DE102021107899A1

DE102021107899A1 - Kettensensorvorichtung und verfahren zur ermittlung des verschleisses

Info

Publication number: DE102021107899A1
Application number: DE102021107899.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wolf; Florian Wimmer
Original assignee: Iwis Antriebssysteme GmbH and Co KG
Current assignee: Iwis Antriebssysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2021-03-29
Filing date: 2021-03-29
Publication date: 2022-09-29
Also published as: US20220307817A1; CN115143912A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einrichten von zwei Sensorsystemen zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette, das die Verfahrensschritte umfasst: erstes Positionieren des ersten Sensorsystems zu einem Eichgegenstand, erstes Positionieren des zweiten Sensorsystems zu dem Eichgegenstand, Durchführen einer ersten Signalerfassung mit dem ersten Sensorsystem, Durchführen einer ersten Signalerfassung mit dem zweiten Sensorsystem, wobei die erste Signalerfassung mit dem ersten Sensorsystem zeitgleich mit der ersten Signalerfassung des zweiten Sensorsystems erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einrichten von zwei Sensorsystemen zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette, das die Verfahrensschritte: erstes Positionieren des ersten Sensorsystems zu einem Eichgegenstand, erstes Positionieren des zweiten Sensorsystems zu dem Eichgegenstand, Durchführen einer ersten Signalerfassung mit dem ersten Sensorsystem, Durchführen einer ersten Signalerfassung mit dem zweiten Sensorsystem, wobei die erste Signalerfassung mit dem ersten Sensorsystem zeitgleich mit der ersten Signalerfassung des zweiten Sensorsystems erfolgt.
Stand der Technik
Kettentriebe kommen in einer Vielzahl industrieller Anwendungen zu Antriebs- oder Transportzwecken zum Einsatz. Häufig werden mehrere Kettenstränge verwendet. Ein vollständiger Kettentrieb beinhaltet neben einer zumeist endlos umlaufenden Kette mehrere Kettenräder, die der Umlenkung der Kette dienen, sowie Antriebs- oder Transportelemente, die mit der Kette verbunden sind und von der Kette aktuiert werden. Durch den Abrieb von zueinander beweglichen Teilen im Kettengelenk unterliegt eine Kette im Betrieb einem Verschleiß. Auch weitere Faktoren, wie beispielsweise Längung beim Einlauf der Kette, Reckung, Lagerspiel und Lagerabrieb, können zu einer Längung der Kette und schließlich auch zum Ausfall der Antriebseinheit führen. Weitere Einflussfaktoren auf den Verschleiß einer Kette sind auch die Kräfte, die auf die Kette und Lasten wirken, oder auch äußere durch die Umgebung bestimmte Einflüsse. Durch die Komplexität dieser Zusammenhänge ist es nicht möglich, den Verschleiß der Kette und damit eine mögliche Störung im betrieblichen Ablauf oder gar den Ausfall der Antriebseinheit vorherzusagen. Da der Verschleiß einer Antriebskette oder auch ihre Längung nicht vermieden und auch nicht zuverlässig vorbestimmt werden kann, ist eine kontinuierliche Überwachung eines Kettentriebes mittels eines Messystems nötig, um rechtzeitige Inspektionen zur Justage der synchronisierten Abläufe und Ersatz von schadhaften Ketten durchführen zu können.
Konventionelle Messsysteme erfordern für eine genaue Messung der Kettenlängung einen Antrieb mit einer konstanten Drehzahl und reagieren mit Messfehlern auf Unregelmäßigkeiten im Antriebssystem, beispielsweise einem relativen Schlupf zwischen Antriebsrad und Antriebskette oder dem Verschleiß der Kettenräder.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik bekannt, den Verschleiß einer Antriebskette über die Messung der Kraft, des Weges oder des Drehwinkels von Kettenspannern oder zweier Drehwinkelsensoren am Antriebsrad und am Lastrad zu ermitteln. Nicht überall wird aber ein Kettenspanner gebraucht, und auch Drehwinkelsensoren sind nicht überall einsetzbar. Zudem werden diese dann durch den Verschleiß bzw. die Kettenlängung beeinflusst. Derartige Verfahren müssen aber jeweils auf das spezielle Verfahren genauestens abgestimmt werden, da die Messung in diesen Fällen von der Gesamtkettenlänge und auch vom Verschleiß der Kettenräder abhängig ist. Die Justierung ist sehr aufwendig und fehleranfällig. Daher sind diese Verfahren nicht generisch anwendbar. Weitere bekannte Messsysteme weisen mindestens zwei optische oder induktive Sensoren auf, die einen definierten Abstand zueinander aufweisen und die Länge der Kette im Betrieb kontinuierlich messen.
