DE102018129861A1

DE102018129861A1 - Verfahren und Anordnung zur Bestimmung einer Kettenlänge einer Kette eines Antriebes

Info

Publication number: DE102018129861A1
Application number: DE102018129861.7A
Authority: DE
Inventors: Armin Dorer
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2020-05-28
Anticipated expiration: 2038-11-28
Also published as: DE102018129861B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Kettenlänge einer Kette eines Antriebes, bei welchem ein physikalischer Parameter zwischen zwei zueinander beabstandeten Positionen der Kette (1) erfasst wird. Bei einem Verfahren, bei welchem eine kostengünstige Kettenverschleißerkennung möglich ist, wird zu einem vorgegebenen Zeitpunkt aus von zwei an jeweils einer der beabstandeten Positionen angeordneten Kettengliedern (2) der Kette (1) ausgeführten vertikalen Bewegungen ein Beschleunigungszustand ermittelt, aus welchem auf die Kettenlänge der Kette (1) geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Kettenlänge einer Kette eines Antriebes, bei welchem ein physikalischer Parameter zwischen zwei zueinander beabstandeten Positionen der Kette erfasst wird sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Immer dann, wenn Ketten als Antriebsart bzw. Kraftübertragung, z.B. in Förder- oder Logistiksystemen, zum Einsatz kommen, ist der Kettenverschleiß bzw. die Kettenlänge über die Lebensdauer zu betrachten. Wird die Kette nicht rechtzeitig ausgetauscht, kann diese reißen oder die Zahnräder, über welche die Kette läuft, werden beschädigt. Daraus folgen lange Stillstandszeiten.
Aus der EP 2 910 904 B1 ist ein Verfahren zur Messung einer Kettenlänge einer Kette mit zwei Kettensensoren bekannt, die in einem Abstand zueinander entlang der Kette angeordnet sind. Bei diesen Sensoren handelt es sich um Reluktanzsensoren, induktive oder optische Sensoren.
Die EP 1 464 919 A1 offenbart ein Verfahren zur Messung einer Kettenlänge mit zwei Sensoren, wobei die Sensoren Kettenmarkierungen detektieren und daraus auf die Kettenlänge schließen.
Bei der Verwendung von kontaktlosen Sensoren sind diese recht unflexibel gegenüber unterschiedlichen Kettengeometrien und hängt vom Kettenmaterial ab. Außerdem sind sie hinsichtlich Gehäuse und Sensortechnik sehr aufwändig zu befestigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung einer Kettenlänge einer Kette anzugeben, welche eine kostengünstige Kettenverschleißerkennung ermöglichen.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein zeitliches Bewegungsprofil eines zwei Kontaktflächen mit der Kette aufweisenden Abtastelementes ermittelt wird, wobei bei einem sich ändernden zeitlichen Bewegungsprofil des Abtastelementes auf eine Verlängerung der Kettenlänge der Kette geschlossen wird. Die Auswertung der vertikalen Bewegung des Abtastelementes hat den Vorteil, dass diese materialunabhängig ausgeführt werden kann, wobei Temperatureinflüsse reduziert werden. Deshalb ist eine sehr kostengünstige Erkennung des Verschleißes der Kette möglich, wobei das Messverfahren in beide Bewegungsrichtungen der Kette einsetzbar ist.
Vorteilhafterweise wird ein Beschleunigungszustand aus dem zeitlichen Bewegungsprofil der zwei Kontaktflächen des Abtastelementes abgeleitet und mit einem Referenzbeschleunigungszustand verglichen wird, wobei bei einer Abweichung des aktuell detektierten Beschleunigungszustandes von dem Referenzbeschleunigungszustand auf eine Verlängerung der Kette geschlossen wird. Dieses sehr kostengünstige Verfahren erlaubt bei reduziertem Aufwand an Rechentechnik eine schnelle Bewertung des Kettenverschleißes, welcher sich in einer Verlängerung der Kette ausdrückt.
In einer Ausgestaltung wird der Referenzbeschleunigungszustand am Initialzustand der neuen Kette ermittelt. Indem ausgehend von der neuen Kette das Bewegungsmuster abgebildet wird, lässt sich sehr schnell und differenziert ein beginnender Verschleiß der Kette des Antriebes erkennen.
In einer Variante wird der Beschleunigungszustand in Abhängigkeit eines Abstandes der beiden Kontaktflächen des Abtastelementes und eines weiteren Abstandes der überwachten Kettenglieder der Kette ermittelt. Dadurch wird die Genauigkeit der Verschleißbestimmung erhöht.
