AT528599B1 - Verfahren zur Leerlauferkennung einer Materialverarbeitungseinheit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Leerlauferkennung einer Materialverarbeitungseinheit. Um ein Verfahren zur Leerlauferkennung einer Materialverarbeitungseinheit derartig auszugestalten, dass selbst bei unregelmäßiger Beschickung der Materialverarbeitungseinheit eine zuverlässige und fehlerarme Leerlauferkennung ermöglicht wird, wird vorgeschlagen, dass in aufeinanderfolgenden Zeitschritten jeweils ein Motorlastmesswert (1) eines Antriebs (2) und ein Gewichtsmesswert (3) einer Gewichtserfassungseinheit (4) erfasst und daraus je Zeitschritt ein Motorlastmittelwert (6) und ein Gewichtsmittelwert (7) bestimmt wird, wobei ein Leerlaufsignal (9) ausgegeben wird, wenn der Motorlastmittelwert (6) einen Motolastgrenzwert und der Gewichtsmittelwert (7) einen Gewichtsgrenzwert unterschreitet.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Leerlauferkennung einer Materialverarbeitungseinheit.

[0002] Im Betrieb von Materialverarbeitungseinheiten, insbesondere Brechern, kommt es förderungsbedingt zu Unterbrechungen in der Zuförderung von zu verarbeitenden Material, was zu einem zumindest zeitweiligen Leerlauf der Materialverarbeitungseinheit führen kann. Um bei einem Leerlauf einen unnötigen Treibstoffverbrauch sowie unproduktive Maschinenbetriebsstunden zu verhindern, ist es vorteilhaft, die Materialverarbeitungseinheit in einen Ruhemodus zu versetzen.

[0003] Aus der EP2789835A2 ein Verfahren zur Kontrolle eines Arbeitsgeräts bekannt, bei dem die Motordrehzahl des Arbeitsgeräts im zeitlichen Verlauf überwacht und bei einem vorgegebenen Zeitraum im Leerlauf ein Ruhemodus aktiviert wird.

[0004] Die US5036812A offenbart eine Vorrichtung zur Leerlaufregelung eines Motors, wobei die Drehzahl des Motors erfasst und zur Ermittlung eines Drehzahlmittelwerts herangezogen wird. Bei Unterschreitung eines Grenzwerts durch den Drehzahlmittelwert wird ein Leerlaufprogramm der Vorrichtung gestartet.

[0005] In der US2003178515A1 wird ein Verfahren zur Fehlererkennung einer Materialverarbeitungseinheit auf Basis eines erfassten Vibrationssignals vorgestellt, bei dem ein Vibrationsmittelwert bestimmt und zur Bestimmung eines Maschinenfehlers herangezogen wird.

[0006] Die US8583322B2 offenbart ein Verfahren, bei der eine Rohmaterialmesseinheit erfasst, ob sich Material in der Materialverarbeitungseinheit oder auf dem Austragungsförderband befindet.

[0007] In der JP2014121662A ist ein Verfahren zur Leerlauferkennung einer Materialverarbeitungseinheit mit einem Leerlaufdetektor, beispielsweise ein Ultraschallsensor, ein photoelektrischer Sensor oder ein Füllstandsschalter, gezeigt.

[0008] In der EP4309795B1 ist ein Verfahren zur Erstellung eines Steuerprogramms einer Ausgabevorrichtung gezeigt, bei dem auf Basis von Betriebsparametern prognostizierte Zeitinformationen erstellt werden, aus denen ein entsprechendes Steuerprogramm an die Ausgabevorrichtung übermittelt wird, welches eine kontinuierliche Beschickung einer Materialverarbeitungseinheit durch die Ausgabevorrichtung ermöglicht.

[90009] Nachteilig an derartigen Leerlauferkennungen ist, dass es im Betrieb von Materialverarbeitungseinheiten häufig zu einer unregelmäßigen Beschickung der Materialverarbeitungseinheit kommt, sodass die Erkennung des Leerlaufs mitunter nicht zuverlässig erfolgt und es damit zu ungewünschten Produktionsausfällen kommen kann.

[0010] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Leerlauferkennung einer Materialverarbeitungseinheit vorzuschlagen, welches selbst bei unregelmäßiger Beschickung der Materialverarbeitungseinheit eine zuverlässige und fehlerarme Leerlauferkennung ermöglicht.

