DE102020126043A1

DE102020126043A1 - Method for detecting the state of a drive chain or a drive belt on an industrial conveyor system and chain or belt tensioning device therefor

Info

Publication number: DE102020126043A1
Application number: DE102020126043.1A
Authority: DE
Inventors: Ralf Burghoff
Original assignee: Murtfeldt Kunststoffe & Co KG GmbH
Current assignee: Murtfeldt Kunststoffe & Co KG GmbH
Priority date: 2019-10-04
Filing date: 2020-10-05
Publication date: 2021-04-08

Abstract

Verfahren zur Zustandserkennung einer Antriebskette (1) oder eines Antriebsriemens an einer industriellen Förderanlage, mit wenigstens folgenden Schritten:- Anbringen wenigstens einer Ketten- oder Riemenspannvorrichtung (10) an einem Trum der Antriebskette (1) oder des Antriebsriemens an der Förderanlage, wobei die Ketten- oder Riemenspannvorrichtung (10) zumindest einen Körperschallsensor (14) umfasst, der an einem die Antriebskette (1) oder den Antriebsriemen kontaktierenden Führungselement (13) angebracht ist- Einschalten einer Antriebseinrichtung der Förderanlage;- Fortlaufende Zustandserkennung der Antriebskette (1) oder des Antriebsriemens durch Vergleich einer Amplitude eines von dem Körperschallsensor (14) aufgenommenen Signals mit wenigstens einem Schwellwert und Ausgabe eines Fehlersignals bei Überschreiten des Schwellwerts.Method for detecting the status of a drive chain (1) or a drive belt on an industrial conveyor system, with at least the following steps: Attaching at least one chain or belt tensioning device (10) to a strand of the drive chain (1) or the drive belt on the conveyor system, whereby the chains - or belt tensioning device (10) comprises at least one structure-borne noise sensor (14) which is attached to a guide element (13) contacting the drive chain (1) or the drive belt - switching on a drive device of the conveyor system; - continuous status detection of the drive chain (1) or the drive belt by comparing an amplitude of a signal recorded by the structure-borne noise sensor (14) with at least one threshold value and outputting an error signal when the threshold value is exceeded.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandserkennung einer Antriebskette oder eines Antriebsriemens an einer industriellen Förderanlage sowie eine Ketten- oder Riemenspannvorichtung dafür.The invention relates to a method for detecting the status of a drive chain or a drive belt on an industrial conveyor system and a chain or belt tensioning device for this purpose.

Eine Ketten- oder Riemenspannvorichtung ist aus der DE 20 2015 104 860 U1 bekannt. Mit zunehmendem Verschleiß der Kette längt sich diese und das federnd gelagerte Spannelement stellt sich selbsttätig nach. Ein Sensorelement erfasst die Endlage der Spannvorrichtung, ab der keine weitere Vorspannung mehr möglich ist.A chain or belt tensioning device is from the DE 20 2015 104 860 U1 known. With increasing wear of the chain, it elongates and the spring-loaded tensioning element adjusts itself automatically. A sensor element detects the end position of the clamping device from which no further pre-tensioning is possible.

In der DE 35 24 338 C2 ist eine Verschleißanzeige für einen Kettenförderer beschrieben. Damit ist ebenfalls die Längung der Kette mit zunehmender Betriebsdauer erfassbar.In the DE 35 24 338 C2 describes a wear indicator for a chain conveyor. The elongation of the chain with increasing operating time can thus also be recorded.

Nachteilig an dem bekannten System ist, dass ein Verschleiß nur nach längerer Betriebsdauer in Form der Längung der Kette oder des Riemens erfassbar oder ein komplettes Versagen durch eine gerissene Kette bzw. Riemen ist. The disadvantage of the known system is that wear can only be detected after a long period of operation in the form of the elongation of the chain or belt, or that complete failure due to a broken chain or belt can be detected.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen für erhöhten Verschleiß des Antriebsriemens oder der Antriebskette ursächlichen Betriebszustand frühzeitig zu erfassen.The object of the invention is to detect at an early stage an operating state that is causing increased wear of the drive belt or drive chain.

Diese Aufgabe wird durch Verfahren zur Zustandserkennung einer Antriebskette oder eines Antriebsriemens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Lösung ist durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4 angegeben.This object is achieved by a method for detecting the state of a drive chain or a drive belt with the features of claim 1. Another solution is given by the method with the features of claim 4.

Die Erfindung basiert grundsätzlich auf der Verwendung eines Körperschallsensors, der an einem Bauteil angeordnet, welcher in direktem Kontakt zur vorbeilaufenden Kette bzw. Riemen ist. Die Auswertung der mit dem Sensor erfassten Körperschallsignale ermöglicht, dass die verschiedenen Zustände einer Kette problemlos erkennbar sind.The invention is basically based on the use of a structure-borne noise sensor which is arranged on a component which is in direct contact with the chain or belt passing by. The evaluation of the structure-borne sound signals recorded by the sensor enables the various states of a chain to be easily identified.