Ein derartiges Messsystem wird z.B. in der Schrift US 5,291,131 dargelegt. Bei diesem Verfahren sind an der Antriebskette zwei in Längsrichtung der Kette beabstandete Markierungen vorgesehen, deren Position im Betrieb von zwei induktiven oder optischen Sensoren, die ebenfalls in einem Abstand zueinander angeordnet sind, erfasst werden. Über eine angeschlossene Datenerfassung können aus den Messwerten der beiden Sensoren die Umlaufgeschwindigkeit der Kette sowie die Kettenlängung in dem Kettensegment zwischen den beabstandeten Markierungen bestimmt werden.
Die Einstellung des definierten Abstandes der zwei Sensoren zueinander ist üblicherweise ein langwieriger Prozess, der in mehreren Durchläufen erfolgt. Für den optimierten Fertigungsprozess wird hierfür ein reproduzierfähiges Verfahren benötigt, um die optimalen Abstände der Sensoren zueinander genau zu bestimmen. Die Positionen der Sensoren unterliegen Schwankungen, bedingt durch die Sensorgeometrie, durch Einflüsse unterschiedlicher Kettengeometrien sowie durch die mechanischen und messtechnischen Toleranzen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einrichten von zwei Sensorsystemen zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette bereitzustellen, mit dem die Positionen und Abstände der Sensorsysteme zueinander zuverlässig, genau und schnell eingestellt und bestimmt werden können. Es ist ebenfalls Aufgabe der Erfindung, eine Sensoreinrichtung bereitzustellen, mit der Fehlerzustände der überwachten Kette zuverlässig und schnell erkannt werden, die Längung eines jeden einzelnen Kettensegmentes ermittelt, die überwachte Kette keine Mindestgeschwindigkeit aufweisen muss sowie die Längung der Kette auch über einen längeren Zeitraum statistisch erfasst werden kann.
Die Aufgabe wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einrichten von zwei Sensorsystemen zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einrichten von zwei Sensorsystemen zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette weist vier Verfahrensschritte auf. Im ersten Verfahrensschritt wird ein erstes Positionieren des ersten Sensorsystems zu einem Eichgegenstand durchgeführt. Im zweiten Verfahrensschritt wird ein erstes Positionieren des zweiten Sensorsystems zu einem Eichgegenstand durchgeführt. Beide Sensorsysteme werden also mittels eines Eichgegenstandes derart ausgerichtet und positioniert, dass sie einen definierten Abstand zueinander aufweisen. Der Abstand der beiden Sensorsysteme ist abhängig von der Teilung der Kette, die mittels der Sensorsysteme überwacht werden soll. Für verschiedene Teilungen unterschiedlicher zu überwachender Ketten sind daher unterschiedliche Abstände der Sensorsysteme zueinander nötig. Im dritten Verfahrensschritt wird eine erste Signalerfassung mit dem ersten Sensorsystem durchgeführt. Im vierten Verfahrensschritt wird eine erste Signalerfassung mit dem zweiten Sensorsystem durchgeführt. Die ersten Signalerfassungen beider Sensorsysteme erfolgen erfindungsgemäß gleichzeitig im Hinblick darauf, ob die beiden Sensorsysteme gleichzeitig ein Kettenbauteil erfassen. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert durch Verwendung eines Eichgegenstandes einen reproduzierbaren Abstand beider Sensorsysteme zueinander.
In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt das erste Positionieren des ersten Sensorsystems und das erste Positionieren des zweiten Sensorsystems zeitgleich. Erstes und zweites Sensorsystem sind üblicherweise in einem Bauteil, z.B. einem Gehäuse, angeordnet. Das Bauteil wird mit den darin verbauten Sensorsystemen positioniert.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung erfolgt ein zweites Positionieren des ersten und/oder des zweiten Sensorsystems zu dem Eichgegenstand, wobei die zweite Positionierung von der ersten Positionierung unterschiedlich ist, und/oder eine zweite Signalerfassung mit dem ersten und/oder zweiten Sensorsystem erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhafterweise mehrfach hintereinander an unterschiedlichen Positionen am Eichgegenstand durchgeführt, um etwaige Fehlerzustände aufgrund unterschiedlicher Kettengeometrien über die Kettenlänge sowie durch die mechanischen und messtechnischen Toleranzen zu erfassen und auszugleichen.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung erfolgt das zweite Positionieren des ersten und des zweiten Sensorsystems und/oder die zweite Signalerfassung durch das erste und das zweite Sensorsystem zeitgleich. Erstes und zweites Sensorsystem sind üblicherweise in einem Bauteil, z.B. einem Gehäuse, angeordnet. Das Bauteil wird mit den darin verbauten Sensorsystemen positioniert. Die Signalerfassungen beider Sensorsysteme erfolgen erfindungsgemäß gleichzeitig im Hinblick darauf, ob die beiden Sensorsysteme gleichzeitig ein Kettenbauteil erfassen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Eichgegenstand zweiteilig ausgebildet. In einer Weiterbildung der Erfindung ist der erste Teil des Eichgegenstandes eine Kette. Insbesondere ist die Kette von dem Kettentyp, der durch das Sensorsystem überwacht werden soll.