[0011] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass in aufeinanderfolgenden Zeitschritten jeweils ein Motorlastmesswert eines Antriebs und ein Gewichtsmesswert einer Gewichtserfassungseinheit erfasst und daraus je Zeitschritt ein Motorlastmittelwert und ein Gewichtsmittelwert bestimmt wird, wobei ein Leerlaufsignal ausgegeben wird, wenn der Motorlastmittelwert einen Motolastgrenzwert und der Gewichtsmittelwert einen Gewichtsgrenzwert unterschreitet. Zufolge dieser Maßnahmen führen kurzfristige Motorlast- und/oder Gewichtsminima zu keiner fehlerhaften Ausgabe eines Leerlaufsignals, während ein tatsächlicher Leerlauf durch die gleichzeitige Unterschreitung des Gewichts- und Motorlastgrenzwerts über einen längeren Zeitraum zuverlässig erkannt werden kann. Selbst bei sehr unregelmäßiger Beschickung und den damit einhergehenden lokalen Motorlast- und Gewichtsminima wird durch die Bestimmung der Motorlastund Gewichtsmittelwerte aus den jeweiligen Messwerten ein Leerlaufsignal erst dann ausgege-

ben, wenn der Motorlastgrenzwert und der Gewichtsgrenzwert unterschritten werden. Im Sinne der Erfindung kann sowohl unmittelbar im Zeitschritt der Unterschreitung der Grenzwerte oder erst mit einer zeitlichen Verzögerung das Leerlaufsignal ausgegeben werden. Das Leerlaufsignal kann beispielsweise ein maschineninternes Schaltsignal oder ein akustisches oder optisches Ausgabesignal sein. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Leerlaufsignal an ein mobiles Endgerät übertragen werden, um einen Benutzer über den Leerlauf der Materialverarbeitungseinheit zu informieren und ihm die Möglichkeit zu geben, einen Ruhemodus zu aktivieren. In diesem Ruhemodus weist die Materialverarbeitungseinheit einen reduzierten Energiebedarf auf, beispielsweise indem der Antrieb ganz oder teilweise abgeschaltet ist. Das Ausgabesignal kann wahlweise an der Materialverarbeitungseinheit und/oder am mobilen Endgerät als Warnton und/oder als Sprachmitteilung ausgegeben werden. Die Gewichtserfassungseinheit kann beispielsweise eine oder mehrere Bandwaagen und/oder eine optische Gewichtserfassungseinheit umfassen, die das Gewicht auf Basis des detektierten Volumens und der Materialdichte bestimmt.

[0012] Das Risiko einer Fehlerkennung eines Leerlaufs kann weiter reduziert werden, wenn das Leerlaufsignal erst ausgegeben wird, wenn der Motorlastmittelwert den Motorlastgrenzwert und der Gewichtsmittelwert den Gewichtsgrenzwert über eine vorgegebene Anzahl von Zeitschritten hinweg unterschreitet. In diesem Sinn kann ein Leerlaufzähler vorgesehen sein, welcher in jedem Zeitschritt bei Unterschreitung des Motorlast- und des Gewichtsgrenzwerts erhöht wird und bei Überschreitung der Grenzwerte durch den Motorlast- und den Gewichtsmittelwert zurückgesetzt wird. Überschreitet der Leerlaufzähler die vorgegebene Anzahl an Zeitschritten, kann das Leerlaufsignal ausgegeben werden.

[0013] Um den Einfluss einzelner Motorlastmesswerte bei der Ermittlung des Motorlastmittelwertes zu reduzieren und gleichzeitig die Relevanz jüngerer Motorlastmesswerte entsprechend berücksichtigen zu können, wird vorgeschlagen, dass je Zeitschritt der Motorlastmittelwert als Summe aus dem mit einem Motorlastmittelwertfaktor gewichteten Motorlastmittelwert eines vergangenen Zeitschritts und dem mit einem Motorlastmesswertfaktor gewichteten Motorlastmesswert des Zeitschritts ermittelt wird. Dadurch kann der mitunter stark variierende Motorlastmesswert des Zeitschritts in die Ermittlung des Motorlastmittelwerts wahlweise stärker oder schwächer einfließen. Ein starker Einfluss des Motorlastmesswerts des Zeitschritts kann dabei zu einer reduzierten Verzögerung des ermittelten Mittelwertes bei Motorlaständerung führen, während ein starker Einfluss des Motorlastmittelwertes des vergangenen Zeitschritts zu einer verbesserten Glättung gegenüber lokalen Extrema des Motorlastmesswerts führt. Vorzugsweise kann die Ermittlung des Motorlastmittelwertes durch gewichtete Addition des Motorlastmittelwerts des direkt vorangegangenen Zeitschritts und des aktuellen Motorlastmesswerts erfolgen. Die Ermittlung des Motorlastmittelwertes kann in einer bevorzugten Ausführungsform nach folgender Gleichung erfolgen, wobei die Summe des Motorlastmittelwertfaktors und des Motorlastmesswertfaktors gleich 1 ist:

