-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine, insbesondere eine Werkzeugmaschine,
- – wobei die Maschine einen Grundkörper aufweist,
- – wobei am Grundkörper mindestens zwei Räder angeordnet sind, die über einen umlaufenden Riemen miteinander gekoppelt sind,
- – wobei mindestens eines der Räder angetrieben ist,
- – wobei der Riemen derart ausgebildet ist, dass er ein mit einer Oszillationsfrequenz oszillierendes, von einem Sender berührungslos auf den Riemen ausgesendetes Sendesignal reflektiert,
- – wobei eine Auswertungseinrichtung zum Auswerten eines vom Riemen reflektierten Signals vorhanden ist, das ihr von einem Empfänger zugeführt wird.
-
Eine derartige Maschine ist beispielsweise aus dem Firmenprospekt ”TRUMMETER – Präzisionsinstrument zum Messen der Riemenspannung” der Firma Hilger und Kern GmbH Industrietechnik, 68167 Mannheim, DE, bekannt.
-
Umlaufende Riemen von Maschinen unterliegen Verschleiß und müssen daher von Zeit zu Zeit ersetzt werden. Der Verschleiß steigt stark an, wenn der Riemen mit zu hoher oder zu niedriger Riemenspannung umläuft.
-
Zum Messen der Riemenspannung wird beispielsweise das oben genannte TRUMMETER der Firma Hilger und Kern GmbH eingesetzt. Gemäß dem bekannten Prospekt wird der Riemen während eines Stillstands der Maschine manuell in Schwingung versetzt, beispielsweise durch Anschlagen mittels eines kleinen Hammers. Eine Sonde, die sowohl einen Sender als auch einen Empfänger aufweist, wird manuell über den Riemen gehalten. Die Sonde steht mit einer Auswertungseinrichtung in Verbindung, welche anhand des reflektierten Signals die Schwingungsfrequenz des Riemens ermittelt und diese oder ein aus der Schwingungsfrequenz abgeleitetes Signal – beispielsweise die Riemenspannung – anzeigt.
-
Die Vorgehensweise des Standes der Technik ist kompliziert, langwierig und umständlich. Insbesondere kann die Riemenspannung bzw. die hierfür charakteristische Schwingungsfrequenz nur im Stillstand des Riemens gemessen werden. Weiterhin ist es oftmals erforderlich, vor dem Durchführen der Messung eine Verkleidung abzumontieren, um zum Riemen gelangen zu können. Die Verkleidung muss nach der Messung wieder montiert werden. Oftmals ist auch der Riemen nur schwer zugänglich, so dass sich die Messung – sofern sie überhaupt möglich ist – schwierig und umständlich und darüber hinaus manchmal auch nur ungenau gestaltet. Die Messung erfolgt im Stand der Technik oftmals nur in größeren Zeitabständen, beispielsweise einmal pro Monat oder dergleichen.
-
Aus der
DE 10 2004 045 291 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Schwingung von Riemen bei Riemenantrieben bekannt, bei welchem zumindest ein Teilabschnitt eines Riemens durch eine Kamera, insbesondere eine Hochgeschwindigkeitskamera erfasst wird, und bei welchem mittels Bildverarbeitung aus den Kamerabilddaten Schwingungsverhalten des Riemens ermittelt wird.
-
Aus der
WO 01/47650 A2 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestimmung des Zuges oder der Zugspannung in einem Metallband zwischen zwei Walzgerüsten, zwischen einem Walzgerüst und einer Haspel, in einem Streckgerüst oder vor oder hinter einer Umlenkrolle, wobei die Auslegung des Metallbandes gemessen wird und wobei die Eigenfrequenz des Metallbandes in Abhängigkeit der Auslenkung des Metallbandes bestimmt wird, bekannt.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Maschine der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass auf einfache Weise eine für die Riemenspannung charakteristische Größe erfasst und ausgewertet werden kann.
-
Die Aufgabe wird durch eine Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Maschine sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6.