Dabei sind grundsätzlich zwei Verfahrensvarianten vorgesehen:

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird der Körperschall fortlaufend gemessen. Sobald seine Amplitude bzw. ein daraus abgeleiteter normierter Körperschallpegel einen Schwellwert überschreitet, kann ein Fehlersignal ausgegeben werden. Der Schwellwert wird z. B. dadurch ermittelt, dass die fehlerfrei arbeitende und mit neuem Antriebsmittel im optimalen Wartungszustand in Betrieb genommen wird und über ein bestimmtes Messintervall, in welchem die Kette bzw. der Riemen mehrere Umläufe vollzieht, die Körperschallsignale gemittelt werden. Dieser Mittelwert definiert dann den Soll-Zustand und kann mit einem gewissen Toleranzzuschlag direkt den Schwellwert bilden. Außerdem kann er für einen normierten Körperschallpegel den Referenzwert bilden.

There are basically two variants of the procedure:

According to a first embodiment, the structure-borne noise is measured continuously. As soon as its amplitude or a standardized structure-borne sound level derived therefrom exceeds a threshold value, an error signal can be output. The threshold is z. B. determined that the error-free working and with new drive means is put into operation in the optimal maintenance state and the structure-borne noise signals are averaged over a certain measuring interval in which the chain or belt makes several revolutions. This mean value then defines the target state and, with a certain tolerance allowance, can directly form the threshold value. It can also form the reference value for a standardized structure-borne sound level.

Die erste Art der Zustandsüberwachung bzw. Zustandserkennung eignet sich insbesondere für eine fortlaufende Erkennung des Schmierzustands einer Antriebskette oder des Abnutzungszustands eines Antriebsriemens. Es muss lediglich fortlaufend das anliegende Körperschallsignal bzw. der Körperschallsignal mit dem Schwellwert verglichen werden. Da die genannten Verschleißprozesse nicht plötzlich eintreten, reicht auch eine regelmäßige Messung in festen Zeitintervallen.The first type of condition monitoring or condition detection is particularly suitable for continuous detection of the lubrication condition of a drive chain or the wear condition of a drive belt. It is only necessary to continuously compare the structure-borne sound signal or the structure-borne sound signal with the threshold value. Since the aforementioned wear processes do not occur suddenly, regular measurement at fixed time intervals is sufficient.

Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass neben einer Überwachung auf den Schmierzustand und allgemeine Verschleißerscheinungen die Überwachung auf besondere Schadensereignisse ausgedehnt wird. Hierzu ist es erforderlich Messwerte über ein längeres Zeitintervall aufzuzeichnen. Das Zeitintervall sollte so bemessen sein, dass eine Kette bzw. Riemen mit bekannter Länge bei der in der Förderanlage vorgesehenen Geschwindigkeit wenigstens einen vollständigen Umlauf vollzieht, besser noch mehrere Umläufe.A preferred development provides that, in addition to monitoring the lubrication status and general signs of wear, monitoring is extended to include particular damage events. For this it is necessary to record measured values over a longer time interval. The time interval should be dimensioned in such a way that a chain or belt of known length completes at least one complete cycle at the speed provided in the conveyor system, better still several cycles.

In einem Auswerte-Algorithmus in einer dem Sensor nachgeschalteten Software können für Schadensereignisse, die für das Antriebsmittel in der Umgebung der speziellen Förderanlage charakteristisch sind, mittlere Signalpegel wie auch die für das jeweilige Schadensereignis charakteristische Signalstreuung abgespeichert werden und mit den aus dem wenigstens einen Umlauf gewonnenen Daten verglichen werden. Beispielsweise führt eine ungeschmierte Antriebskette zu einem höheren mittleren Körperschallpegel mit breiter Streuung, also einem breiten Werteintervall. Einzelne Fehlstellen wie eine fehlende Kettenrolle erzeugen andere charakteristische Paarungen von Mittelwert und Intervall des Körperschallpegels, so dass über den Vergleich des aufgenommenen Mittelwert und Intervall des Körperschallpegels mit den gespeicherten charakteristischen Schadensfällen eine Vorhersage darüber möglich ist, ob es sich um einen allmählich eingetretenen Verschleißzustand handelt oder eine singuläre mechanische Beschädigung. Auch Fremd-Störsignale, die etwa daraus resultieren, dass andere Anlagenteile in der Förderanlage und/oder die geförderten Güter selbst auf das Antriebsmittel einwirken, können so von Schäden am Antriebsmittel selbst unterschieden werden.In an evaluation algorithm in software downstream of the sensor, mean signal levels as well as the signal scatter characteristic for the respective damage event can be stored for damage events that are characteristic of the drive means in the vicinity of the special conveyor system and with those obtained from the at least one cycle Data are compared. For example, an unlubricated drive chain leads to a higher mean structure-borne noise level with a wide spread, i.e. a wide range of values. Individual flaws such as a missing chain roller generate other characteristic pairings of mean value and interval of the structure-borne noise level, so that by comparing the recorded mean value and interval of the structure-borne noise level with the stored characteristic damage cases, a prediction is possible as to whether it is a gradually occurring state of wear or tear a singular mechanical damage. External interference signals that result from other parts of the system in the conveyor system and / or the conveyed goods themselves acting on the drive means can thus be distinguished from damage to the drive means itself.

Eine zweite vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, die mit der ersten kombinierbar ist, sieht ein Verfahren vor, bei dem nicht nur das Körperschallsignal oder der Körperschallpegel erfasst werden, sondern auch eine Spektralanalyse des Frequenzspektrums der Körperschallschwingungen durchgeführt wird. Hierfür ist es wiederum erforderlich, die Daten von wenigstens einem vollständigen Umlauf der Antriebskette oder des Antriebsriemens aufzuzeichnen. Aus der Spektralanalyse können einzelne Peaks herausgefiltert werden, an denen der Signalpegel bestimmte Schwellwerte überschreitet oder es kann mit entsprechenden Bandfiltern das Grundrauschen eliminiert werden, so dass überhaupt nur aussagekräftige Werte signalisiert werden. Die Spektralanalyse wird in Beziehung zu den in der Einbausituation gegebenen Bedingungen wie Länge und Umlaufgeschwindigkeit gesetzt.A second advantageous embodiment of the invention, which can be combined with the first, provides a method in which not only the structure-borne sound signal or the structure-borne sound level are detected, but also a spectral analysis of the Frequency spectrum of the structure-borne sound vibrations is carried out. For this it is again necessary to record the data from at least one complete revolution of the drive chain or drive belt. Individual peaks at which the signal level exceeds certain threshold values can be filtered out from the spectral analysis, or the background noise can be eliminated with appropriate band filters so that only meaningful values are signaled at all. The spectral analysis is related to the conditions given in the installation situation, such as length and speed of rotation.

Für die Durchführung der Zustandserkennung bzw. Überwachung des Schmierzustands unter Verwendung eines Körperschallsensors ist es vorteilhaft, von einem neu installierten und optimal justierten und geschmierten Antriebssystem einer Förderanlage Referenzdaten nach Art eines „akustischen Fingerabdrucks“ zu erstellen, die in der Auswerte-Software hinterlegt werden. Dieser Fingerabdruck enthält insbesondere Signale, die charakteristisch für eine fehlerfreie Kette sind.For the implementation of the condition detection or monitoring of the lubrication condition using a structure-borne noise sensor, it is advantageous to create reference data in the form of an "acoustic fingerprint" from a newly installed and optimally adjusted and lubricated drive system of a conveyor system, which is stored in the evaluation software. This fingerprint contains, in particular, signals that are characteristic of an error-free chain.

Spätere Abweichungen beim Betrieb der Förderanlage können per Vergleich zum hinterlegten Fingerabdruck einfach detektiert werden. Beispielsweise kann auf Basis der bei den Referenzaufnahmen gespeicherten Signaldaten eine Hüllkurve für die Amplitude definiert werden. Überschreitet der Schallpegel diese Hüllkurve wird ein Fehlersignal an eine nachgeordnete Warn- oder Auswerteeinrichtung ausgegeben.Subsequent deviations in the operation of the conveyor system can be easily detected by comparing them to the stored fingerprint. For example, an envelope curve for the amplitude can be defined on the basis of the signal data stored in the reference recordings. If the sound level exceeds this envelope curve, an error signal is output to a downstream warning or evaluation device.

Weiterhin kann zwischen einer dauerhaften Anhebung des Signalpegels, wie er für einen allgemeinen Verschleiß typisch ist, und wiederkehrenden Einzelsignalen unterschieden werden. Letzter stehen für gegebene Fehlstellen, z. B. in Form eines umlaufenden Kettenschlosses oder einzelne Schadstellen im Verlauf der Kette. Dabei ist die Spektralanalyse besonders hilfreich, wie an den nachfolgenden Beispiel erläutert wird:Furthermore, a distinction can be made between a permanent increase in the signal level, as is typical for general wear and tear, and recurring individual signals. The latter stand for given imperfections, e.g. B. in the form of a revolving chain lock or individual damaged areas in the course of the chain. Spectral analysis is particularly helpful here, as explained in the following example:

Beispiel 1:Example 1:

Es wird mithilfe der Spektralanalyse ein Signal bei 0,5 Hz detektiert. Die Antriebskette besitzt eine Länge von 2400 mm. Die Umlaufgeschwindigkeit beträgt 1,2 m/s. Eine einzelne Stelle der Antriebskette passiert den Körperschallsensor folglich alle 2 Sekunden bzw. mit einer Grundfrequenz von 0,5 Hz. Das gemessene Signal deutet also auf ein Einzelsignal pro Umlauf hin. Eine signalauslösende Einzelfehlstelle wird bei Ketten regelmäßig z. B. durch das Kettenschloss gebildet. Sofern keine weiteres Signale ermittelt werden, kann daraus geschlossen werden, dass nur das Kettenschloss durchläuft und dass es keine Beschädigung gibt.A signal at 0.5 Hz is detected with the aid of spectral analysis. The drive chain has a length of 2400 mm. The speed of rotation is 1.2 m / s. A single point of the drive chain passes the structure-borne noise sensor every 2 seconds or with a basic frequency of 0.5 Hz. The measured signal thus indicates a single signal per revolution. A signal-triggering single point of failure is regularly z. B. formed by the chain lock. If no further signals are determined, it can be concluded from this that only the chain lock runs through and that there is no damage.

Beispiel 2Example 2

Die Antriebskette besitzt eine Länge von 2400 mm wie zuvor, ist aber aus 4 Kettensegmenten mit jeweils 600 mm Länge zusammengesetzt, so dass auch vier Kettenschlösser vorhanden sind. Es ergibt sich eine Frequenz von 2 Hz, mit der die Kettenschlösser am Sensor Signale erzeugen.The drive chain has a length of 2400 mm as before, but is composed of 4 chain segments, each 600 mm in length, so that there are also four chain locks. The result is a frequency of 2 Hz with which the chain locks generate signals on the sensor.

Beispiel 3:Example 3:

Die Kettenglieder der oben beschriebenen Antriebskette besitzen bei einer neuen Kette eine Länge von jeweils 18,75 mm. Da nicht nur das Kettenschloss bei jedem Umlauf, sondern auch jedes einzelne Kettenglied, das auf das mit dem Körperschallsensor verbundene Führungselement auftrifft, ein Signal hervorruft, gibt es eine überlagerte Frequenz von 64 Hz. Mit zunehmender Lebensdauer verschleißen die Verbindungsteile der Kettenglieder und es kommt zu einer Längung der Antriebskette, so dass der Abstand zwischen den Kettengliedern auf 19,35 mm wächst. Dadurch verschiebt sich die charakteristische zweite Frequenz auf 62 Hz. Mithilfe der Frequenzspektralanalyse kann beobachtet werden, dass sich statt des ursprünglich erwarteten zweiten Signals im Spektrum bei 64 Hz eine Frequenzverschiebung auf 62 Hz einstellt, so dass auf die beschriebene Ursache der Kettenlängung geschlossen werden kann.The chain links of the drive chain described above are each 18.75 mm long on a new chain. Since not only the chain lock generates a signal with every revolution, but also every single chain link that hits the guide element connected to the structure-borne noise sensor, there is a superimposed frequency of 64 Hz an elongation of the drive chain so that the distance between the chain links increases to 19.35 mm. This shifts the characteristic second frequency to 62 Hz. With the help of the frequency spectrum analysis, it can be observed that instead of the originally expected second signal in the spectrum at 64 Hz, a frequency shift to 62 Hz can be concluded, so that the described cause of the chain elongation can be concluded.