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der zweite Teil des Eichgegenstandes ein Element, mit dessen Hilfe Kettenbauteile zueinander positionierbar sind. Der zweite Teil des Eichgegenstandes weist dazu abhängig von den zu positionierenden Kettenbauteilen Elemente auf, mit denen die Kettenbauteile in Verbindung gebracht oder deren Lage eindeutig identifiziert werden können. Diese Elemente können z.B. mechanisch (z.B. Nuten) oder optisch (z.B. mittels Bilderkennung) wirken.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung erfolgt das Verfahren zum Einrichten von zwei Sensorsystemen zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette in Abhängigkeit des Kettentyps, für den der Sensor verwendet werden soll. Die einzelnen Kettentypen unterscheiden sich in verschiedenen Abmessungen, z. B. der Teilung. Daher muss das erfindungsgemäße Verfahren auf jeden Kettentyp der zu überwachenden Kette abgestimmt werden.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung ist der Kettentyp eine Standardkette. Eine Standardkette weist Standardbauteile mit Standardabmessungen nach DIN 8187 oder DIN 8188 auf.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Kettentyp eine Standardkette nach British Standard (DIN 8188) oder ANSI-Standard (DIN 8187). Die einzelnen Bemaßungen der Kettenbauteile sind teilweise unterschiedlich bei der British Standard-Kette, sowie bei der ANSI-Standard. Oft unterscheiden sich z.B. die Rollendurchmesser.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Verfahren zum Einrichten von zwei Sensorsystemen zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette in Abhängigkeit der Teilung der Kette, für die der Sensor vorgesehen ist. Der Abstand der beiden Sensorsysteme zueinander ist üblicherweise ein ganzzahliges Vielfaches der Teilung der zu überwachenden Kette, um die Position eines ersten Kettenbauteils mittels des ersten Sensorsystems und die Position eines zweiten Kettenbauteils mittels des zweiten Sensorsystems zeitgleich zu erfassen.
In einer Weiterbildung der Erfindung entspricht die Teilung der Kette 12,700 mm, 15,875 mm, 19,050 mm, 25,400 mm, 31,750 mm, 38,100 mm, 44,450 mm oder 50,800 mm. Die Teilungen der Standardketten nach British Standard (DIN 8188) oder ANSI-Standard (DIN 8187) sind gleich.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind das erste Sensorsystem und/oder das zweite Sensorsystem geeignet, die Position eines Kettenbauteils zu erfassen. Die Sensorsysteme weisen zueinander einen definierten Abstand auf, der der Teilung oder einem ganzzahligen Vielfachen der Teilung der Kette entspricht. Der Abstand der beiden Sensoren zueinander ist ein Parameter zur Berechnung des Längenwertes der Kette. Der Längenwert wird ebenso wie der Abstand der Kettenbauteile zueinander kontinuierlich ermittelt und erfolgt zeitgleich.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind das erste und/oder das zweite Sensorsystem dafür geeignet, die Signale eines Kettenbauteils zur Ermittlung der Position des Kettenbauteils über einem Weglängenbereich der Kette zu erfassen, für die der Sensor (das Sensorsystem) vorgesehen ist. Die Sensorsysteme sind derart aufgebaut, dass die Position des Kettenbauteils über einen Längenbereich ermittelt wird. Die Kettenbauteile legen also eine Wegstrecke im Erfassungsbereich der Sensoren zurück, innerhalb der die Position der Kettenbauteile ermittelt wird.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung entspricht der Weglängenbereich größer oder gleich ½ der Teilung der Kette, bevorzugt größer oder gleich ¾ der Teilung der Kette und besonders bevorzugt größer oder gleich der Teilung der Kette, für die der Sensor (das Sensorsystem) vorgesehen ist. Die Segmente bilden eine lückenlose Abdeckung zumindest derjenigen Teile der Kette, die der Kettensensorvorrichtung für die Erfassung der Position zugänglich sind. Die Länge oder Anzahl der Segmente ist abhängig von der Länge der zu überwachenden Kette.
Die Aufgabe wird ebenfalls mittels der Sensoreinrichtung zur Bestimmung von Verschleißzuständen einer Kette gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung zur Bestimmung von Verschleißzuständen einer Kette weist ein erstes Sensorsystem sowie ein zweites Sensorsystem auf. Erfindungsgemäß ist die Sensoreinrichtung für eine Standardkette und/oder eine Standardteilung eingerichtet. Eine Standardkette weist Standardbauteile mit Standardabmessungen nach DIN 8187 oder DIN 8188 auf.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung ist der Kettentyp eine Standardkette nach British Standard oder ANSI-Standard. Die einzelnen Bemaßungen der Kettenbauteile sind teilweise unterschiedlich bei der British Standard-Kette, sowie bei der bei der ANSI-Standard. Oft unterscheiden sich z.B. die Rollendurchmesser.
In einer Weiterbildung der Erfindung entspricht die Teilung der Kette 12,700 mm, 15,875 mm, 19,050 mm, 25,400 mm, 31,750 mm, 38,100 mm, 44,450 mm oder 50,800 mm. Die Teilungen der Standardketten nach British Standard (DIN 8188) oder ANSI-Standard (DIN 8187) sind gleich.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist das erste Sensorsystem geeignet, ausschließlich aus den vom ersten Sensorsystem erfassten Messwerten die Position eines ersten Kettenbauteils zu bestimmen und/oder das zweite Sensorsystem ist geeignet ausschließlich aus den vom zweiten Sensorsystem erfassten Messwerten die Position eines zweiten Kettenbauteils zu bestimmen. Aus der Position wird der Abstand der beiden Kettenbauteile zueinander bestimmt.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Sensoreinrichtung geeignet, die Messwerte zur Bestimmung der Position des ersten Kettenbauteils und der Position des zweiten Kettenbauteils zeitgleich zu erfassen. Ebenso wird die Ermittlung des Abstandes der Kettenbauteile zueinander zeitgleich ausgeführt. Außerdem erfolgen erste und zweite Erfassung sowie Ermittlung des Abstandes der Kettenbauteile zueinander vorteilhafterweise kontinuierlich. Daher können Fehlerzustände der überwachten Kette zuverlässig und schnell erkannt werden, die Längung der Kette kann auch über einen längeren Zeitraum statistisch erfasst werden.
In einer vorteilhaften Gestaltung der Erfindung sind der erste Sensor und/oder der zweite Sensor geeignet, die Messwerte zur Bestimmung der Position des ersten bzw. zweiten Kettenbauteils über einen Weglängenbereich der Kette zu erfassen. Die Sensoren sind derart aufgebaut, dass die Position des Kettenbauteils über einen Längenbereich ermittelt wird. Die Kettenbauteile legen also eine Wegstrecke im Erfassungsbereich der Sensoren zurück, innerhalb der die Position der Kettenbauteile ermittelt wird.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Weglängenbereich größer oder gleich ½ Segmentlänge. Die Segmente bilden eine lückenlose Abdeckung zumindest derjenigen Teile der Kette, die der Kettensensorvorrichtung für die Erfassung der Position zugänglich sind. Die Länge oder Anzahl der Segmente ist abhängig von der Länge der zu überwachenden Kette.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung entspricht die Segmentlänge dem Abstand zwischen dem ersten Kettenbauteil und dem direkt benachbarten Kettenbauteil. Im idealen Fall entspricht die Anzahl der Segmente der Anzahl der Kettenglieder der zu überwachenden Kette, somit wird jedes einzelne Kettenglied hinsichtlich seiner physikalischen Merkmale überwacht.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einrichten von zwei Sensorsystemen zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette und der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung sind in den Zeichnungen schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:

1: Erfindungsgemäße Sensoreinrichtung
2 a: Seitenansicht des ersten Teils des erfindungsgemäßen Eichgegenstandes
2 b: Seitenansicht des zweiten Teils des erfindungsgemäßen Eichgegenstandes
2 c: Aufsicht des zweiten Teils des erfindungsgemäßen Eichgegenstandes
3: Erfindungsgemäßer Eichgegenstand, einsatzbereit angeordnet
4: Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung mit gemeinsamer dezentraler Steuerung
5: Das erfindungsgemäße Verfahren
6: Ein weiteres Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
7 Bemaßung einer standardisierten Kette nach dem NASI-Standard oder dem britischen Standard

1 zeigt die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 200 zur Bestimmung von Längungen von Segmenten einer Kette 100. Die zu überwachende Kette 100 ist in diesem und den folgenden Ausführungsbeispielen als einteilige Rollenkette ausgebildet und weist alternierend innenliegende 110 und außenliegende Seitenteile 120 auf, die durch in Kettenhülsen 130 geführte Kettengelenkbolzen 140 miteinander verbunden sind. Die Kettenbolzen 140 weisen im neuwertigen Zustand der Kette 100 zueinander einen Abstand p0 auf.
Die Länge L0 der Kette 100 in neuwertigem Zustand zwischen den Sensoren 201, 202 beträgt ein ganzzahliges Vielfaches des Abstandes p0 von zwei benachbarten Kettenbolzen 140 (L0 = n * p0). Jedes Sensorsystem 201, 202 weist jeweils einen Sensor 211, 212 auf, der in diesem und den folgenden Ausführungsbeispielen als Differentialtransformator ausgeführt ist. Außerdem weist jedes Sensorsystem 201, 202 eine Steuerung 221, 222 auf. Die Sensorsysteme 201, 202 zusammen mit den elektrischen Anschlüssen sind zum Schutz gegen Verschmutzungen in einem Gehäuse (nicht dargestellt) angeordnet.