In einer Ausführungsform wird der Beschleunigungszustand mit einer Beschleunigungsmesseinheit detektiert, welche einen auf dem brückenähnliches Abtastelement angeordneten Beschleunigungssensor umfasst. Ein solcher auf dem Abtastelement angeordneter Beschleunigungssensor erkennt sehr einfach die Bewegungsrichtung des Abtastelementes und kann somit günstig hinsichtlich der Bestimmung einer auftretenden Verlängerung der Kette und somit eines Verschleißeintrages eingesetzt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung einer Kettenlänge einer Kette eines Antriebes, umfassend mindestens einen Sensor, welcher einen physikalischen Parameter entlang einem Abstand der Kette detektiert. Bei einer Anordnung, bei welcher eine einfache Erkennung eines Kettenverschleißes möglich ist, ist der Sensor als Beschleunigungssensor ausgebildet, welcher auf einem auf der Kette mechanisch aufsitzenden Abtastelement positioniert ist, wobei der Beschleunigungssensor mit einer Auswerteeinheit zur Bestimmung einer Kettenlänge aus einem zeitlichen Bewegungsprofil von zwei jeweils eine vertikale Bewegung ausführenden Kontaktflächen des Abtastelementes verbunden ist. Auf Grund der Verwendung nur eines Sensors ist eine kostengünstige Verschleißerkennung möglich, da gleichzeitig eine Justage von mehreren Sensoren zueinander entfällt.
In einer besonders kostengünstigen Ausgestaltung weist das Abtastelement als Kontaktflächen zwei beabstandet entlang der Längserstreckung der Kette ausgebildete Auswölbungen auf, die auf den Kettengliedern der Kette aufliegen.
Vorteilhafterweise ist das Abtastelement so auf der Kette gelagert, dass sich die beiden Auswölbungen entgegengesetzt vertikal oder gleichläufig bewegen. Das hat den Vorteil, dass jede vertikale Bewegung der Kontaktflächen des Abtastelementes durch den Beschleunigungssensor detektiert und ausgewertet werden kann. Liegen die Auswölbungen auf zwei Kettengliedern auf, bewegen sich die Auswölbungen synchron in eine Richtung. Ist die Kette durch Verschleiß verlängert, bewegen sich die Auswölbungen nicht mehr synchron.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Abtastelement als Kunststoffprofil ausgebildet. Ein solches Kunststoffprofil ist sehr kostengünstig in einem Spritzgussverfahren herstellbar und unabhängig von den jeweiligen Materialien der Kette.
In einer Variante umfasst die Sensoreinheit einen induktiven Sensor zur Erkennung eines Anliegens der Kette an den Auswölbungen des Abtastelementes. Somit kann immer sicher eine Aussage darüber getroffen werden, ob der Beschleunigungssensor auch tatsächlich die vertikale Bewegung der Kettenglieder der Kette detektiert.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigt:

1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung,
2 ein Ausführungsbeispiel eines durch die erfindungsgemäße Anordnung gewonnenen Signales.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt, bei welchem eine Kette 1 gezeigt ist, wie sie beispielsweise für Kettenantriebe zur Förderung von Gegenständen und Paketen in der Logistik benutzt wird. Die Kette 1 besteht aus einer Vielzahl von Kettengliedern 2, zwischen welchen zur Bewegung der Kette 1 Zahnräder eines nicht weiter dargestellten Antriebs eingreifen. Zur Bestimmung einer Kettenlänge ist auf die Kette 1 ein als Kunststoffprofil ausgebildetes brückenförmiges Abtastelement 3 aufgesetzt, welches sich entlang der Ausdehnung der Kette 1 erstreckt und an seinen Enden jeweils eine Auswölbung 4, 5 aufweist, wobei die Auswölbungen 4, 5 auf die Kette 1 aufgesetzt und an diese angedrückt sind. Annähernd mittig ist auf dem brückenförmig ausgebildeten Abtastelement 3 eine Sensoreinheit 6 angeordnet, die einen Beschleunigungssensor 7 umfasst, der genauso wie ein in der Sensoreinheit 6 enthaltener induktiver Sensor 8 mit einer Auswerteeinheit 9 verbunden ist. Der induktive Sensor 8 detektiert, ob die Auswölbungen 4, 5 des Kunststoffprofiles 3 tatsächlich mit der Kette 1 kontaktiert sind.
Der Verschleiß der Kette 1 wird mit Hilfe des Beschleunigungssensors 7, beispielsweise einem MEMS-Sensor, bestimmt, welcher die Bewegungsrichtung des Abtastelementes 3 erkennt. Bei einem Verschleiß der Kette 1 verlängert sich die Kettenlänge, indem sich die Position von mindestens einem Kettenglied 2a innerhalb der Kette 1 verändert. Im Messverfahren verlaufen die Auswölbungen 4, 5 über die Kettenglieder 2a, 2b der Kette 1. Die Auswölbungen 4, 5 führen vertikale Bewegungen P1, P2 aus, die zu einer Neigung des Abtastelementes 3 führen, welche durch den Beschleunigungssensor 7 detektiert wird. Diese vertikale Bewegung P1, P2 wird dabei sowohl von der vorderen als auch der hinteren Auswölbung 4, 5 des Abtastelementes 3 und einem Abstand des vorderen zum hinteren Kettenglied 2a, 2b der Kette 1 bestimmt. Die Auswölbung 5 des Abtastelementes 3 vollführt eine Vertikale Bewegung P1, während die Auswölbung 4 unabhängig davon eine weitere vertikale Bewegung P2 ausführt. Das Abtastelement 3 ist dabei so gelagert, dass sich die vordere Auswölbung 4 entgegengesetzt zur hinteren Auswölbung 5 vertikal bewegen kann. Auch muss eine gleichläufige Bewegung in vertikaler Richtung durch die vordere und hintere Auswölbung 4, 5 möglich sein.