-
Erfindungsgemäß ist eine Maschine der eingangs genannten Art zusätzlich zu den oben genannten Merkmalen derart ausgestaltet,
- – dass der Sender und der Empfänger am Grundkörper angeordnet sind,
- – dass der Sender das Sendesignal aussendet,
- – dass der Empfänger das vom Riemen reflektierte Signal empfängt und der Auswertungseinrichtung zuführt,
- – dass die Auswertungseinrichtung prüft, ob eine Erfassungsbedingung erfüllt ist,
- – dass die Erfassungsbedingung nur dann erfüllt ist, wenn die Geschwindigkeit des Riemens einen vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich durchläuft,
- – dass die Auswertungseinrichtung in dem Fall, dass die Erfassungsbedingung erfüllt ist,
– anhand des ihr während des Durchlaufens des vorbestimmten Geschwindigkeitsbereichs zugeführten Signals und der Oszillationsfrequenz ein Frequenzspektrum ermittelt,
– das von ihr ermittelte Frequenzspektrum auswertet und
– in Abhängigkeit von der Auswertung weitere Maßnahmen ergreift,
- – wobei das Frequenzspektrum angibt, bei welchen Frequenzen der Riemen während des Durchlaufens des vorbestimmten Geschwindigkeitsbereichs in welchem Ausmaß mechanisch schwingt.
-
Auf Grund der Anordnung von Sender und Empfänger am Grundkörper der Maschine wird erreicht, dass Messungen möglich sind, ohne Verkleidungsteile oder dergleichen abmontieren zu müssen. Auf Grund des Ermittelns des Frequenzspektrums nur dann, wenn die Geschwindigkeit einen vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich durchläuft, wird in Verbindung mit dem Durchmesser der Räder erreicht, dass die Resonanzfrequenz des Riemens zumindest kurzzeitig ”getroffen” wird und daher der Riemen zum Schwingen angeregt wird, so dass ein sinnvoll auswertbares Frequenzspektrum ermittelbar ist.
-
Zum Ermitteln des Frequenzspektrums gibt es mehrere Möglichkeiten. So ist es beispielsweise möglich, dass die Auswertungseinrichtung durch Frequenzmischung des ihr zugeführten Signals und eines mit der Oszillationsfrequenz oszillierenden Auswertungssignals ein Differenzfrequenzsignal ermittelt und das Frequenzspektrum durch Auswerten des Differenzfrequenzsignals ermittelt.
-
Alternativ ist es möglich, dass die Auswertungseinrichtung durch auf die Oszillationsfrequenz bezogene Amplitudendemodulation des ihr zugeführten Signals ein niederfrequentes Signal ermittelt und das Frequenzspektrum durch Auswerten des niederfrequenten Signals ermittelt.
-
Das auf den Riemen ausgesendete Sendesignal (und damit auch das vom Riemen reflektierte Signal) kann nach Bedarf bestimmt sein. Beispielsweise kann es sich um ein Ultraschallsignal handeln. Die Oszillationsfrequenz entspricht in diesem Fall der Schallfrequenz des Ultraschallsignals. Sie kann insbesondere im zweistelligen Kilohertzbereich liegen.
-
Alternativ kann es sich um ein elektromagnetisches Radiofrequenzsignal handeln. In diesem Fall entspricht die Oszillationsfrequenz der Trägerfrequenz des Radiofrequenzsignals. Sie kann insbesondere im ein- oder zweistelligen Megahertzbereich liegen.
-
Wiederum alternativ kann es sich bei dem auf den Riemen ausgesendeten Sendesignal um ein optisches Signal handeln, wobei die Wellenlänge des verwendeten Lichts im infraroten, im sichtbaren oder im ultravioletten Bereich liegen kann. In diesem Fall entspricht die Oszillationsfrequenz nicht der mit der Wellenlänge des Lichts korrespondierenden Frequenz, sondern einer Modulationsfrequenz, mit der die Intensität des ausgesendeten Lichts moduliert wird. Die Oszillationsfrequenz kann beispielsweise im Bereich von 10 kHz bis 1 GHz liegen. Bevorzugt ist ein Bereich zwischen 100 kHz und 100 MHz. Besonders bevorzugt ist ein Bereich zwischen 1 MHz und 10 MHz.