Zur Ermittlung der Längung der Kette 100 während des Betriebs ist die Sensoreinrichtung 200 derart senkrecht zur Gelenkachse der zu überwachenden Kette 100 positioniert, dass im Neuzustand der Kette 100 der Abstand D der Sensorsysteme 201, 202 zueinander einem ganzzahligen Vielfachen der Abstände p0 zweier benachbarter Kettenbolzen 140 der zu überwachenden Kette 100 entspricht. Zur exakten Kalibrierung der Positionierung der Sensorsysteme 201, 202 im dem genannten korrekten Abstand D zueinander wird das erfindungsgemäße Verfahren 1 zum Einrichten von zwei Sensorsystemen 201, 202 durchgeführt (siehe. 5, 6).
Dazu erfolgt eine erste Positionierung 2 des ersten Sensorsystems 201 sowie eine erste Positionierung 3 des zweiten Sensorsystems 202 zu dem Eichgegenstand 400. Danach wird mit dem ersten Sensorsystem 201 eine erste Signalerfassung durchgeführt 4, zeitgleich erfolgt eine erste Signalerfassung 5 mit dem zweiten Sensorsystem 202. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert einen reproduzierbaren Abstand D der Sensorsysteme 201, 202 zueinander.
Den Eichgegenstand 400, der in dem erfindungsgemäßen Verfahren 1 zur Anwendung kommt, zeigen 2 und 3. Der Eichgegenstand 400 weist zwei Teile 410, 420 auf: Der erste Teil 410 ist die zu überwachende Kette 100 selbst (2 b, c) bzw. ein Kettenabschnitt eines Kettentyps der zu überwachenden Kette 100. Die Kette 100 ist eine in 1 beschriebene einteilige Hülsenkette. Alternativ kann auch eine Rollenkette verwendet werden. Eine derartige zu überwachende Kette 100 ist eine Standardkette nach ANSI-Standard nach amerikanischer Bauart (DIN 8187) oder nach British Standard (BS, DIN 8188). Die Ketten nach diesen Standards unterscheiden sich nicht in den jeweiligen Teilungen p0. Die Ketten nach ANSI-Standard oder British Standard unterscheiden sich in anderen Abmessungen (s. 7), z. B. der Länge der Kettenbolzen.
Der zweite Teil des Eichgegenstandes 400 ist eine Schablone 420 (2 a), die Aussparungen 421 und Zahnungen 422 aufweist. Die halbkreis- oder kreisabschnittsförmigen Aussparungen 421 weisen einen Mittenabstand zueinander auf, der der Teilung p0 des Kettentyps entspricht, dessen Längung ΔL mit der Sensoreinrichtung 200 überwacht werden soll. Der Durchmesser der Aussparungen 421 entspricht ebenfalls dem Durchmesser der Kettenhülsen d des Kettentyps, dessen Längung ΔL mit der Sensoreinrichtung 200 überwacht werden soll.
Einsatzbereit angeordnet (3) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens 1 zum Einrichten von zwei Sensorsystemen 201, 202, liegt die Kette 100 auf der Schablone 420 derart auf, dass die Kettenhülsen 130 in den Aussparungen 421 angeordnet sind. Die Sensorsysteme 201, 202 werden dann derart positioniert, dass der Abstand D der Sensorsysteme 201, 202 zueinander genau einem ganzzahligem Vielfachen der Abstände p0 zweier benachbarter Kettenbolzen 140 der zu überwachenden Kette 100 entspricht. Bei einer Rollenkette werden die Rollen in der Schablone 420 positioniert und die entsprechenden Rollenmaße für die Schablone 420 verwendet.
Eine beispielhafte, unvollständige Auflistung mit den Abmessungen gemäß 7 unterschiedlicher einteiliger Rollenketten nach ANSI-Standard nach amerikanischer Bauart (DIN 8187) oder nach British Standard (BS, DIN 8188) ist in der folgenden Tabelle dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren 1 ist für alle diese Kettenarten anwendbar. Der zweite Teil 420 des Eichgegenstands 400 muss allerdings für jeden Kettentyp entsprechend der Teilung p0 und dem Durchmesser d der Kettenhülsen 130 entsprechend gewählt werden.

Britischer Standard - DIN 8187; ANSI-Standard - DIN 8188
In den jeweiligen Normen sind Min.- und Max.-Maße für die Ketten angegeben. In der vorstehenden Tabelle sind beispielhaft konkrete Nennmaße aufgeführt
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Einrichtens einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung 300 zur Bestimmung von Längungen von Segmenten einer Kette 100. Die Sensoreinrichtung 300 weist zwei durch eine Auswerteschaltung 330 verbundene Sensorsysteme 301, 302 auf. Die Sensorsysteme 301, 302 sind mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens 1 derart positioniert, dass im Neuzustand der Kette 100 der Abstand D der Sensorsysteme 301, 302 zueinander genau einem ganzzahligem Vielfachen der Abstände p0 zweier benachbarter Kettenbolzen 140 der zu überwachenden Kette 100 entspricht.