M; = Fir * My_1 + Eu * Me

Mr Motorlastmittelwert im Zeitschritt t

M,_1 Motorlastmittelwert im vergangenen Zeitschritt t-1 M; Motorlastmesswert im Zeitschritt t

Fu Motorlastmittelwertfaktor

Fu Motorlastmesswertfaktor

[0014] Die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Erkennungen des Leerlaufs kann weiter reduziert werden, wenn der Motorlastmittelwertfaktor den Motorlastmesswertfaktor übersteigt. Bevorzugt liegt der Motorlastmittelwertfaktor zwischen 0,5 und 0,9 während der Motorlastmesswertfaktor zwischen 0,1 und 0,5 liegt. Noch bevorzugter liegt der Motorlastmittelwertfaktor zwischen 0,6 und 0,8 und der Motorlastmesswertfaktor zwischen 0,2 und 0,4. Besonders vorteilhafte Betriebsbedingungen ergeben sich bei Materialverarbeitungseinheiten, wenn der Motorlastmittelwertfaktor 0,7 und der Motorlastmesswertfaktor 0,3 beträgt.

[0015] Der aktuelle Gewichtsmesswert kann in einer bevorzugten Ausführungsform dadurch stärker in den Gewichtsmittelwert einfließen, dass je Zeitschritt der Gewichtsmittelwert als Summe

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aus dem mit einem Gewichtsmittelwertfaktor gewichteten Gewichtsmittelwert eines vergangenen Zeitschritts und dem mit einem Gewichtsmesswertfaktor gewichteten Gewichtsmesswert des Zeitschritts ermittelt wird. Vorzugsweise kann die Ermittlung des Gewichtsmittelwertes durch gewichtete Addition des Gewichtsmittelwerts des direkt vorangegangenen Zeitschritts und des aktuellen Gewichtsmesswerts erfolgen. Die Ermittlung des Gewichtsmittelwertes kann demnach in einer bevorzugten Ausführungsform nach folgender Gleichung erfolgen, wobei die Summe des Gewichtsmittelwertfaktors und des Gewichtsmesswertfaktors gleich 1 ist:

Ge = Fa * Ge_-1 + Fo * Ge

G; Gewichtsmittelwert im Zeitschritt t

G;-1 Gewichtsmittelwert im vergangenen Zeitschritt t-1 Gr Gewichtsmesswert im Zeitschritt t

Fa Gewichtsmittelwertfaktor

Fo Gewichtsmesswertfaktor

[0016] Um starke Schwankungen des Gewichtsmesswerts zu glätten, kann der Gewichtsmittelwertfaktor den Gewichtsmesswertfaktor übersteigen. Dadurch hat der Gewichtsmittelwert des vergangenen Zeitschritts einen höheren Einfluss auf den neu ermittelten Gewichtsmittelwert als der teilweise stark schwankende Gewichtsmesswert. Bevorzugt liegt der Gewichtsmittelwertfaktor zwischen 0,5 und 0,9 während der Gewichtsmesswertfaktor zwischen 0,1 und 0,5 liegt. Noch bevorzugter liegt der Gewichtsmittelwertfaktor zwischen 0,6 und 0,8 und der Gewichtsmesswertfaktor zwischen 0,2 und 0,4. Besonders vorteilhafte Betriebsbedingungen ergeben sich bei Materialverarbeitungseinheiten, wenn der Gewichtsmittelwertfaktor 0,7 und der Gewichtsmesswertfaktor 0,3 beträgt.

[0017] Eine vorteilhafte Leerlauferkennung, welche weder einen langfristigen, unrentablen Leerlauf, noch eine frühzeitige Abschaltung riskiert kann dadurch erreicht werden, dass der Motorlastgrenzwert in einem Bereich zwischen 10 und 30 % der Motormaximallast liegt. Eine besonders vorteilhafte Leerlauferkennung, insbesondere bei Dieselantrieben, kann bei einem Motorlastgrenzwert zwischen 20 und 25 % erreicht werden.

[0018] Um trotz etwaiger Kalibrierungsfehler und Fehlmessungen an der Gewichtserfassungseinheit einen Leerlauf zuverlässig zu erkennen, wird vorgeschlagen, dass der Gewichtsgrenzwert in einem Bereich zwischen 10 und 30 Tonnen pro Stunde liegt. Zufolge dieser Merkmale kann selbst bei Auftreten von Fehlmessungen an der Gewichtserfassungseinheit, beispielsweise durch Anpackungen an einer Bandwaage oder andere Störfaktoren, ein Leerlauf erkannt werden, da der Gewichtsgrenzwert nicht bei 0, sondern bei einem voreingestellten, niedrigen Wert zwischen 10 und 30 Tonnen pro Stunde liegt.