-
Zum Auswerten des Frequenzspektrums ermittelt die Auswertungseinrichtung vorzugsweise zumindest innerhalb eines Teilbereichs des Frequenzspektrums dessen Maxima, ermittelt anhand der Frequenzen, bei denen die Maxima auftreten, eine Grundfrequenz und ergreift die weiteren Maßnahmen in Abhängigkeit von der Grundfrequenz.
-
Die weiteren Maßnahmen können beliebiger Natur sein. Beispielsweise kann die Ausgabe des Auswertungsergebnisses an einen Benutzer der Maschine und/oder eine Steuereinrichtung der Maschine erfolgen. Je nach Auswertungsergebnis – beispielsweise bei extrem hoher oder extrem niedriger Riemenspannung – kann auch ein direkter Steuereingriff der Auswertungseinrichtung in den Betrieb der Maschine erfolgen, insbesondere ein Stillsetzen der Maschine.
-
Der vorbestimmte Geschwindigkeitsbereich kann nach Bedarf gewählt sein. Insbesondere kann der vorbestimmte Geschwindigkeitsbereich dem Anlaufen des Riemens aus dem Stillstand bis zu einer vorbestimmten Betriebsgeschwindigkeit oder darüber entsprechen. Alternativ oder zusätzlich kann der vorbestimmte Geschwindigkeitsbereich dem Auslaufen des Riemens aus der vorbestimmten Betriebsgeschwindigkeit oder darüber bis zum Stillstand des Riemens entsprechen.
-
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
-
1 schematisch eine Maschine,
-
2 schematisch einen Riemenabschnitt,
-
3 den Riemenabschnitt von 2 von der Seite,
-
4 den Riemenabschnitt von 2 in Riemenlaufrichtung gesehen,
-
5 eine perspektivische Darstellung des Riemenabschnitts von 2,
-
6 ein Ablaufdiagramm,
-
7 eine mögliche Art der Signalauswertung,
-
8 eine weitere mögliche Art der Signalauswertung und
-
9 ein Ablaufdiagramm.
-
Gemäß 1 weist eine Maschine einen Grundkörper 1 auf. Am Grundkörper 1 sind mehrere Räder 2 (sogenannte Riemenscheiben) angeordnet, die über einen umlaufenden Riemen 3 miteinander gekoppelt sind. Minimal sind zwei Räder 2 vorhanden.
-
Gemäß 1 sind drei Räder 2 vorhanden. Die Anzahl an Rädern 2 könnte auch größer sein und beispielsweise 4, 5 usw. betragen.
-
Mindestens eines der Räder 2 ist mittels eines Antriebs 4 angetrieben. Der Antrieb 4 wird von einer Steuereinrichtung 5 gesteuert.
-
Die Maschine kann beliebiger Natur sein. Vorzugsweise handelt es sich um eine Werkzeugmaschine. Der Begriff „Werkzeugmaschine” soll neben Werkzeugmaschinen im klassischen Sinn auch Industrieroboter und Bearbeitungsmaschinen umfassen.
-
Am Grundkörper 1 ist ein Sender 6 zum Aussenden eines Sendesignals S angeordnet. Der Sender 6 ist vom Riemen 3 beabstandet, siehe ergänzend die 2 bis 5. Mittels des Senders 6 ist das Sendesignal S berührungslos auf den Riemen 3 aussendbar. Bei dem Sendesignal S kann es sich beispielsweise um ein Ultraschall-, ein Radiofrequenz- oder ein optisches Signal handeln.
-
Das Sendesignal S oszilliert mit einer Oszillationsfrequenz f. Die Oszillationsfrequenz f kann nach Bedarf gewählt sein. Im Falle eines Ultraschallsignals beträgt die Oszillationsfrequenz f vorzugsweise zwischen 10 kHz und 100 kHz. Im Falle eines Radiofrequenzsignals beträgt die Oszillationsfrequenz f vorzugsweise zwischen 1 MHz und 100 MHz, insbesondere zwischen 4 MHz und 20 MHz. Im Falle eines optischen Signals liegt die Oszillationsfrequenz f vorzugsweise zwischen 10 kHz und 1 GHz. Bevorzugt ist in diesem Fall ein Frequenzbereich von 100 kHz bis 100 MHz, besonders bevorzugt ein Frequenzbereich von 1 MHz bis 10 MHz.
-
Der Riemen 3 ist derart ausgebildet, dass er das Sendesignal S reflektiert. Falls die Reflektionseigenschaft des Riemens 3 nicht bereits auf Grund des Materials und/oder der Oberflächenbeschaffenheit des Riemens 3 als solcher gegeben ist, kann der Riemen 3 zu diesem Zweck auf seiner dem Sender 6 zugewandten Seite mit einer geeigneten Beschichtung versehen sein.
-
Das vom Riemen 3 reflektierte Signal – nachfolgend als Empfangssignal bezeichnet und mit dem Bezugszeichen S' versehen – ist mittels eines Empfängers 7 empfangbar, der ebenfalls am Grundkörper 1 angeordnet ist. Der Empfänger 7 ist – vorzugsweise permanent, zumindest aber temporär – mit einer Auswertungseinrichtung 8 signaltechnisch verbunden, so dass der Empfänger 7 der Auswertungseinrichtung 8 das Empfangssignal S' (gegebenenfalls nach einer Signalkonversion in ein elektrisches Signal) zuführen kann. Mittels der Auswertungseinrichtung 8 ist das Empfangssignal S' auswertbar.
-
Die Maschine arbeitet, soweit es die vorliegende Erfindung betrifft, gemäß 6 wie folgt:
Der Sender 6 sendet gemäß 6 in einem Schritt S1 das Sendesignal S aus. Der Empfänger 7 empfängt in einem Schritt S2 das vom Riemen 3 reflektierte Signal, also das Empfangssignal S', und führt es der Auswertungseinrichtung 8 zu. Die Schritte S1 und S2 werden gemäß 6 parallel und kontinuierlich ausgeführt.
-
Die Auswertungseinrichtung 8 prüft in einem Schritt S3, ob eine Empfangsbedingung erfüllt ist. Die Empfangsbedingung ist nur dann erfüllt, wenn die Geschwindigkeit v des Riemens 3 einen vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich durchläuft.
-
Es ist möglich, dass das Durchlaufen des vorbestimmten Geschwindigkeitsbereichs die alleinige Voraussetzung für das Erfüllen der Erfassungsbedingung ist. In diesem Fall ist der Umstand, dass die Geschwindigkeit v des Riemens 3 den vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich durchläuft, nicht nur notwendig, sondern auch hinreichend für das Erfüllen der Erfassungsbedingung. Alternativ ist es möglich, dass die Erfassungsbedingung nur dann erfüllt ist, wenn zusätzlich zum Durchlaufen des vorbestimmten Geschwindigkeitsbereichs mindestens eine weitere Bedingung erfüllt ist. In diesem Fall ist der Umstand, dass die Geschwindigkeit v des Riemens 3 den vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich durchläuft, für das Erfüllen der Erfassungsbedingung zwar notwendig, aber nicht hinreichend. Die (mindestens) eine weitere Bedingung kann nach Bedarf gewählt sein. Nachfolgend werden beispielhaft einige Bedingungen aufgelistet, die einzeln, zu mehreren oder alle miteinander vorgegeben sein können:
- – Vorgabe einer entsprechenden Eingabe durch einen Benutzer 9 der Maschine. In diesem Fall ist die Erfassungsbedingung nur dann erfüllt, wenn der Benutzer 9 die Auswertung anfordert.
- – Eine Zeitbedingung. Die Zeitbedingung kann beispielsweise absolut sein (Messung jeden Morgen) oder relativ sein (seit der letzten Messung sind so und so viele Stunden verstrichen). Der Zeitablauf kann auf die Uhrzeit oder auf eine Laufzeit der Maschine bezogen sein.
- – Die Richtung, in welcher der Geschwindigkeitsbereich durchlaufen wird. Es kann also festgelegt sein, ob das Auswerten nur bei einem Erhöhen der Geschwindigkeit v des Riemens 3 oder nur bei einem Erniedrigen der Geschwindigkeit v des Riemens 3 erfolgt.
-
Der vorbestimmte Geschwindigkeitsbereich kann nach Bedarf bestimmt sein. Insbesondere kann der vorbestimmte Geschwindigkeitsbereich beispielsweise dem Anlaufen des Riemens 3 aus dem Stillstand (Geschwindigkeit v = Null) bis zu einer vorbestimmten Betriebsgeschwindigkeit entsprechen. Die Bedingung ist in diesem Fall auch dann erfüllt, wenn der Riemen 3 aus dem Stillstand über die vorbestimmte Betriebsgeschwindigkeit hinaus beschleunigt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der vorbestimmte Geschwindigkeitsbereich dem Auslaufen des Riemens 3 aus der vorbestimmten Betriebsgeschwindigkeit bis zum Stillstand des Riemens 3 entsprechen. Dies umfasst auch, dass das Auslaufen des Riemens 3 bei einer höheren Geschwindigkeit als der vorbestimmten Betriebsgeschwindigkeit begonnen wird.
-
Wenn die Erfassungsbedingung erfüllt ist, geht die Auswertungseinrichtung 8 gemäß 6 zu einem Schritt S4 über. Im Schritt S4 nimmt die Auswertungseinrichtung 8 das vom Empfänger 7 empfangene Empfangssignal S' (bzw. dessen elektrisches Pendant) entgegen.
-
In einem Schritt S5 prüft die Auswertungseinrichtung 8, ob die Geschwindigkeit v des Riemens 3 den vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich bereits vollständig durchlaufen hat. Wenn die Geschwindigkeit v des Riemens 3 den vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich vollständig durchlaufen hat, geht die Auswertungseinrichtung 8 gemäß 6 zu Schritten S6 bis S8 über.
-
Im Schritt S6 ermittelt die Auswertungseinrichtung 8 ein Frequenzspektrum. Die Auswertungseinrichtung 8 ermittelt das Frequenzspektrum anhand der Oszillationsfrequenz f und des Empfangssignals S', das ihr vom Empfänger 7 zugeführt wird, während die Geschwindigkeit v des Riemens 3 den vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich durchläuft. Im Schritt S7 wertet die Auswertungseinrichtung 8 das von ihr ermittelte Frequenzspektrum aus. Im Schritt S8 ergreift die Auswertungseinrichtung 8 in Abhängigkeit von der Auswertung des Schrittes S7 weitere Maßnahmen.
-
Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich, dass das vom Riemen 3 reflektierte Signal S' vom Empfänger 7 erfasst wird, während der Riemen 3 mit sich ändernder Geschwindigkeit v umläuft. Der Riemen 3 schwingt daher mechanisch, und zwar entsprechend dem Pfeil 10 in 2 orthogonal zu seiner Laufrichtung. Die Schwingung ist besonders stark, wenn die Geschwindigkeit v des Riemens 3 mit der Resonanzfrequenz des Riemens 3 korrespondiert. Die Auswertung durch die Auswertungseinrichtung 8 erfolgt daher derart, dass das Frequenzspektrum angibt, bei welchen Frequenzen der Riemen 3 während des Durchlaufens des vorbestimmten Geschwindigkeitsbereichs in welchem Ausmaß mechanisch schwingt.
-
Die Resonanzfrequenz des Riemens 3 ist im Wesentlichen bestimmt durch intrinsische Eigenschaften des Riemens 3 wie dessen Material, dessen Breite b und dessen Dicke d, den Abstand a der zur Messstelle benachbarten Räder 2 voneinander und die Riemenspannung. Da die intrinsischen Eigenschaften des Riemens 3 und der Abstand a in der Regel vorab bekannt sind, können die Resonanzfrequenz und die Riemenspannung daher ineinander umgerechnet werden. Die entsprechenden funktionalen Beziehungen sind Fachleuten bekannt oder können erforderlichenfalls experimentell ermittelt werden.
-
Die Geschwindigkeit v des Riemens 3 korrespondiert über die Beziehung ν = 2πrn mit der Drehzahl n der Räder 2. v ist in obiger Beziehung die Geschwindigkeit v des Riemens 3. r ist der Radius eines der Räder 2, n die korrespondierende Drehzahl (in der Einheit Umdrehungen/Sekunde). Die Drehzahlen n der zur Messstelle benachbarten Räder 2 – die bei unterschiedlichen Radien r der Räder 2 voneinander verschieden sind – entsprechen daher Anregungsfrequenzen für das Schwingen des Riemens 3. Auf Grund des Umstands, dass der durchlaufene Geschwindigkeitsbereich kontinuierlich ist, ist auch der von der Anregungsfrequenz durchlaufene korrespondierende Frequenzbereich kontinuierlich. Bei geeigneter Wahl des Geschwindigkeitsbereichs kann daher gewährleistet werden, dass die Resonanzfrequenz des Riemens 3 innerhalb des von der Anregungsfrequenz durchlaufenen Frequenzbereichs liegt.
-
Das Auswerten des Empfangssignals S' kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Beispielsweise ist es gemäß 7 möglich, dass die Auswertungseinrichtung 8 einen Frequenzmischer 11 aufweist, dem das Empfangssignal S' (bzw. ein daraus abgeleitetes elektrisches Signal) und ein mit der Oszillationsfrequenz f oszillierendes Auswertungssignal S'' zugeführt werden. Bei dem Auswertungssignal S'' kann es sich beispielsweise um ein mit dem Sendesignal S korrespondierendes Signal handeln. Der Frequenzmischer 11 erzeugt in an sich bekannter Weise anhand des Empfangssignals S' und des Auswertungssignals S'' ein Mischsignal M, das zwei Mischsignalanteile enthält. Der eine Mischsignalanteil oszilliert mit der Summe der Frequenzen des Auswertungssignals S'' und des Empfangssignals S' auf, der andere Mischsignalanteil mit der Differenz dieser Frequenzen.
-
Das Mischsignal M wird in einem Tiefpassfilter 12 tiefpassgefiltert. Das Ausgangssignal M' des Tiefpassfilters 12 entspricht daher nur dem Mischsignalanteil, der mit der Differenz der Frequenzen von Empfangssignal S' und Auswertungssignal S'' oszilliert. Das Ausgangssignal M' des Tiefpassfilters 12 enthält im Wesentlichen nur noch die Schwingungen des Riemens 3. Es kann daher von der Auswertungseinrichtung 8 in einem Block 13 ausgewertet werden. Beispielsweise kann im Block 13 eine Fourieranalyse des Ausgangssignals des Tiefpassfilters 12 vorgenommen werden. Das Ausgangssignal M' entspricht somit einem Differenzfrequenzsignal des Frequenzmischers 11.
-
Alternativ zur Vorgehensweise von 7 kann das Auswerten des Empfangssignals S' gemäß 8 dadurch erfolgen, dass das Empfangssignal S' zunächst in einem Bandpassfilter 14 bandgefiltert wird. Das bandpassgefilterte Signal wird einem Gleichrichter 15 zugeführt, der das bandpassgefilterte Signal gleichrichtet. Das gleichgerichtete Signal wird einem Tiefpassfilter 16 zugeführt. Ein Ausgangssignal N des Tiefpassfilters 16 ist nur noch niederfrequent.
-
Die Vorgehensweise von 8 entspricht einer auf die Oszillationsfrequenz f bezogenen Amplitudendemodulation des Empfangssignals S'. Das Ausgangssignal N des Tiefpassfilters 16 enthält im Wesentlichen nur noch die Schwingungen des Riemens 3. Es kann analog zur Vorgehensweise von 7 in einem Block 17 ausgewertet werden, beispielsweise durch eine Fourieranalyse.
-
Es ist möglich, dass im Schritt S7 von 6 die Auswertungseinrichtung 8 das gesamte Frequenzspektrum des Riemens 3 auswertet. Alternativ ist es möglich, dass die Auswertungseinrichtung 8 nur einen Teilbereich des Frequenzspektrums des Riemens 3 auswertet. Unabhängig davon, welche Vorgehensweise ergriffen wird, wird jedoch vorzugsweise im Rahmen des Schrittes S7 von 6 gemäß 9 wie folgt vorgegangen: In einem Schritt S11 ermittelt die Auswertungseinrichtung 8 zumindest innerhalb des Teilbereichs des Frequenzspektrums die Maxima des Frequenzspektrums, also die stärksten Schwingungsanteile. In einem Schritt S12 ermittelt die Auswertungseinrichtung 8 die korrespondierenden Frequenzen. In einem Schritt S13 ermittelt die Auswertungseinrichtung 8 anhand der im Schritt S12 ermittelten Frequenzen eine Grundfrequenz. Die weiteren Maßnahmen des Schrittes S8 von 6 werden bei der Vorgehensweise von 9 gemäß einem Schritt S14 in Abhängigkeit von der im Schritt S13 ermittelten Grundfrequenz ergriffen.
-
Im Rahmen des Schrittes S13 von 9 kann im einfachsten Fall die niedrigste Frequenz, bei der ein signifikantes Schwingungsmaximum auftritt, zur Grundfrequenz bestimmt werden. Es sind jedoch alternativ komplexere Vorgehensweisen möglich. Wenn – rein beispielhaft – signifikante Schwingungsmaxima bei 40 Hz und 60 Hz auftreten, kann die Grundfrequenz nicht 40 Hz sein, da 60 Hz nicht die erste harmonische Schwingung von 40 Hz sein kann. Es kann aber in diesem Fall die Grundfrequenz zu 20 Hz angesetzt werden, da in diesem Fall die beiden erfassten Maxima der ersten und zweiten Harmonischen der Grundfrequenz entsprechen. Allgemein kann die Grundfrequenz als größter gemeinsamer Teiler der Frequenzen angesetzt werden, bei denen ein signifikantes Schwingungsmaximum auftritt.
-
Die weiteren Maßnahmen des Schrittes S8 von 6 bzw. des Schrittes S14 von 9 können nach Bedarf bestimmt sein. Im einfachsten Fall erfolgt lediglich eine Ausgabe. Ausgegeben werden können (einzeln oder in beliebiger Kombination) das ermittelte Frequenzspektrum selbst, die ermittelte Grundfrequenz, eine ermittelte Riemenspannung oder ein anderer, abgeleiteter Wert, beispielsweise eine Restlebensdauer des Riemens 3. Die Ausgabe kann direkt an den Benutzer 9 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Übermittlung an eine andere elektronische Einrichtung erfolgen, beispielsweise eine übergeordnete Steuereinrichtung (nicht dargestellt) oder die Steuereinrichtung 5 der Maschine.
-
Alternativ oder zusätzlich zu einer Ausgabe des Frequenzspektrums oder eines anderen Wertes ist es möglich, dass die Auswertungseinrichtung 8 – falls erforderlich – direkt oder indirekt in den Betrieb der Maschine eingreift. Beispielsweise kann ein entsprechender Steuerbefehl an die Steuereinrichtung 5 der Maschine vorgegeben werden oder der Antrieb 4 direkt stillgesetzt werden, beispielsweise durch Abschalten von dessen Energieversorgung.
-
Die Anordnung des Senders 6 und des Empfängers 7 können nach Bedarf bestimmt werden. In Versuchen hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Sender 6 und den Empfänger 7 entsprechend den Darstellungen der 3 bis 5 nebeneinander und in gleicher Höhe über oder unter dem Riemen 3 anzuordnen. Auch die Ausgestaltung des Senders 6 und des Empfängers 7 kann nach Bedarf bestimmt werden. In Versuchen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Sender 6 und der Empfänger 7 jeweils rechteckige Elemente sind, deren längere Seiten parallel zur Riemenlaufrichtung verlaufen und deren schmälere Seiten quer zur Riemenlaufrichtung verlaufen.
-
Es sind Modifikationen der vorliegenden Erfindung möglich. Insbesondere ist es möglich, den Sender 6 und/oder den Empfänger 7 nicht kontinuierlich zu betreiben, sondern nur dann, wenn die Erfassungsbedingung erfüllt ist.
-
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere ist auf einfache Weise eine permanente Überwachung des Riemens 3 möglich. Ein Montieren und Demontieren von Teilen ist nicht erforderlich. Weiterhin ist die vorliegende Erfindung auch dann realisierbar, wenn der Riemen 3 an einer schwer zugänglichen Stelle der Maschine angeordnet ist. Die Lebensdauer des Riemens 3 kann in optimaler Weise ausgenutzt werden, wobei dennoch keine Gefahr des Versagens des Riemens 3 oder gar von durch einen defekten Riemen 3 verursachten Schäden besteht.
-
Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.