In 2 ist ein Messergebnis der Auswerteeinheit 9 dargestellt, bei welchem die durch den Beschleunigungssensor 7 erfassten Bewegungszustände gezeigt sind. Die Kurve I zeigt dabei die vertikale Bewegung der vorderen und des hinteren Auswölbung 4, 5 des Abtastelementes 3 zueinander, welche an einer neu in Betrieb genommenen Kette 1 vermessen wurde. Die beiden Auswölbungen 4, 5 haben den gleichen Abstand wie eine gewisse Anzahl von Kettengliedern 2. Das Abtastelement 3 macht eine Hoch-Runter-Bewegung, in dem sich beide Auswölbungen 4, 5 synchron in eine Richtung bewegen. Dieser Bewegungszustand stellt einen Referenzbewegungszustand dar, der in der Auswerteeinheit 9 abgespeichert wird.
Ist die Kette 1 verschlissen, also verlängert, bewegen sich die beiden Auswölbungen 4, 5 gegenläufig. Eine der Auswölbungen 4, 5 geht dann zeitverzögert hoch und runter (Kurve II). Die Kurve II zeigt ein zeitliches Beschleunigungsprofil, welches das Abtastelement 3 ausführt, wenn sich der Abstand des Kettengliedes 2a zum Kettenglied 2b in der Kette 1 geändert hat. Durch den Vergleich des aktuell detektierten Beschleunigungszustandes (Kurve II) mit dem Referenzbeschleunigungszustand (Kurve I) lässt sich somit auf eine Verlängerung der Kette 1 und daher auf einen Verschleiß der Kette 1 schließen.
Die Genauigkeit dieses Auswerteverfahrens kann noch weiter verbessert werden, wenn vertikale Schwankungen der Kette 1 im Initialzustand bei der Sensormontage ausgeglichen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2910904 B1 [0003]
EP 1464919 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Kettenlänge einer Kette eines Antriebes, bei welchem ein physikalischer Parameter zwischen zwei zueinander beabstandeten Positionen der Kette (1) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein zeitliches Bewegungsprofil eines zwei Kontaktflächen (4, 5) mit der Kette aufweisenden Abtastelementes (3) ermittelt wird, wobei bei einem sich ändernden zeitlichen Bewegungsprofil des Abtastelementes (3) auf eine Verlängerung der Kettenlänge der Kette (1) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beschleunigungszustand aus dem zeitlichen Bewegungsprofil der zwei Kontaktflächen (4, 5) des Abtastelementes (3) abgeleitet und mit einem Referenzbeschleunigungszustand verglichen wird, wobei bei einer Abweichung des aktuell detektierten Beschleunigungszustandes von dem Referenzbeschleunigungszustand auf eine Verlängerung der Kette (1) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzbeschleunigungszustand im Initialzustand der neuen Kette (1) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungszustand in Abhängigkeit eines Abstandes zweier Kontaktflächen (4, 5) des Abtastelementes (3) und eines weiteren Abstandes der überwachten Kettenglieder (2) der Kette (1) ermittelt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungszustand mit einer Beschleunigungsmesseinheit (6) detektiert wird, welche einen auf dem brückenähnliches Abtastelement (3) angeordneten Beschleunigungssensor (7) umfasst.
Anordnung zur Messung einer Kettenlänge einer Kette eines Antriebes, umfassend mindestens einen Sensor (7), welcher einen physikalischen Parameter entlang einem Abstand der Kette (1) detektiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Beschleunigungssensor (7) ausgebildet ist, welcher auf einem auf der Kette (1) mechanisch aufsitzenden Abtastelement (3) positioniert ist, wobei der Beschleunigungssensor (7) mit einer Auswerteeinheit (9) zur Bestimmung einer Kettenlänge aus einem zeitlichen Bewegungsprofil von zwei jeweils eine vertikale Bewegung ausführenden Kontaktflächen (4,5) des Abtastelementes (3) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtastelement (3) als Kontaktflächen zwei beabstandet entlang der Längserstreckung der Kette (1) ausgebildete Auswölbungen (4, 5) aufweist, die auf den Kettengliedern (2) der Kette 1 aufliegen.
Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtastelement (3) so gelagert ist, dass die beiden Auswölbungen (4, 5) vertikal entgegengesetzt oder gleichläufig bewegbar sind.
Anordnung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtastelement (3) als Kunststoffprofil ausgebildet ist.
Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (6) einen induktiven Sensor (8) zur Erkennung eines Anliegens der Kette (1) an den Auswölbungen (4, 5) des Abtastelementes (3) umfasst.