Zur Durchführung eines Verfahrens zur Zustandserkennung nach der Erfindung ist in Anspruch 8 eine Ketten- oder Riemenspannvorrichtung angegeben. Diese besteht in an sich bekannter Weise aus einem fest an der Förderanlage angebrachten Gehäuse, in dem ein sogenannter gegen die Kraft einer Feder verschiebbar angeordnet ist. Der Spannkern besitzt ein Führungselement oder eine Führungsfläche, über die das Antriebselement hinweg läuft, so dass diese in direktem Kontakt mit dem Spannkern steht. Während bei einem Riemen meist eine Spannrolle vorgesehen ist, ist bei einer Kette ein Führungselement aus gut gleitfähigem Kunststoff vorgesehen, über welches die Kette hinweg gleitet. Direkt am Spannblock ist ein Körperschallsensor angebracht, so dass sich Schwingungen in dem Antriebsmittel direkt auf das Führungselement und darüber auf den Körperschallsensor übertragen. Bis auf die geringfügen federnden und dämpfenden Eigenschaften, die vom Werkstoff des Führungselements ausgehen, bestehen somit keine äußeren Einflüsse auf die von der Antriebskette oder dem Antriebskette hervorgerufenen Körperschallschwingungen.A chain or belt tensioning device is specified in claim 8 for carrying out a method for state recognition according to the invention. In a manner known per se, this consists of a housing fixedly attached to the conveyor system, in which a so-called housing is arranged such that it can be displaced against the force of a spring. The clamping core has a guide element or a guide surface over which the drive element runs so that it is in direct contact with the clamping core. While a tension pulley is usually provided for a belt, a guide element made of plastic with good sliding properties is provided for a chain, over which the chain slides. A structure-borne sound sensor is attached directly to the clamping block, so that vibrations in the drive means are transmitted directly to the guide element and via this to the structure-borne sound sensor. With the exception of the slightly resilient and damping properties that arise from the material of the guide element, there are therefore no external influences on the structure-borne sound vibrations caused by the drive chain or the drive chain.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1 eine Kettenspannvorrichtung in seitlicher Ansicht;
2, 3 jeweils ein Diagramm, in dem der Körperschallpegel über der Zeit aufgetragen ist;
4 ein Diagramm mit dem mittleren Körperschallpegel einer Antriebskette und dem zugehörige Messwertintervall aus mehreren Versuchsreihen; und
5 bis 8 jeweils ein Frequenzspektrum der Körperschallsignale aus mehreren Versuchsreihen.

The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. The figures show in detail:

1 a chain tensioning device in a side view;
2 , 3 in each case a diagram in which the structure-borne sound level is plotted against time;
4th a diagram with the mean structure-borne noise level of a drive chain and the associated measurement value interval from several test series; and
5 to 8th a frequency spectrum of the structure-borne sound signals from several test series.

In 1 zeigt eine Kettenspannvorrichtung 10 für eine Antriebskette 1 an einer industriellen Förderanlage mit einem Basiselement 11 und einem Spannkern 12 mit einem Führungselement 13 für die Antriebskette 1. Das Führungselement 13 am Spannkern 12 weist eine bogenförmige Kante auf, über welche die Antriebskette 1 geführt ist. Das Führungselement besteht aus Kunststoff, insbesondere einem gut gleitfähigen Kunststoff.In 1 shows a chain tensioning device 10 for a drive chain 1 on an industrial conveyor system with a base element 11 and a tension core 12th with a guide element 13th for the drive chain 1 . The guide element 13th on the tension core 12th has an arcuate edge over which the drive chain 1 is led. The guide element consists of plastic, in particular a plastic with good sliding properties.

Der Spannkern 12 ist verschiebbar in oder an dem Basiselement 11 gelagert und lenkt die Antriebskette 1 mittels eines Federelements, das zwischen dem Basiselement 11 und dem Spannkern 12 angeordnet ist, quer zu ihrer Längserstreckung aus. An einer Seitenfläche des Spannkerns 12 ist ein Körperschallsensor 14 angeordnet. Dessen Tastfläche ist mit der Seitenfläche verklebt, also stoffschlüssig und weitgehend schallhart damit verbunden, so dass sich Schwingungen der Kette 1 auf den Spannkern 12 übertragen und von dort auf den Körperschallsensor 14. Der Körperschallsensor 14 ist mit einer Mess- und Auswerteinrichtung verbunden.The tension core 12th can be moved in or on the base element 11 bearings and steers the drive chain 1 by means of a spring element between the base element 11 and the tension core 12th is arranged transversely to its longitudinal extent. On one side surface of the clamping core 12th is a structure-borne sound sensor 14th arranged. Its touch surface is glued to the side surface, i.e. cohesively and largely acoustically connected to it, so that the chain vibrates 1 on the tension core 12th and from there to the structure-borne noise sensor 14th . The structure-borne sound sensor 14th is connected to a measuring and evaluation device.

2 zeigt den mit dem Körperschallsensor gemessenen Körperschallpegel über der Zeit, und zwar gemessen an einem neu installierten Antriebssystem mit einer noch ungeschmierten Antriebskette. An dem Zeitpunkt, der mittels der strichpunktierten Linie markiert ist, wurde die Schmierung der Antriebskette begonnen. Deutlich erkennbar ist, dass die Amplitude des Körperschallpegels infolgedessen sehr schnell deutlich kleiner wird. 2 shows the structure-borne noise level measured with the structure-borne noise sensor over time, measured on a newly installed drive system with a drive chain that is still unlubricated. At the point in time marked by the dash-dotted line, the lubrication of the drive chain was started. It can be clearly seen that the amplitude of the structure-borne sound level consequently becomes significantly smaller very quickly.

In 3 ist der in 2 markierte Bereich vergrößert dargestellt, um eine quantitative Bewertung zu ermöglichen. Man erkennt, dass sich der Körperschallpegel beim Übergang vom ungeschmierten zum geschmierten Zustand etwa halbiert. In der umgekehrten Betrachtung wird sich der bei der geschmierten Antriebskette zunächst noch kleine Körperschallpegel mit fortschreitender Abnutzung bzw. zunehmendem Verlust der Schmierung deutlich vergrößern, eventuell verdoppeln. Die Grenzen zwischen beiden Zuständen sind also deutlich wahrnehmbar und können durch einen zwischen den Zuständen definierten Grenzwert, der in 3 durch die strichpunktierte dicke Linie symbolisiert ist, in einer Überwachungs- oder Zustandserkennungseinrichtung leicht automatisch überwacht werden.In 3 is the in 2 marked area is shown enlarged to enable quantitative assessment. It can be seen that the structure-borne noise level is roughly halved during the transition from the unlubricated to the lubricated state. In the reverse view, the structure-borne noise level, which is initially small in the case of the lubricated drive chain, will increase significantly and possibly double with progressive wear and tear or increasing loss of lubrication. The boundaries between the two states are clearly perceptible and can be determined by a limit value defined between the states, which is shown in 3 is symbolized by the dash-dotted thick line, can easily be automatically monitored in a monitoring or status detection device.

Folglich kann schon allein über die Messung der Amplitude und den Vergleich mit der Amplitude eines Referenzsystems oder desselben Systems im Ausgangszustand nach Installation und Wartung eine qualitative Aussage zum Schmierzustand abgeleitet werden.Consequently, just by measuring the amplitude and comparing it with the amplitude of a reference system or the same system in the initial state after installation and maintenance, a qualitative statement on the lubrication state can be derived.

Eine weitere Auswertungsmöglichkeit ergibt sich dadurch, dass nicht nur der mittlere Körperschallpegel, sondern auch die Streuung des Körperschallpegels während eines Messintervalls erfasst werden. Dadurch werden zwei charakteristische Werte erhalten, die in Kombination miteinander eine Aussagekraft über die Art des Zustands ergeben.Another possibility for evaluation results from the fact that not only the mean structure-borne sound level but also the scatter of the structure-borne sound level are recorded during a measurement interval. As a result, two characteristic values are obtained which, in combination with one another, provide information about the type of condition.

In 4 sind von 7 Versuchsreihen jeweils der mittlere Körperschallpegel als dicker Punkt aufgeführt wie auch die Breite des zugehörigen Messwertintervalls. Den Versuchsreihen 1 bis 4 und 7 liegen folgende Zustände zugrunde:

1) neue ungeschmierte Kette
2) neue ungeschmierte Kette mit fehlender Rolle
3) neue ungeschmierte Kette mit fehlender Buchse
4) neue ungeschmierte Kette mit Duplex-Zweifachverschluss 7 geschmierte Kette.

In 4th the mean structure-borne noise level of 7 test series is shown as a thick point as well as the width of the corresponding measurement interval. The test series 1 to 4th and 7th are based on the following conditions:

1) new unlubricated chain
2) new unlubricated chain with missing pulley
3) new unlubricated chain with missing bush
4) new unlubricated chain with duplex double lock 7th lubricated chain.

Der Vergleich der ungeschmierten, ansonsten fehlerfreien Kette nach den Reihen 1 und 7 ist ohne weiteres nachvollziehbar: ein schlechter Schmierzustand führt nicht nur zu der sichtbare signifikanten Pegelerhöhung, die schon unter Bezug auf die 2 und 3 beschrieben wurde, sondern auch zu einer deutlich höheren Messwertstreuung im Vergleich zu einem guten Schmierzustand.The comparison of the unlubricated, otherwise faultless chain according to the rows 1 and 7th is easily understandable: a poor lubrication condition not only leads to the significant increase in level that is already evident with reference to the 2 and 3 has been described, but also to a significantly higher measurement value spread compared to a good lubrication condition.

Überraschend ist, dass sich durch Überlagerungen von weiteren Fehlersignalen mit einer schlechten Schmierung der mittlere Körperschallpegel in den Versuchsreihen 2 bis 4 jeweils reduziert und sich auch das Messwertintervall verändert. Damit ergeben sich charakteristische Paarungen, die unterscheidbar sind. Sogar die Versuchsreihe 4 mit Fehlerstellen in der Kette und Versuchsreihe 7 mit einer Kette im Soll-Zustand sind unterscheidbar, obwohl sie einen annähernd gleichen mittleren Signalpegel haben.It is surprising that the superimposition of further error signals with poor lubrication results in the mean structure-borne noise level in the test series 2 to 4th reduced in each case and the measured value interval also changed. This results in characteristic pairings that can be distinguished. Even the test series 4th with flaws in the chain and test series 7th with a chain in the target state are distinguishable, although they have approximately the same mean signal level.

Eine noch bessere Möglichkeit der Zustandserkennung und -Überwachung ergibt sich durch eine Auswertung des Frequenzspektrums des aufgezeichneten Körperschalls.An even better possibility of condition detection and monitoring results from an evaluation of the frequency spectrum of the recorded structure-borne noise.

Dabei werden die von dem Körperschallsensor während eines Messintervalls t1 aufgenommenen Signale nachträglich in einer Auswerteeinrichtung ausgewertet, indem eine Frequenzspektralanalyse durchgeführt wird. Es wird wenigstens eine Ereignisfrequenz ermittelt, bei welcher die Amplitude des Signals einen Schwellwert überschreitet. Signale unterhalb der Schwelle bleiben unberücksichtigt oder werden vornherein ausgefiltert.The signals recorded by the structure-borne noise sensor during a measurement interval t1 are subsequently evaluated in an evaluation device by performing a frequency spectrum analysis. At least one event frequency is determined at which the amplitude of the signal exceeds a threshold value. Signals below the threshold are not taken into account or are filtered out from the start.

In 5 ist das Frequenzspektrum eines geschmierten und justierten Referenzsystems gemäß Versuchsreihe 7 gezeigt. Abgesehen von einem Rauschen bei den tiefen Frequenzen am linken Rand gibt es einzelne Peaks bei den oben bereits beschriebenen charakteristischen Frequenzen des Systems. Diese charakteristischen Frequenzen stehen z. B. im Zusammenhang mit dem Durchlauf der Kettenschlösse, denen der Peak bei 2 Hz zuzuordnen ist. Die oben beschriebene Frequenz von ca. 64 Hz ist hier nicht wahrnehmbar, das heißt, bei guter Schmierung gleiten die einzelnen Kettenglieder kaum wahrnehmbar über das Führungselement mit dem Sensor hinweg.In 5 is the frequency spectrum of a lubricated and adjusted reference system according to the test series 7th shown. Apart from a noise at the low frequencies on the left edge, there are individual peaks at the characteristic frequencies of the system already described above. These characteristic frequencies are available e.g. B. in connection with the passage of the chain locks, to which the peak at 2 Hz is to be assigned. The above-described frequency of approx. 64 Hz cannot be perceived here, that is, with good lubrication, the individual chain links slide barely perceptibly over the guide element with the sensor.

Dem Spektrum des Referenzsystems aus 5 ist mit 6 das Frequenzspektrum der Versuchsreihe 1 gegenübergestellt. Demnach hat sich die Amplitude bei den schon in 4 erkennbaren charakteristischen Frequenzen des Systems deutlich erhöht, und es sind weitere Frequenzen im Spektrum sichtbar geworden. Der deutliche Peak im rechten Bereich bei der Frequenz von ca. 64 Hz entspricht beispielsweise dem Überlauf der einzelnen Kettenglieder über das Führungselement, an dem der Körperschallsensor angebracht ist. Dass der Überlauf einzelner Kettenglieder mit so großer Amplitude im Frequenzspektrum deutlich sichtbar wird, deutet auf einen schlechten oder fehlenden Schmierzustand hin.The spectrum of the reference system 5 is with 6th the frequency spectrum of the test series 1 juxtaposed. Accordingly, the amplitude of the already in 4th recognizable characteristic frequencies of the system are significantly increased, and further frequencies have become visible in the spectrum. The clear peak in the right-hand area at a frequency of approx. 64 Hz corresponds, for example, to the overflow of the individual chain links over the guide element to which the structure-borne noise sensor is attached. The fact that the overflow of individual chain links with such a large amplitude is clearly visible in the frequency spectrum indicates a poor or no lubrication condition.

7 zeigt das Frequenzspektrum der Versuchsreihe 2, bei welcher bei einer ungeschmierten Kette eine Rolle an einem Kettenglied fehlte. Hierbei ist der Peak bei 64 Hz ebenfalls vorhanden und es gibt einige andere charakteristische Frequenzen. 7th shows the frequency spectrum of the test series 2 , in which an unlubricated chain was missing a roller on a chain link. Here the peak at 64 Hz is also present and there are some other characteristic frequencies.