Die Sensorsysteme 301, 302 können als induktiv arbeitende Differentialtransformatoren ausgeführt sein, mit denen die Position von Kettenbauteilen ermittelt wird. Derartige Sensorsysteme 301, 302 detektieren Kettenbauteile - in diesem Ausführungsbeispiel die Kettenhülsen 140 - über einen Längenbereich der Sensoren 311, 312.
Die Symmetrie der Sensoren 311, 312 wird durch den Durchlauf des Kettenbauteils 140 gestört. Die durch das Kettenbauteil 140 erzeugte Asymmetrie ist dann am größten, wenn das Kettenbauteil 140 im Bereich der Sensoren 311, 312 an den Rändern der Sensoren 311, 312 angeordnet ist, m.a.W. aus dem bzw. in den Sensorbereich bewegt wird. Die Sensoren 311, 312 erzeugen dann eine maximale Ausgangsspannung U bei Position des Kettenbauteils 130 am Rand der Sensoren 311, 312. Die Asymmetrie und die von den Sensoren 311, 312 erzeugte resultierende Ausgangsspannung beträgt U = 0 bei Position des Kettenbauteils 140 in der Mitte der Sensoren 311, 312. Der Längenwert wird über die Teilung (Abstand zweier benachbarter Kettenglieder der Kette) ermittelt. Der Längenwert wird ebenso wie der Abstand der Kettenbauteile zueinander kontinuierlich ermittelt und erfolgt zeitgleich.
Das Sensorsystem 301 generiert die Positionen über die Winkelfunktionen Asin und Acos, Sensorsystem 302 generiert die Positionen über die Winkelfunktionen Bsin und Bcos. Die Längung ΔL der Kette 100 ergibt sich dann aus den Positionsdifferenzen, die aus beiden Sensorsystemen 301, 302 berechnet werden: $Δ L / L 0 = (arctan (Bsin / Bcos) - arctan (Asin / Acos)) / D .$
Die Sensorsysteme 301, 302 können aber auch optische oder magnetische Sensoren oder eine Kombination der genannten Sensorarten sein. Die Sensorsysteme 301, 302 sind jeweils mit einer Auswerteschaltung 330 verbunden. Die Steuerungen 321, 322 liefern die erfassten Messwerte an eine Auswerteschaltung 330, in dem die analogen Messwerte in digitale Werte gewandelt und auf dem Mikrocontroller gespeichert werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist an der Kette 100 ein Dauermagnet 340 angeordnet, dessen Position mittels eines Hall-Sensors 350 und der Auswerteschaltungen 330 erfasst wird. Der mit dem Hall-Sensor 350 verbundene Mikrocontroller der Auswerteschaltung 330 registriert die Position des Dauermagneten 340 und ermöglicht eine Identifizierung der einzelnen Kettenglieder über kontinuierliches Zählen der Durchläufe des Dauermagneten 340 an den Sensorsystemen 301, 302.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 1 zum Einrichten von zwei Sensorsystemen zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette 100 zeigt 5. Dazu erfolgt eine erste Positionierung 2.1 des ersten Sensorsystems 201 sowie eine erste Positionierung 2.2 des zweiten Sensorsystems 202 zu dem Eichgegenstand 300. Danach wird mit dem ersten Sensorsystem 201 eine erste Signalerfassung durchgeführt 3.1, zeitgleich erfolgt eine erste Signalerfassung 3.2 mit dem zweiten Sensorsystem 202. Danach erfolgt eine für jedes Sensorsystem 201, 202 getrennte Auswertung 4.1, 4.2 der vom ersten Sensorsystem 201 und zweiten Sensorsystem 202 ermittelten Messwerte im Hinblick darauf, ob die beiden Sensorsysteme 201, 202 gleichzeitig ein Kettenbauteil 130 erfassen. Das erfindungsgemäße Verfahren 1 liefert einen reproduzierbaren Abstand D der Sensorsysteme 201, 202 zueinander. Hierbei ist wichtig, an welcher Position im Sensorbereich die Kettenbauteile 130 liegen - so lernt der Sensor die richtigen Abstände p0 und gleicht die individuellen fertigungsbedingten Abweichungen aus. Das Verfahren 1 wird vorteilhafterweise mehrfach hintereinander durchgeführt, um etwaige Fehlerzustände aufgrund unterschiedlicher Kettengeometrien über die Kettenlänge sowie durch die mechanischen und messtechnischen Toleranzen zu erfassen und auszugleichen.
6 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens 1 zum Einrichten von zwei Sensorsystemen zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette 100. Dazu erfolgt ebenfalls eine erste Positionierung 2.1 des ersten Sensorsystems 201 sowie eine erste Positionierung 2.2 des zweiten Sensorsystems 202 zu dem Eichgegenstand 300. Danach wird mit dem ersten Sensorsystem 201 eine erste Signalerfassung durchgeführt 3.1, zeitgleich erfolgt eine erste Signalerfassung 3.2 mit dem zweiten Sensorsystem 202. Danach erfolgt eine Auswertung 4 der vom ersten Sensorsystem 201 und zweiten Sensorsystem ermittelten Messwerte im Hinblick darauf, ob die beiden Sensorsysteme 201, 202 gleichzeitig ein Kettenbauteil 130 erfassen. Das Verfahren 1 wird ebenfalls mehrfach durchgeführt.
Bezugszeichenliste

1: Verfahren zum Einrichten von zwei Sensorsystemen zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette
2.1: Erste Positionierung des ersten Sensorsystems
2.2: Erste Positionierung des zweiten Sensorsystems
3.1: Erste Signalerfassung mit dem ersten Sensorsystem
3.2: Erste Signalerfassung mit dem zweiten Sensorsystem
4, 4.1, 4.2: Auswertung
100: Kette
110: Ketteninnenglied
120: Kettenaußenglied
130: Kettenhülse
140: Kettenbolzen
200: Sensoreinrichtung
201: Erstes Sensorsystem
202: Zweites Sensorsystem
211,212: Sensor
221,222: Steuerung
300: Sensoreinrichtung
301: Erstes Sensorsystem
302: Zweites Sensorsystem
311,312: Sensor
321,322: Steuerung
330: Auswerteschaltung
340: Dauermagnet
350: Hall-Sensor
400: Eichgegenstand
410: Erster Teil des Eichgegenstands / Kette
420: Zweiter Teil des Eichgegenstands / Messschablone
421: Aussparung
422: Zahnung
d: Rollendurchmesser
p0: Teilung (Abstand zweier benachbarter Kettenbolzen) im Neuzustand
p: Teilung (Abstand zweier benachbarter Kettenbolzen), Istzustand
L0: Länge der Kette zwischen erstem und zweitem Sensorsystem, Neuzustand
L: Länge der Kette zwischen erstem und zweitem Sensorsystem, Istzustand
ΔL: Längung der Kette
D: Abstand 1. Sensorsystem - 2. Sensorsystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5291131 [0005]

Claims

Verfahren (1) zum Einrichten von zwei Sensorsystemen (201, 202, 301, 302) zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette (100), das folgende Verfahrensschritte aufweist: • Erstes Positionieren (2.1) des ersten Sensorsystems (201, 301) zu einem Eichgegenstand (400) • Erstes Positionieren (2.2) des zweiten Sensorsystems (202, 302) zu dem Eichgegenstand (400) • Durchführen einer ersten Signalerfassung (3.1) mit dem ersten Sensorsystem (201, 301) • Durchführen einer ersten Signalerfassung (3.2) mit dem zweiten Sensorsystem (202, 302) dadurch gekennzeichnet, dass die erste Signalerfassung (3.1) mit dem ersten Sensorsystem (201, 301) zeitgleich mit der ersten Signalerfassung (3.2) des zweiten Sensorsystems (202, 302) erfolgt.
Verfahren (1) zum Einrichten von zwei Sensorsystemen (201, 202, 301, 302) zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette (100) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Positionieren (2.1) des ersten Sensorsystems (201, 301) und das erste Positionieren (2.2) des zweiten Sensorsystems (202, 302) zeitgleich erfolgt.
Verfahren (1) zum Einrichten von zwei Sensorsystemen (201, 202, 301, 302) zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette (100) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Positionieren des ersten (201, 301) und/oder des zweiten Sensorsystems (202, 302) zu dem Eichgegenstand (400) erfolgt, wobei die zweite Positionierung von der ersten Positionierung (2.1, 2.2) unterschiedlich ist, und/oder eine zweite Signalerfassung mit dem ersten (201, 301) und/oder zweiten Sensorsystem (202, 302) erfolgt.
Verfahren (1) zum Einrichten von zwei Sensorsystemen (201, 202, 301, 302) zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette (100) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Positionieren des ersten (201, 301) und des zweiten Sensorsystems (202, 302) und/oder die zweite Signalerfassung durch das erste (201, 301) und das zweite Sensorsystem (202, 302) zeitgleich erfolgt.
Verfahren (1) zum Einrichten von zwei Sensorsystemen (201, 202, 301, 302) zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette (100) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Eichgegenstand (400) zweiteilig ausgebildet ist.
Verfahren (1) zum Einrichten von zwei Sensorsystemen (201, 202, 301, 302) zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette (100) nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (410) des Eichgegenstandes (400) eine Kette ist (100).
Verfahren (1) zum Einrichten von zwei Sensorsystemen (201, 202, 301, 302) zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette (100) nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (420) des Eichgegenstandes (400) ein Element ist, mit dessen Hilfe Kettenbauteile zueinander positionierbar sind.
Verfahren (1) zum Einrichten von zwei Sensorsystemen (201, 202, 301, 302) zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette (100) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (1) zum Einrichten von zwei Sensorsystemen (201, 202, 301, 302) zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette (100) in Abhängigkeit des Kettentyps erfolgt, für den der Sensor (die Sensorsysteme) (201, 202, 301, 302) verwendet werden soll.
Verfahren (1) zum Einrichten von zwei Sensorsystemen (201, 202, 301, 302) zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette (100) nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Kettentyp eine Standardkette ist.
Verfahren (1) zum Einrichten von zwei Sensorsystemen (201, 202, 301, 302) zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette (100) nach Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Kettentyp eine Standardkette nach British Standard oder ANSI-Standard ist.
Verfahren (1) zum Einrichten von zwei Sensorsystemen (201, 202, 301, 302) zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette (100) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (1) zum Einrichten von zwei Sensorsystemen (201, 202, 301, 302) zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette (100) in Abhängigkeit der Teilung der Kette (100) erfolgt, für die der Sensor (die Sensorsysteme) (201, 202, 301, 302) vorgesehen ist.
Verfahren (1) zum Einrichten von zwei Sensorsystemen (201, 202, 301, 302) zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette (100) nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung der Kette (100) 12,700 mm, 15,875 mm, 19,050 mm, 25,400 mm, 31,750 mm, 38,100 mm, 44,450 mm oder 50,800 mm entspricht.
Verfahren (1) zum Einrichten von zwei Sensorsystemen (201, 202, 301, 302) zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette (100) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorsystem (201, 301) und/oder das zweite Sensorsystem (202, 302) geeignet sind, die Position eines Kettenbauteils zu erfassen.
Verfahren (1) zum Einrichten von zwei Sensorsystemen (201, 202, 301, 302) zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette (100) nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass das erste (201, 301) und/oder das zweite Sensorsystem (202, 302) dafür geeignet sind, die Signale eines Kettenbauteils zur Ermittlung der Position des Kettenbauteils über einem Weglängenbereich der Kette (100) zu erfassen, für die das Sensorsystem (200, 300) vorgesehen ist.
Verfahren (1) zum Einrichten von zwei Sensorsystemen (201, 202, 301, 302) zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Kette (100) nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass der Weglängenbereich größer oder gleich ½ der Teilung (p₀) der Kette (100), bevorzugt größer oder gleich ¾ der Teilung (p₀) der Kette (100) und besonders bevorzugt größer oder gleich der Teilung (p₀) der Kette (100) entspricht, für die das Sensorsystem (201, 202, 301, 302) vorgesehen ist.
Sensoreinrichtung (200, 300) zur Bestimmung von Verschleißzuständen einer Kette (100) mit einem ersten Sensorsystem (201, 301) und einem zweiten Sensorsystem (202, 302), wobei die Sensoreinrichtung (200, 300) für eine Standardkette und/oder eine Standardteilung eingerichtet ist.
Sensoreinrichtung (200, 300) zur Bestimmung von Verschleißzuständen einer Kette (100) nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass der Kettentyp eine Standardkette nach British Standard oder ANSI-Standard ist.
Sensoreinrichtung (200, 300) zur Bestimmung von Verschleißzuständen einer Kette (100) nach Anspruch 16 oder 17 dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung (p₀) der Kette (100) 12,700 mm, 15,875 mm, 19,050 mm, 25,400 mm, 31,750 mm, 38,100 mm, 44,450 mm oder 50,800 mm entspricht.
Sensoreinrichtung (200, 300) zur Bestimmung von Verschleißzuständen einer Kette (100) nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorsystem (201, 301) geeignet ist, ausschließlich aus den vom ersten Sensorsystem (201, 301) erfassten Messwerten die Position eines ersten Kettenbauteils zu bestimmen und/oder das zweite Sensorsystem (202, 302) geeignet ist, ausschließlich aus den vom zweiten Sensorsystem (202, 302) erfassten Messwerten die Position eines zweiten Kettenbauteils zu bestimmen.
Sensoreinrichtung (200) zur Bestimmung von Verschleißzuständen einer Kette (100) nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (200, 300) dafür geeignet ist, die Messwerte zur Bestimmung der Position des ersten Kettenbauteils und der Position des zweiten Kettenbauteils zeitgleich zu erfassen.
Sensoreinrichtung (200, 300) zur Bestimmung von Längungen von Segmenten (13) einer Kette (100) nach Anspruch 14 oder 15 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (201, 301) und/oder der zweite Sensor (202, 302) geeignet sind, die Messwerte zur Bestimmung der Position des ersten bzw. zweiten Kettenbauteils über einen Weglängenbereich der Kette (100) zu erfassen.
Sensoreinrichtung (200, 300) zur Bestimmung von Längungen von Segmenten (13) einer Kette (100) nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass der Weglängenbereich größer oder gleich der ½ Segmentlänge ist.
Sensoreinrichtung (200, 300) zur Bestimmung von Längungen von Segmenten (13) einer Kette (100) nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentlänge dem Abstand zwischen dem ersten Kettenbauteil und dem direkt benachbarten zweiten Kettenbauteil entspricht.