[0019] Um den Energieverbrauch und ungenützte Betriebsstunden der Materialverarbeitungseinheit zu reduzieren, kann bei Ausgabe des Leerlaufsignals der Antrieb in einen Ruhemodus versetzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Leerlaufsignal optisch, akustisch und/oder über ein mobiles Endgerät an einen Benutzer gesendet werden, welcher die Aktivierung des Ruhemodus bestätigen oder abbrechen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Leerlaufsignal an ein mobiles Endgerät eines Benutzers übertragen werden, wonach bei Abwesenheit eines Abbruchbefehls des Benutzers die Materialverarbeitungseinheit in den Ruhemodus versetzt wird. Der Abbruchbefehl kann den Leerlaufzähler für die Ausgabe des Leerlaufsignals nach einer vorgegebenen Anzahl an Zeitschritten zurücksetzen.

[0020] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise als Blockschaltbild dargestellt.

[0021] Dabei wird in aufeinanderfolgenden Zeitschritten der Motorlastmesswert 1 eines Antriebs 2 und der Gewichtsmesswert 3 einer Gewichtserfassungseinheit 4 erfasst. Aus dem Motorlastmesswert 1 und dem Gewichtsmesswert 3 wird dabei in einer Verarbeitungseinheit 5 jeweils ein Motorlastmittelwert 6 und ein Gewichtsmittelwert 7 ermittelt. Wenn der ermittelte Motorlastmittelwert 6 einen vorgegebenen Motorlastgrenzwert und der ermittelte Gewichtsmittelwert 7 einen vorgegebenen Gewichtsgrenzwert unterschreiten, kann von einer Ausgabeeinheit 8 ein Leer-

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laufsignal 9 ausgegeben werden. Das Leerlaufsignal 9 kann von der Ausgabeeinheit 8 an den Antrieb 2 übertragen werden, welcher dadurch in einen Ruhemodus versetzt werden kann.

[0022] In der gezeigten Ausführungsform ist ein Leerlaufzähler 10 vorgesehen, sodass das Leerlaufsignals 9 erst ausgegeben wird, wenn der Motorlastmittelwert 6 den Motorlastgrenzwert und der Gewichtsmittelwert 7 den Gewichtsgrenzwert über eine vorgegebene Anzahl von Zeitschritten hinweg unterschreitet.

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Claims (9)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Leerlauferkennung einer Materialverarbeitungseinheit, wobei in aufeinanderfolgenden Zeitschritten jeweils ein Motorlastmesswert (1) eines Antriebs (2) und ein Gewichtsmesswert (3) einer Gewichtserfassungseinheit (4) erfasst und daraus je Zeitschritt ein Motorlastmittelwert (6) und ein Gewichtsmittelwert (7) bestimmt wird, wobei ein Leerlaufsignal (9) ausgegeben wird, wenn der Motorlastmittelwert (6) einen Motorlastgrenzwert und der Gewichtsmittelwert (7) einen Gewichtsgrenzwert unterschreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leerlaufsignal (9) erst ausgegeben wird, wenn der Motorlastmittelwert (6) den Motorlastgrenzwert und der Gewichtsmittelwert (7) den Gewichtsgrenzwert über eine vorgegebene Anzahl von Zeitschritten hinweg unterschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass je Zeitschritt der Motorlastmittelwert (6) als Summe aus dem mit einem Motorlastmittelwertfaktor gewichteten Motorlastmittelwert (6) eines vergangenen Zeitschritts und dem mit einem Motorlastmesswertfaktor gewichteten Motorlastmesswert des Zeitschritts ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorlastmittelwertfaktor den Motorlastmesswertfaktor übersteigt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass je Zeitschritt der Gewichtsmittelwert (7) als Summe aus dem mit einem Gewichtsmittelwertfaktor gewichteten Gewichtsmittelwert (7) eines vergangenen Zeitschritts und dem mit einem Gewichtsmesswertfaktor gewichteten Gewichtsmesswert des Zeitschritts ermittelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsmittelwertfaktor den Gewichtsmesswertfaktor übersteigt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorlastgrenzwert in einem Bereich zwischen 10 und 30 % der Motormaximallast liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsgrenzwert in einem Bereich zwischen 10 und 30 Tonnen pro Stunde liegt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausgabe eines Leerlaufsignals (9) der Brecherantrieb (2) in einen Ruhemodus versetzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen