-
Die Erfindung betrifft ein Lastaufnahmebauteil für Ketten gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1. Insbesondere ist das Lastaufnahmebauteil für Gliederketten bestimmt.
-
Die Lebensdauervorhersage von ermüdungsbeanspruchten maschinentechnischen Einrichtungen, insbesondere von schwingungsfreudigen Ketten in der Förderer- und/oder Gewinnungstechnik mit hohen Betriebsdauern, ist eine wichtige Aufgabe zur Sicherstellung eines einwandfreien Betriebs und zur Schadensvermeidung bzw. - vorbeugung.
-
In diesem Zusammenhang ist es bekannt, Sensoren an maschinentechnische Bauteile anzubringen, um deren Schädigung und das Lastkollektiv zu bestimmen. Diese Sensoren, in der Regel bestehend aus Dehnungsmessstreifen, werden am Bauteil befestigt und mit einer Auslese-/Auswerteeinheit sowie Stromversorgung gekoppelt.
-
Ein Lastaufnahmebauteil aus Stahl für die Anschlag-, Hebe-, Zurr-, Förder- oder Gewinnungstechnik zählt durch die
DE 100 36 014 C2 zum Stand der Technik. Hierbei handelt es sich um ein Kettenglied für eine Rundstahlkette oder um eine Lasche für eine Laschenkette. In einem durch die betriebsbedingten Beanspruchungen nicht oder wenig belasteten Bereich des Lastaufnahmebauteils ist ein energieloser berührungslos auslesbarer Datenträger bzw. Transponder fixiert.
-
Die
DE 102 34 626 B4 befasst sich mit der Integration eines Impulsgebers und eines Sensors beabstandet voneinander in einem Lastaufnahmebauteil.
-
Aus der
WO 2004/085985 A1 ist ein Lebensdauersensor bekannt, der insbesondere auch bei Lastaufnahmebauteilen, wie einer Rundstahlkette, eingesetzt werden kann.
-
Durch die
US 5,421,204 A zählt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lebensdauer von ermüdungsbeanspruchten technischen Strukturen bzw. Bauwerken, wie Brücken und ähnliches, zum Stand der Technik. Die Vorrichtung umfasst einen Sensor mit Dehnungsmessstreifen zur Erfassung von Bauteilspannungen und Bauteildehnungen sowie einen Datenspeicher, ein Steuer- und Auswertegerät, einen Sender, einen Empfänger, eine Antennenanordnung und eine Batterie als Spannungsquelle. Die Komponenten sind als Einheit an dem zu überwachenden Objekt lagefixiert. Mit den gemessenen Beanspruchungen und den daraus mit Hilfe von Zählverfahren ermittelten Beanspruchungskollektiven kann eine Schädigungsberechnung durchgeführt werden.
-
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein bauteiltechnisch und anwendungstechnisch verbessertes Lastaufnahmebauteil für Ketten zu schaffen, welches die Abbildung des Lastkollektivs der Kette ermöglicht.
-
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lastaufnahmebauteils sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 11.
-
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Lastaufnahmebauteile in Form von Kettengliedern bzw. modifizierten Kettengliedern.
-
Das erfindungsgemäße Lastaufnahmebauteil ermöglicht eine zuverlässige Abbildung des Lastkollektivs einer Kette. Hierbei wird die Beanspruchung der Kette im betrieblichen Einsatz in einem bestimmten Zeitraum abgebildet. Der Verlauf der einwirkenden Kraft oder der auftretenden Spannung wird mittels des zumindest einen Sensors erfasst und über die Zeit bestimmt. Dies lässt Rückschlüsse auf die Betriebsparameter der Kette zu, beispielsweise deren Vorspannkraft, auf welche dann im Bedarfsfall regelnd eingegriffen werden kann. Auch können die Informationen für eine Verschleiß- bzw. Schadensvorhersage herangezogen werden.
-
Das erfindungsgemäße Lastaufnahmebauteil und dessen integriertes Sensor-Modul sind bauteiltechnisch und anwendungstechnisch besonders vorteilhaft. Ein wesentlicher vorteilhafter Aspekt der Erfindung besteht darin, dass das Sensor-Modul öffenbar ist. Dies ermöglicht, dass das Speichermedium entnommen, extern ausgelesen und/oder ausgetauscht werden kann. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass eine Datenübertragung per Funk aufgrund der Umgebungsbedingungen nicht möglich ist oder ein allseitig metallischer Schutz notwendig ist. Auch kann im Bedarfsfall die Spannungsquelle in einfachster Weise ausgetauscht bzw. ersetzt werden.
-
Das erfindungsgemäße Lastaufnahmebauteil für Ketten, insbesondere für Gliederkette, ist mit einem Sensor-Modul ausgerüstet. Das Sensor-Modul umfasst zumindest einen Sensor zur Erfassung von Bauteilspannungen und Bauteildehnungen. Das Sensor-Modul ist in einer Aufnahme des Lastaufnahmebauteils festgelegt. Bei dem zumindest einen Sensor bzw. den Sensoren handelt es sich insbesondere um Dehnungsmessstreifen (DMS). Diese sind an geeigneten Stellen am Lastaufnahmebauteil festgelegt. Der Sensor oder mehrere Sensoren werden einzeln oder gemeinschaftlich auch als Messglieder bezeichnet.
-
Das Sensor-Modul umfasst eine Verarbeitungseinheit, ein digitales Speichermedium und eine Spannungsquelle.
-
Bei der Verarbeitungseinheit kann es sich um eine Daten-Verarbeitungseinheit in Form eines Mikroprozessors handeln, bestehend aus einem Programm in einem Chip. Weiterhin kann die Verarbeitungseinheit ein Analog-Digital-Umsetzer (A/D-Wandler) sein oder eine Analog-Digital-Umsetzer beinhalten. Mittels des A/D-Wandlers werden die analogen Eingangssignale der Sensoren in digitale Daten umgesetzt, die dann weiterverarbeitet bzw. auf dem Speichermedium gespeichert werden.
-
Die Verarbeitungseinheit kann über ein zusätzliches Funkmodul verfügen, mit dessen Hilfe die Parametrisierung sowie das Auslesen der Messdaten erfolgen kann. Ohne Funkmodul ist die Verarbeitungseinheit über eine nicht näher dargestellte kabelgebundene Schnittstelle mittels einer PC-Software parametrisierbar. Die einstellbaren Parameter beziehen sich insbesondere auf Funkparameter und -frequenzen, Spannungs- und Temperaturüberwachung, Speichermanipulationen, Abtastraten, Einstellungen bzgl. der Sensoren, Statusmeldungen, Mess- und Verarbeitungsmodi, zeitgesteuerte Ein- und Ausschaltvorgänge, Korrekturfaktoren.
-
Die Verarbeitungseinheit verfügt über einen integrierten Timer mit Uhr- und Datumsfunktionen. Über eine zusätzliche Stützbatterie werden diese Funktionen auch bei ausgebauter Spannungsquelle aufrecht erhalten.
-
Bei dem digitalen Speichermedium kann es sich insbesondere um eine SD-Karte oder Mikro-SD-Karte handeln.
-
Die Spannungsquelle ist insbesondere eine Batterie oder ein Akkumulator. Im Sensor-Modul ist ein entsprechender Halter zur Aufnahme der Spannungsquelle vorgesehen. Die Spannungsquelle versorgt die elektronischen Bauteile des Sensor-Moduls mit elektrischer Energie.
-
Das Sensor-Modul weist eine Messgliedkonsole und eine Deckelkonsole auf. In der Messgliedkonsole ist ein erster elektrischer Kontakt integriert. Der erste elektrische Kontakt steht in elektrisch leitender Verbindung mit dem bzw. den Sensoren und ist mit diesen vorzugsweise verdrahtet. In der Deckelkonsole ist ein zweiter elektrischer Kontakt angeordnet, welcher mit der Verarbeitungseinheit verbunden ist. Die Messgliedkonsole und die Deckelkonsole sind unter Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem ersten elektrischen Kontakt und dem zweiten elektrischen Kontakt lösbar miteinander verbunden.
-
Vorzugsweise handelt es sich bei den elektrischen Kontakten um elektrische Steckverbinder in Form eines Steckers (männlicher Teil) mit nach außen weisenden Kontaktstiften und einer Kupplung (weiblicher Teil) mit nach innen weisenden Kontaktöffnungen.
-
Beim Zusammenführen der Deckelkonsole und der Messgliedkonsole gelangen die elektrischen Kontakte in elektrisch leitende Verbindung. Insbesondere entsteht hierbei ein Formschluss zwischen den Steckerteilen. Auf diese Weise wird die elektrische Verbindung zwischen dem Sensor bzw. den Sensoren und der Verarbeitungseinheit hergestellt.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Deckelkonsole ein Deckel und ein Dichtelement zugeordnet sind. Die Deckelkonsole ist zusammen mit dem Deckel mit der Messgliedkonsole verbindbar bzw. verbunden. Bei dem Dichtelement handelt es sich insbesondere um einen O-Ring. Dieser dichtet das Sensor-Modul gegenüber äußeren Einflüssen ab.
-
Der Deckel kann einstückiger Bestandteil der Deckelkonsole sein. Besonders bevorzugt ist der Deckel als separates Bauelement ausgeführt. Insbesondere besteht der Deckel aus einem metallischen Werkstoff. Zur Aufnahme des Dichtelements ist der Deckel an seinem Außenumfang mit einer umlaufenden Nut versehen. Die Deckelkonsole ist mit dem als separates Bauteil ausgeführten Deckel gefügt, insbesondere verklebt.
-
Vorzugsweise sind die Verarbeitungseinheit, das Speichermedium und die Spannungsquelle in bzw. an der Deckelkonsole angeordnet.
-
Der Grundkörper des Lastaufnahmebauteils wird mit einer Aufnahme für das Sensor-Modul versehen. Dies kann spanabhebend durch Fräsen erfolgen. Der Sensor bzw. die Sensoren werden dann am Lastaufnahmebauteil festgelegt. Dies erfolgt insbesondere an den Innenflächen der Aufnahme. Bevorzugt weist die Aufnahme zwei parallel zueinander angeordnete Stege auf. Diese sind materialeinheitlich einstückiger Bestandteil des Lastaufnahmebauteils. Die Sensoren werden mit dem ersten elektrischen Kontakt verdrahtet. Anschließend wird die Messgliedkonsole in die Aufnahme geschoben und der erste elektrische Kontakt in einer Halterung der Messgliedkonsole platziert.
-
Die Messgliedkonsole weist eine Kammer zur Aufnahme der Deckelkonsole auf. Die Kammer ist durch Seitenwände und eine Bodenwand begrenzt. Außerhalb der Kammer in den an die Innenwände der Aufnahme angrenzenden Bereichen weist die Messgliedkonsole zumindest eine Hülse, vorzugsweise zwei Hülsen, zur Durchführung eines Verbindungsmittels auf. Die Hülsen korrespondieren mit jeweils einer Öffnung in der Deckelkonsole oder dem Deckel. Weiterhin ist die Messgliedkonsole außerhalb der Kammer mit Stegen, Streben und/oder Stützelementen zur Stabilisierung versehen.
-
Nachdem die Messgliedkonsole in der Aufnahme platziert ist, werden die Bereiche außerhalb der Kammer mit einer Vergussmasse verfüllt und die Messgliedkonsole hierdurch in der Aufnahme fixiert. Dabei wird eine feste Anbindung bzw. Fügung der Messgliedkonsole an das Lastaufnahmebauteil in der Aufnahme hergestellt. Weiterhin wird auch die Verkabelung zwischen den Sensoren und dem ersten elektrischen Kontakt fixiert.
-
Bei der Vergussmasse handelt es sich vorzugsweise um ein Harz auf PolyurethanBasis. Dieses dient zur Fixierung der Messgliedkonsole in der Aufnahme, ebenso wie zur mechanischen Verstärkung und dem Schutz. Die äußeren Hohlräume zwischen der Kammer und der Aufnahme werden mit Vergussmasse verfüllt.
-
Anschließend wird die mit der Verarbeitungseinheit, dem digitalen Speichermedium und der Spannungsquelle, ebenso wie dem zweiten elektrischen Kontakt bestückte Deckelkonsole in das Sensor-Modul eingebaut. Hierzu wird die Deckelkonsole in die Kammer der Messgliedkonsole eingeführt. Hierbei wird die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten elektrischen Kontakt und dem zweiten elektrischen Kontakt hergestellt.
-
Bevorzugt ist die Deckelkonsole vor der Montage bereits mit dem Deckel fest verbunden, so dass die Einheit aus Deckelkonsole und Deckel gemeinsam mit dem Dichtelement eingebaut wird. Über Verbindungmittel, insbesondere Schraubverbindungsmittel wie Schraubbolzen und Schraubenmuttern, wird die Deckelkonsole gemeinsam mit dem Deckel an der Messgliedkonsole befestigt. Im Boden der Messgliedkonsole sind Montageöffnungen vorgesehen. Diese korrespondieren mit den Hülsen. Jeweils ein Schraubbolzen wird durch eine Montageöffnung, eine Hülse und eine Öffnung im Deckel geführt und in einer Bohrung mit Innengewinde oder mit einer Schraubenmutter verspannt. Eine lösbare Sicherung der Schraubverbindung kann zusätzlich durch Applikation eines Klebers erfolgen.
-
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Messgliedkonsole und/oder die Deckelkonsole aus Kunststoff bestehen. Insbesondere bestehen die Messgliedkonsole und/oder die Deckelkonsole aus einem lichtaushärtenden Kunststoff.
-
Sofern zumindest die Messgliedkonsole oder die Deckelkonsole mit dem Deckel aus Kunststoff bestehen, besteht die Möglichkeit, per Funk mit der Verarbeitungseinheit zu kommunizieren.
-
Besondere Robustheit gegen äußere Einflüsse wird dadurch erreicht, dass der Deckel und die Messgliedkonsole aus Metall gefertigt sind. Für diesen Fall ist jedoch in der Regel kein Funk verfügbar und die Öffenbarkeit ist von besonderem Vorteil.
-
Besonders bevorzugt sind die Messgliedkonsole und/oder die Deckelkonsole durch additive Fertigungsverfahren hergestellt. Die Messgliedkonsole, ebenso wie die Deckelkonsole, können bei dieser Herstellungstechnik individuell an bestimmte Lastaufnahmebauteile und den dort vorgesehenen Aufnahmen angepasst werden. Das Herstellen von Formen für die Konsolen kann entfallen. Auch materialabtragende Bearbeitungsschritte sind nicht erforderlich oder werden deutlich reduziert.
-
Die in den Grundkörper des Lastaufnahmebauteils eingebauten Sensoren bzw. Dehnungsmessstreifen bilden aufgrund ihrer spezifischen Positionierung durch das Verkleben zusammen mit den spezifischen Eigenschaften des Grundkörpers eine Einheit mit spezifischen Mess-Eigenschaften. Demzufolge ist eine Kalibrierung jedes Lastaufnahmebauteils notwendig, um die dem Lastaufnahmebauteil eigene typische Relation zwischen Kraftänderung und Widerstandsänderung des Sensoren festzustellen. Bei den durchzuführenden Messungen im betrieblichen Einsatz des Lastaufnahmebauteils ist diese Relation mit zu berücksichtigen.
-
Aufgrund der Austauschbarkeit der Sensor-Module muss jedem Sensor-Modul diese Relation beim Einbau in den Grundkörper eines Lastaufnahmebauteils bekannt gemacht werden. Das Sensor-Modul wird entsprechend initialisiert. Dieses kann dadurch erfolgen, dass die entsprechende Relation in Form eines Zahlenwertes in einem in den Grundkörper vergossenen Transponder, insbesondere einen RFID-Chip, gespeichert und automatisch durch das eingebaute Sensor-Modul ausgelesen wird. Alternativ kann über eine Software-Schnittstelle die Relation im Sensor-Modul vor dessen Einbau eingestellt oder bei der nachträglichen Datenverarbeitung mittels eines Computers berücksichtigt werden.
-
Ein Aspekt der Erfindung sieht daher vor, dass im Lastaufnahmebauteil bzw. dessen Grundkörper ein berührungslos auslesbarer Datenträger, insbesondere ein Transponder, vorzugsweise ein RFID-Transponder, integriert ist.
-
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels weiter beschrieben. Es zeigen:
- 1 einen Ausschnitt aus einer Gliederkette mit einem zwischen zwei Kettengliedern integrierten Lastaufnahmebauteil;
- 2 die Darstellungen der 1 in einer Draufsicht;
- 3 die Darstellung der 1 in einer Seitenansicht;
- 4 ein Schnitt durch die Darstellung der 1 entlang der Linie A-A;
- 5 ein Schnitt durch die Darstellung der 1 entlang der Linie B-B;
- 6 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Lastaufnahmebauteils mit einer Explosionsdarstellung der Einzelteile des Sensor-Moduls;
- 7 die Darstellung entsprechend der 6 aus einer anderen Perspektive;
- 8 den Grundkörper eines Lastaufnahmebauteils in einer Ansicht;
- 9 eine Messgliedkonsole in einer perspektivischen Ansicht von vorne;
- 10 die Messgliedkonsole in einer perspektivischen Ansicht von hinten;
- 11 die in einer Aufnahme eines Lastaufnahmebauteils integrierte Messgliedkonsole;
- 12 die Darstellung entsprechend der 11 in einer perspektivischen Ansicht und einer mit Vergussmasse fixierten Messgliedkonsole;
- 13 das Volumen der Vergussmasse;
- 14 eine Deckelkonsole fixiert auf einem Deckel in einer Perspektive;
- 15 die Darstellung entsprechend der 14 in einer anderen Ansicht;
- 16 die Deckelkonsole in einer Ansicht auf die Daten-Verarbeitungseinheit und den zweiten elektrischen Kontakt;
- 17 die Deckelkonsole in einer perspektivischen Ansicht auf den Halter für eine Spannungsquelle;
- 18 die Darstellung der Deckelkonsole mit eingebauter Spannungsquelle;
- 19 eine perspektivische Ansicht auf das Lastaufnahmebauteil mit einer Ansicht auf den Boden der Messgliedkonsole und
- 20 das Lastaufnahmebauteil in einer perspektivischen Ansicht auf den Deckel des Sensor-Moduls.
-
Anhand der 1 bis 20 ist ein erfindungsgemäßes Lastaufnahmebauteil 1 und dessen Bauteilkomponenten sowie Einzelteile davon beschrieben.
-
Die 1 bis 7 zeigen das Lastaufnahmebauteil 1 integriert in einen Kettenstrang aus Kettengliedern, von denen hier nur das links und rechts benachbarte in das Lastaufnahmebauteil 1 eingegliederte Kettenglied 2, 3, dargestellt sind.
-
Das Lastaufnahmebauteil 1 weist einen Grundkörper 4 auf, bei dem es sich um ein modifiziertes Fachkettenglied handelt (siehe hierzu auch 8). Das Fachkettenglied ist ein Schmiedebauteil aus einem Kettenstahl. Im Mittelsteg 5 des Grundkörpers 4 ist eine Aufnahme 6 frästechnisch hergestellt. Die Aufnahme 6 durchsetzt den Mittelsteg 5 quer auf seiner gesamten Breite. In Längsrichtung des Grundkörpers 4 ist die Aufnahme 6 links und rechts durch zwei parallel zueinander angeordnete Stege 7, 8 begrenzt. In vertikaler Richtung erstreckt sich die Aufnahme 6 bis zum oberen Schenkel 9 und zum unteren Schenkel 10 des Grundkörpers 4.
-
In dem Lastaufnahmebauteil 1 ist ein Sensor-Modul 11 integriert. Das Sensor-Modul 11 ist in der Aufnahme 6 des Lastaufnahmebauteils 1 festgelegt. Das Sensor-Modul 11 umfasst Sensoren 12 in Form von Dehnungsmessstreifen. In den 6 und 7 erkennt man zwei Dehnungsmessstreifen. Die Dehnungsmessstreifen sind an den Innenwänden der Aufnahme festgelegt und zwar an der oberen Innenwand 13 und an der unteren Innenwand 14 der Aufnahme 6.
-
Das Sensor-Modul 11 weist eine Messgliedkonsole 15 und eine Deckelkonsole 16 auf. Die Messgliedkonsole 15 und die Deckelkonsole 16 bestehen vorzugsweise aus einem lichtaushärtenden Kunststoff und sind durch additive Fertigungsverfahren hergestellt.
-
Die Messgliedkonsole 15 weist eine Bodenplatte 17 und eine Kammer 18 zur Aufnahme der Deckelkonsole 16 auf. Die Kammer 18 ist durch Seitenwände 19, 20 und eine Bodenwand 21 begrenzt. Der Außenumfang der Bodenplatte 17 ist an die Kontur der Aufnahme 6 angepasst, so dass die Bodenplatte 17 bündig an den Innenwänden 13, 14, 22, 23 der Aufnahme 6 anliegend in diese eingegliedert werden kann. Außerhalb der Kammer 18 in den an die Innenwände 22, 23 der Aufnahme 6 angrenzenden Bereichen weist die Messgliedkonsole 15 jeweils eine Hülse 24, 25 auf, die sich parallel zu den Stegen 7, 8 erstrecken. Die Hülsen 24, 25 korrespondieren mit Montageöffnungen 26 in der Bodenplatte 17. Weiterhin sind außenseitig an den Hülsen 24, 25 Stützelemente in Form von radial abstehenden Streben 27 und Rippen 28 ausgebildet. Die äußeren Stützflächen der Streben 27 sind konturmäßig an den Kontaktbereich in den Innenwänden 13, 14 bzw. 22, 23 der Aufnahme 6 angepasst, so dass eine stabile Abstützung sichergestellt ist.
-
Weiterhin ist in der Messgliedkonsole 15 ein Halter 29 zur Aufnahme eines ersten elektrischen Kontaktes 30 vorgesehen. Bei dem ersten elektrischen Kontakt 30 handelt es sich um eine Steckkupplung (weiblicher Teil) mit innenliegenden Kontaktöffnungen.
-
Die Deckelkonsole 16 ist insbesondere auch in den 14 und 18 zu erkennen.
-
Die Grundstruktur der Deckelkonsole 16 ist ebenfalls materialeinheitlich einstückig aus Kunststoff im additiven Fertigungsverfahren hergestellt. Die Deckelkonsole 16 besitzt eine Basisplatte 31 mit davon abstehenden Wänden. Eine Mittelwand 32 mit zwei Seitenschenkeln 33, 34 bildet eine im Querschnitt C-förmige Aufnahme 35 für eine Daten-Verarbeitungseinheit 36. Die Daten-Verarbeitungseinheit 36 umfasst eine Sensorplatine 37 mit einem darauf angeordneten Mikroprozessor. Auf der Sensorplatine 37 ist des Weiteren ein Steckplatz 38 mit Schreib-/Leseeinheit für ein digitales Speichermedium 39 angeordnet. Bei dem Speichermedium 39 handelt es sich um eine Mikro-SD-Karte.
-
Die Aufnahme 35 ist durch ein oberes Querschott 40 begrenzt, welches sich zwischen den Seitenschenkeln 33, 34 erstreckt. Oberhalb der Aufnahme 35 und des Querschotts 40 ist ein zweiter elektrischer Kontakt 41 angeordnet. Bei dem zweiten elektrischen Kontakt 41 handelt es sich um einen Stecker (männlicher Teil) mit außenliegenden Kontaktstiften.
-
Auf der der Aufnahme 35 gegenüberliegenden Seite der Mittelwand 32 erstreckt sich rechtwinklig von der Mittelwand 32 weg gerichtet eine Querwand 42. An der Querwand 42 ist ein Halter 43 für eine Spannungsquelle 44 festgelegt (siehe auch 17). Bei der Spannungsquelle 44 handelt es sich um eine Batterie (siehe 18).
-
Die Deckelkonsole 16 ist auf einem Deckel 45 festgelegt. Bei dem Deckel 45 handelt es sich vorzugsweise um ein Frästeil aus Metall. Der Außenumfang 46 des Deckels 45 ist auf den Innenumfang der Aufnahme 6 im Lastaufnahmebauteil 1 abgestimmt.
-
Umlaufend im Außenumfang 46 des Deckels 45 ist eine Nut 47 zur Aufnahme eines Dichtrings 48 eingebracht. Der Deckel 45 weist einen Mittelabschnitt 49 und zwei gegenüber dem Mittelabschnitt 49 dicker ausgeführte Endabschnitte 50, 51 auf. In den Endabschnitten 50, 51 ist jeweils eine Gewindebohrung 52 eingebracht.
-
Die Länge des Mittelabschnitts 49 im Deckel 45 entspricht der Länge der Basisplatte 31 der Deckelkonsole 16. Dementsprechend kann die Deckelkonsole 16 auf dem Mittelabschnitt 49 im Deckel 45 bündig zwischen den Endabschnitten 50, 51 eingegliedert und dort stoffschlüssig gefügt, insbesondere verklebt werden.
-
Der in der Messgliedkonsole 15 integrierte erste elektrische Kontakt 30 ist mit den Sensoren 12 verbunden, die in der Aufnahme 6 des Lastaufnahmebauteils 1 festgelegt sind. Der in der Deckelkonsole 16 angeordnete zweite elektrische Kontakt 41 ist mit der Verarbeitungseinheit 36 verbunden. Beim Zusammenbau werden die Messgliedkonsole 15 und die Deckelkonsole 16 unter Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem ersten elektrischen Kontakt 30 und dem zweiten elektrischen Kontakt 41 miteinander lösbar verbunden.
-
Der Aufbau des Lastaufnahmebauteils 1 sowie des Sensor-Moduls 11 und dessen Einzelteile sind nachfolgend nochmals anhand der Darstellung der 8 bis 20 erläutert.
-
Basis ist der Grundkörper 4 aus einem modifizierten Flachkettenglied. In dessen Mittelsteg 5 ist eine Aufnahme 6 in Form einer Öffnung eingefräst. In die Aufnahme 6 wird an der oberen Innenwand 13 und der unteren Innenwand 14 jeweils ein Sensor in Form eines Dehnungsmessstreifens eingeklebt. Die Dehnungsmessstreifen werden mit dem ersten elektrischen Kontakt 30 in der Messgliedkonsole 15 verdrahtet. Im nächsten Schritt werden die äußeren Bereiche um die Kammer der Messgliedkonsole 15 mit einer Vergussmasse 53 gefüllt und die Messgliedkonsole 15 in der Aufnahme 6 fixiert. Gleichzeitig wird hierbei die Verkabelung zwischen den Sensoren 12 und dem ersten elektrischen Kontakt 30 abgedeckt und fixiert.
-
Das Volumen der Vergussmasse 53 ist dargestellt in den 6 und 7, ebenso wie gesondert in der 13.
-
Auf dem gefrästen Deckel 45 aus Metall wird die Deckelkonsole 16 geklebt. Der Deckel 45 weist wie zuvor beschrieben zwei Bohrungen 52 mit Innengewinde auf. Im Außenumfang 46 des Deckels 45 ist eine Nut 47 vorgesehen. In dieser wird ein Dichtring 48 in Form eines O-Rings eingebracht.
-
In die Deckelkonsole 16 wird die Verarbeitungseinheit 36 mit der Sensorplatine 37 einschließlich der Mikro-SD-Speicherkarte 37 positioniert sowie der Halter 43 für die Spannungsquelle 44 und der zweite elektrische Kontakt 41 befestigt.
-
Die fertig bestückte Deckelkonsole 16 auf dem Deckel 45 ist insbesondere in den 16 bis 18 zu erkennen.
-
Die bestückte Deckelkonsole 16 wird zusammen mit dem an ihr festgelegten Deckel 45 in die Mittelkonsole 15 eingeschoben und mittels Verbindungsmittel 54 in Form von zwei Schraubbolzen befestigt. Hierzu werden die Schraubbolzen durch die Montageöffnungen 26 in der Bodenplatte 17 der Messgliedkonsole 15 und die Hülsen 24, 25 bis in die Gewindebohrungen 52 im Deckel 45 geführt und verspannt. Zusätzlich erfolgt eine lösbare Sicherung der Schraubverbindung durch Applikation eines Klebstoffs.
-
Durch den Deckel 45 und den Dichtring 48 wird das Sensor-Modul 11 dicht verschlossen. Das Sensor-Modul 11 ist auch unter einer rauen Umgebung zuverlässig einsetzbar.
-
Das in einer Kette integrierte Lastaufnahmebauteil 1 ermöglicht eine Ermittlung der betrieblichen Beanspruchung im laufenden Betrieb, insbesondere erfolgt eine Erfassung von Bauteilspannungen und Bauteildehnungen. Die einwirkenden Kräfte und die auftretenden Spannungen werden über die Sensoren 12 erfasst und über die Zeit bestimmt. Die erfassten Werte der Bauteilbeanspruchung werden in der Verarbeitungseinheit 36 des Sensor-Moduls 11 verarbeitet und für die Auswertung auf dem Speichermedium 37 abgelegt. Die Informationen werden ausgewertet und zur Einstellung von betrieblichen Parametern beispielsweise der Kettenvorspannung herangezogen. Darüber hinaus lassen die Daten eine Aussage über die bisherige Belastung und die verbleibende Lebensdauer einer Kette zu.
-
Das Sensor-Modul 11 ist offenbar. Hierzu wird der Deckel 45 mit der Deckelkonsole 16 entfernt. Anschließend kann das Speichermedium 39 entnommen und extern ausgelesen oder ausgetauscht werden. Des Weiteren kann die Spannungsquelle 44 ausgetauscht bzw. ersetzt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1 -
- Lastaufnahmebauteil
- 2 -
- Kettenglied
- 3 -
- Kettenglied
- 4 -
- Grundkörper
- 5 -
- Mittelsteg
- 6 -
- Aufnahme
- 7 -
- Steg
- 8 -
- Steg
- 9 -
- Oberer Schenkel
- 10 -
- Unterer Schenkel
- 11 -
- Sensor-Modul
- 12 -
- Sensor
- 13 -
- Innenwand
- 14 -
- Innenwand
- 15 -
- Messgliedkonsole
- 16 -
- Deckelkonsole
- 17 -
- Bodenplatte
- 18 -
- Kammer
- 19 -
- Seitenwand
- 20 -
- Seitenwand
- 21 -
- Bodenwand
- 22 -
- Innenwand
- 23 -
- Innenwand
- 24 -
- Hülse
- 25 -
- Hülse
- 26 -
- Montageöffnung
- 27 -
- Streb
- 28 -
- Rippe
- 29 -
- Halter
- 30 -
- Erster elektrischer Kontakt
- 31 -
- Basisplatte
- 32 -
- Mittelwand
- 33 -
- Seitenschenkel
- 34 -
- Seitenschenkel
- 35 -
- Aufnahme
- 36 -
- Daten-Verarbeitungseinheit
- 37 -
- Sensorplatine
- 38 -
- Steckplatz
- 39 -
- Digitales Speichermedium
- 40 -
- Querschott
- 41 -
- Zweiter elektrischer Kontakt
- 42 -
- Querwand
- 43 -
- Halter
- 44 -
- Spannungsquelle
- 45 -
- Deckel
- 46 -
- Außenumfang
- 47 -
- Nut
- 48 -
- Dichtring
- 49 -
- Mittelabschnitt
- 50 -
- Endabschnitt
- 51 -
- Endabschnitt
- 52 -
- Gewindebohrung
- 53 -
- Vergussmasse
- 54 -
- Verbindungsmittel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10036014 C2 [0004]
- DE 10234626 B4 [0005]
- WO 2004/085985 A1 [0006]
- US 5421204 A [0007]
