Referenzposition das vom magnetischen Element ausgegebene magnetische Signal erfasst. Das Überwachungssystem umfasst ferner eine Schaltung, die so konfiguriert ist, dass sie ein Signal ausgibt, wenn sich beispielsweise das landwirtschaftliche Band um mehr als einen vorbestimmten Betrag durch die landwirtschaftliche Bandanordnung bewegt, ohne dass die Sensoranordnung das von dem magnetischen Element ausgegebene magnetische Signal erfasst, eine vorbestimmte Zeitspanne vergeht, ohne dass der Sensor das magnetische Signal erfasst, und die Schaltung feststellt, dass die Position des magnetischen Elements außerhalb eines zulässigen Positionsbereichs liegt.

Die DE 19643997 A1 beschreibt ein Verfahren zur Überwachung eines endlosen umlaufenden Gurtes bzw. Riemens mit einem Verbindungsbereich, insbesondere Verfahren zur Überwachung eines Fördergurtes mit einem Verbindungsbereich, dessen Anfang und dessen Ende im unbelasteten, unbeschädigten Zustand einen Soll-Abstand zueinander einnehmen, wobei sich in oder an dem Gurt mindestens ein Transponder befindet, der bei Durchlaufen eines Wirkungsbereiches einer externen Sende-/Empfangseinrichtung ein Signal an diese aussendet, wobei jeweils mindestens ein Transponder am Anfang und am Ende des Verbindungsbereiches angeordnet ist und das Verfahren in folgenden Verfahrensschritten durchgeführt wird:

- der am Anfang des Verbindungsbereiches befindliche Transponder sendet zu einem Zeitpunkt ein Signal an die externe Sende-/Empfangseinrichtung aus;

- der am Ende des Verbindungsbereiches befindliche Transponder sendet zu einem späteren Zeitpunkt ein Signal an die externe Sende- /Empfangseinrichtung aus;

- in der externen Sende-/Empfangseinrichtung wird die dazwischen liegende Zeitspanne bestimmt;

- anhand der Zeitspanne wird geprüft, ob eine kritische Längenänderung des Verbindungsbereiches vorliegt, und gegebenenfalls werden Maßnahmen eingeleitet.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Überwachung eines endlosen umlaufenden Gurtes bzw. eine entsprechende Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art bereit zu stellen, so dass die Überwachungsmöglichkeiten erweitert werden können. Zumindest soll eine Alternative zu bekannten derartigen Verfahren und Vorrichtungen geschaffen werden. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 9 sowie durch einen Riementrieb mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Überwachen eines Riemens eines Riementriebs mit wenigstens den Schritten:

• Erfassen eines detektierbaren Elements des Riemens während einer umlaufenden Bewegung,

• Bestimmen eines ersten Zeitpunkts des Erfassens des detektierbaren Elements,

• erneutes Erfassen des detektierbaren Elements des Riemens während eines, vorzugsweise des unmittelbar, anschließenden Umlaufs der umlaufenden Bewegung,

• Bestimmen eines zweiten Zeitpunkts des Erfassens des detektierbaren Elements, und

• Bestimmen der Geschwindigkeit des detektierbaren Elements durch zeitliche Differenzbildung zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt sowie durch Division der entsprechenden, vorzugsweise einfachen, Länge des geschlossenen Riemens durch die zeitliche Differenz.

Ein derartiger Riemen kann insbesondere ein Antriebsriemen, ein Transportriemen bzw. ein Förderriemen oder dergleichen sowohl für industrielle als auch landwirtschaftliche Anwendungen sein. Das detektierbare Element kann ein jegliches Element sein, welches sensorisch erfasst werden kann, inklusive einer optischen Erfassung. Insbesondere kann ein detektierbares Element jedoch elektrisch oder elektromagnetisch erfasst werden, insbesondere als Sender eines Signals, wie weiter unten noch näher beschrieben werden wird. Das detektierbare Element kann in ein flexibles Material des Riemens eingebettet oder auf einer Seite des Riemens angeordnet sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass auf diese Art und Weise einfach und verlässlich die Geschwindigkeit eines Riemens bestimmt werden kann. Die bestimmte Geschwindigkeit kann als solche verwendet und beispielsweise lediglich als Information zum Beispiel einem Benutzer des Riementriebs angezeigt werden. Auch kann die bestimmte Geschwindigkeit zusätzlich oder alternativ weiterverarbeitet werden, um insbesondere den Zustand des Riemens bzw. des Riementriebs überwachen zu können.

Insbesondere kann aus einer zu großen Zeitdauer bzw. aus einer nicht bestimmbaren Geschwindigkeit auf einen Stillstand des Riemens und damit auch auf eine Beschädigung des Riemens bzw. des Riementriebs geschlossen werden. Dies kann zum Anhalten entsprechender Antriebe und weiteren Maßnahmen führen.

Dies kann auch mittels mehrerer gleicher oder unterschiedlicher detektierbarer Elemente erfolgen, welche dann voneinander zu unterscheiden sind. Es können dann jeweils die Geschwindigkeiten pro detektierbarem Element bestimmt werden. Die bestimmten Geschwindigkeiten können gegeneinander verifiziert oder auch gemittelt werden.

In jedem Fall kann eine Bestimmung der Geschwindigkeit durch eine zurückgelegte Strecke des detektierbaren Elements geteilt durch die entsprechende Zeitdauer erfolgen. Dies kann vorzugsweise für genau einen Umlauf erfolgen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst das Erfassen des detektierbaren Elements ein Erfassen eines Zeitstempels des detektierbaren Elements. Mit anderen Informationen kann seitens des detektierbaren Elements eine Zeitinformation beim Erfassen erzeugt und zur Verfügung gestellt werden. Dies kann die Bestimmung der zeitlichen Differenz verbessern und damit auch die Genauigkeit der hieraus bestimmten Geschwindigkeit.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das Erfassen des detektierbaren Elements ein Erfassen eines Sensorwertes des detektierbaren Elements. Hierdurch können zusätzlich auch Sensorinformationen übertragen werden. Somit kann auch, andersherum betrachtet, eine ohnehin erfolgende Erfassung bzw. Übertragung wenigstens eines Sensorwertes des detektierbaren Elements zusätzlich zur Bestimmung der Geschwindigkeit verwendet werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst der Sensorwert des detektierbaren Elements eine erfasste Temperatur. Dies kann dahingehend vorteilhaft sein, weil aus der sensorisch erfassten Temperatur des Riemens Rückschlüsse auf dessen Zustand gezogen werden können. Dies kann für eine Überwachung des Riemens nützlich sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die erfasste Temperatur mittels eines SAW-Sensors des detektierbaren Elements erfasst. Somit erfolgt die Erfassung der Temperatur mittels eines Surface-Accoustic-Wave-Sensors. Entsprechend kann diese Art der sensorischen Erfassung bei diesem Verfahren angewendet und somit dessen Eigenschaften und Vorteile genutzt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das Erfassen des detektierbaren Elements ein Erfassen einer Identifikation des detektierbaren Elements. Dies kann die Ernennung des detektierbaren Elements, insbesondere bei der Verwendung von mehreren detektierbaren Elementen des Riemens, vereinfachen bzw. die richtige Erkennung sicherstellen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Riemen ein Agrarriemen. Entsprechend kann das erfindungsgemäße Verfahren auf Riemen für landwirtschaftlichen Anwendungen verwendet werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Riemen ein Keilriemen. Entsprechend kann das erfindungsgemäße Verfahren auf Riemen für diese Art von Riemen verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Überwachen eines Riemens eines Riementriebs mit einem Riemen mit wenigstens einem detektierbaren Element, mit einem Empfänger, welcher ausgebildet ist, das detektierbare Element zu erfassen, und mit einer Steuerungseinheit, welche ausgebildet ist, ein Verfahren wie zuvor beschrieben auszuführen. Hierdurch kann eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden, um das zuvor beschriebene Verfahren umzusetzen.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Riementrieb mit wenigstens einer Vorrichtung wie zuvor beschrieben. Hierdurch können die Eigenschaften und Vorteile eines erfindungsgemäßen Verfahren bei einem Riementrieb genutzt werden.

Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit der folgenden Figur erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Riementriebs mit erfindungsgemäßer Vorrichtung zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ein erfindungsgemäßer Riementrieb 1 weist eine Antriebsrolle 12 und eine Umlenkrolle 13 auf, um einen endlosgeschlossenen Riemen 10 in einer Lauf- bzw. Bewegungsrichtung A bewegen zu können. Der Riemen 10 ist insbesondere ein Keilriemen 10. Der Riemen 10 weist ein detektierbaren Element 11 in Form eines Sensors 11 , beispielsweise zur sensorischen Erfassung der Temperatur des Riemens, oder auch ein Transponder 11 sein. In jedem Fall kann das detektierbare Element 11 eine eindeutige Identifikation sowie eine Zeitinformation besitzen. Seitens des Riementriebs 1 sind ferner ein Empfänger 14 sowie eine Steuerungseinheit 15 vorhanden.

Beim Passieren des Empfängers 14 während der Bewegung kann nun erfindungsgemäß eine Information vom detektierbaren Element 11 ausgesendet werden, welche die Identifikation des detektierbaren Elements 11 , den erfassten Sensorwert wie beispielsweise eine Temperatur sowie eine Zeitinformation in Form eines Zeitstempels der übrigen Informationen enthalten kann. Dieses Aussenden kann insbesondere nach entsprechender Aufforderung durch den Empfänger 14 erfolgen. Dies kann zu zwei Zeitpunkten für zwei unmittelbar anschließende Umläufe des Riemens 10 erfolgen.

Mittels der jeweils empfangenen Informationen kann nun die Steuerungseinheit 15 die zeitliche Differenz bilden bzw. bestimmen. Ferner kann die Steuerungseinheit 15 die bekannte Länge des geschlossenen Riemens 10 durch die bestimmte Zeitdifferenz teilen und so die Geschwindigkeit bestimmen, welche dann vielfältig genutzt werden kann.

Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)

A Lauf- bzw. Bewegungsrichtung des Riemens

I Riementrieb

10 Riemen; Keilriemen

II detektierbares Element; Sensor; Transponder

12 Antriebsrolle 13 Umlenkrolle

14 Empfänger

15 Steuerungseinheit