In 8 ist das Frequenzspektrum der Versuchsreihe 3 dargestellt. Obwohl bei dieser Versuchsreihe ebenfalls nur eine einzelne Fehlstelle eingebaut wurde, ergibt sich ein ganz anderes Frequenzspektrum als in 7. Die Amplitude des Signals mit einer Frequenz von 2 Hz ist ganz deutlich vergrößert, und es sind weitere Frequenzen mit ebenfalls großer Amplitude hinzugekommen. Obwohl also der Ort der für die Versuchsreihen künstlich erzeugten Fehlstellen in der Antriebskette wie bei der Versuchsreihe 2 nach 7 war, ergibt sich eine ganz andere Verteilung von Frequenzen und es ergeben sich andere zugehörige Amplituden.In 8th is the frequency spectrum of the test series 3 shown. Although only a single flaw was built in in this series of tests, the frequency spectrum is completely different from that in 7th . The amplitude of the signal with a frequency of 2 Hz is clearly increased, and further frequencies with a likewise large amplitude have been added. Although the location of the artificially created defects in the drive chain for the test series as in the test series 2 to 7th there is a completely different distribution of frequencies and there are other associated amplitudes.

Folglich kann nach der Erfindung durch Vergleich von gemessenen Signalen mit hinterlegten Referenzdaten auf eine Vielzahl möglicher Fehlerquellen an einer Antriebskette geschlossen werden. Es ist erfindungsgemäß nicht nur möglich, den Zustand in digitaler Weise als „gut“ oder „schlecht“ zu bewerten, sondern dem Benutzer kann über die Zustandserkennung zugleich ein Hinweis auf die mögliche Fehlerursache gegeben werden.Consequently, according to the invention, a large number of possible sources of error in a drive chain can be inferred by comparing measured signals with stored reference data. According to the invention, it is not only possible to digitally evaluate the status as “good” or “bad”, but the user can also be given an indication of the possible cause of the error via the status recognition.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 202015104860 U1 [0002]
DE 3524338 C2 [0003]

Claims

Method for detecting the status of a drive chain (1) or a drive belt on an industrial conveyor system, with at least the following steps: - Attaching at least one chain or belt tensioning device (10) to a strand of the drive chain (1) or the drive belt on the conveyor system, the chain or belt tensioning device (10) comprising at least one structure-borne sound sensor (14) which is attached to a drive chain (1 ) or the drive belt contacting guide element (13) is attached - Switching on a drive device of the conveyor system; - Continuous status detection of the drive chain (1) or the drive belt by comparing an amplitude of a signal recorded by the structure-borne noise sensor (14) with at least one threshold value and output of an error signal when the threshold value is exceeded.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that an average signal of an error-free working conveyor system is recorded and stored before the state recognition is carried out and that a structure-borne noise level is formed during the state recognition, at which the currently present signal is set in relation to the stored average signal.

Procedure according to Claim 2 , characterized in that a normalized structure-borne sound level is formed from the continuously measured structure-borne sound signal.

Procedure according to Claim 3 , characterized in that the continuously measured structure-borne noise level is recorded over several revolutions of the drive chain (1) or the drive belt and a mean value such as an interval of the structure-borne noise level is determined from the recorded values, the mean value and interval being compared with values of characteristic error events and at If a match occurs, an error cause signal is output in addition to the error signal.

Method for detecting the status of a drive chain (1) or a drive belt on an industrial conveyor system, with at least the following steps: - Attaching at least one chain or belt tensioning device (10) to a strand of the drive chain (1) or the drive belt on the conveyor system, the chain or belt tensioning device (10) comprising at least one structure-borne sound sensor (14) which is attached to a drive chain (1 ) or the drive belt contacting guide element (13) is attached - Switching on a drive device of the conveyor system; - Recording of the signals recorded by the structure-borne noise sensor (14) over a measuring interval t1, - Carrying out a frequency spectrum analysis of the recorded signals; - Determining at least one event frequency at which the amplitude of the structure-borne sound signal or the structure-borne sound signal level exceeds a threshold value.

Procedure according to Claim 5 , characterized in that at least one comparison frequency spectrum is stored in an evaluation device, which is recorded by a drive chain running in the target state and / or by the drive chain provided with one or more errors, and that the frequency spectrum derived from measurements is used to determine a The cause of the error is compared with the stored frequency spectra.

Chain or belt tensioning device (10) for performing the method according to one of the preceding claims, at least comprising: - a base element (11), - A tensioning core (12) with a guide element (13) for the drive chain (1) or the drive belt, which is slidably mounted in or on the base element (11) and - A spring element acting between the base element (11) and the tensioning core (12), at least one structure-borne sound sensor (14) being arranged on or in the tensioning core (12).

Chain or belt tensioning device (10) Claim 7 , characterized in that the structure-borne sound sensor (14) is firmly connected to the clamping core (12) with its touch surface.

Chain or belt tensioning device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the touch surface of the structure-borne noise sensor (14) is arranged perpendicular to the axial course of the drive chain (1) or the belt.

Chain or belt tensioning device (10) Claim 8 or 9 , characterized in that the touch surface of the structure-borne noise sensor (14) is arranged on a side surface of the clamping core (12).