DE102021200478A1 - Device and method for determining longitudinal elongation of a belt - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2), sowie ein Verfahren zur Ermittlung einer Längsdehnung eines Riemens (4). Die Vorrichtung (2) weist den Riemen (4) mit vorbestimmter Längssteifigkeit, eine Antriebsvorrichtung (6), eine Übertragungsvorrichtung und eine Auswerteeinheit (14) auf. In den Riemen (2) sind zwei in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnete, ferromagnetische Markierungsteile (20, 22) eingebettet. Die Übertragungsvorrichtung ist zum Erzeugen eines Referenzwechselfelds ausgebildet, das von jedem der beiden Markierungsteile (20, 22) verändert wird, wenn das jeweilige Markierungsteil (20, 22) beim Umlauf des Riemens (4) durch das Referenzwechselfeld (26) hindurchbewegt wird. Die durch die entsprechende Wechselwirkung zwischen dem jeweiligen Markierungsteil (20, 22) und dem Referenzwechselfeld (26) entstehende Veränderung des Referenzwechselfelds (26) kann von der Übertragungsvorrichtung erfasst werden. Basierend hierauf ist die Auswerteeinheit (14) ausgebildet, um eine Längsdehnung des Riemens (4) zu ermitteln.The invention relates to a device (2) and a method for determining the longitudinal elongation of a belt (4). The device (2) has the belt (4) with a predetermined longitudinal stiffness, a drive device (6), a transmission device and an evaluation unit (14). Two ferromagnetic marking parts (20, 22) arranged at a predetermined distance from one another are embedded in the belt (2). The transmission device is designed to generate an alternating reference field which is changed by each of the two marking parts (20, 22) when the respective marking part (20, 22) is moved through the alternating reference field (26) as the belt (4) rotates. The change in the reference alternating field (26) resulting from the corresponding interaction between the respective marking part (20, 22) and the reference alternating field (26) can be detected by the transmission device. Based on this, the evaluation unit (14) is designed to determine a longitudinal elongation of the belt (4).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Ermittlung einer Längsdehnung eines Riemens.The invention relates to a device and a method for determining the longitudinal elongation of a belt.
Verfahren und Vorrichtungen, die einen Riemen und eine Antriebsvorrichtung für den Riemen aufweisen, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei weist die Antriebsvorrichtung mehrere, beispielsweise zwei Riemenscheiben auf. Der Riemen ist in einer Umfangsrichtung ringförmig umlaufend ausgebildet und umschlingt die Riemenscheiben zumindest teilweise. Außerdem ist der Riemen von der Antriebsvorrichtung in Umfangsrichtung antreibbar. Bei einem Riemen handelt es sich vorzugsweise um einen Antriebsriemen zur Übertragung von Zugkräften. Dabei ist ein Riemen oftmals einer Vorspannung, Nutzkräften, Fliehkräften und/oder Biegungen ausgesetzt.Methods and devices that have a belt and a drive device for the belt are known in principle from the prior art. In this case, the drive device has a plurality of pulleys, for example two. The belt is designed to be annular in a circumferential direction and wraps around the belt pulleys at least partially. In addition, the belt can be driven in the circumferential direction by the drive device. A belt is preferably a drive belt for transmitting tensile forces. A belt is often subjected to pretension, useful forces, centrifugal forces and/or bending.
Die Lebensdauer von einem Riemen wird durch die Dehnung des Riemens, insbesondere die Dehnung in Umfangsrichtung, zumindest mitbestimmt. Die Umdrehungsrate, mit der sich der Riemen bewegt, und/oder die Leistung, die zum Antrieb des Riemens notwendig ist, kann über die Belastung des Riemens Aufschluss geben. Allerdings kann aus dieser Belastung nur eine grobe Abschätzung einer tatsächlich lokal auftretenden Dehnung des Riemens erfolgen. Eine genaue Bestimmung basierend auf der zuvor genannten Belastung ist nicht möglich.The service life of a belt is at least partly determined by the elongation of the belt, in particular the elongation in the circumferential direction. The rate at which the belt moves and/or the power required to drive the belt can provide information about the stress on the belt. However, based on this load, only a rough estimate can be made of an actually locally occurring elongation of the belt. An exact determination based on the aforementioned load is not possible.
Aus dem Stand der Technik sind Dehnungsmessstreifen bekannt. Die Verwendung eines Dehnungsmessstreifens bedarf jedoch einer elektrischen Messschaltung, die mit dem Dehnungsmessstreifen zu koppeln ist, um eine von dem Dehnungsmessstreifen erfasste Dehnung auszuwerten bzw. ein entsprechendes Auswertungssignal bereitzustellen. Um einen Dehnungsmessstreifen deshalb für einen Riemen zu verwenden, bedarf es ebenfalls der Befestigung der zuvor genannten Auswertungsschaltung an dem Riemen. Insbesondere wenn der Riemen während des Gebrauchs einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, die beispielsweise durch Reibung des Riemens an einer Umlenkscheibe und/oder durch eine hohe Umgebungstemperatur beeinflusst ist, ist eine robuste Auswerteschaltung nur mit sehr hohem technischen Aufwand und entsprechenden Kosten herstellbar, die bei entsprechend hohen Temperaturen eine verlässliche Messung der Dehnung mittels des Dehnungsmessstreifens gewährleistet.Strain gauges are known from the prior art. However, the use of a strain gauge requires an electrical measuring circuit which is to be coupled to the strain gauge in order to evaluate a strain detected by the strain gauge or to provide a corresponding evaluation signal. Therefore, in order to use a strain gauge for a belt, it is also necessary to attach the aforementioned evaluation circuit to the belt. In particular, if the belt is exposed to a high temperature during use, which is influenced, for example, by friction of the belt on a deflection pulley and/or by a high ambient temperature, a robust evaluation circuit can only be produced with a great deal of technical effort and corresponding costs high temperatures ensures a reliable measurement of the strain using the strain gauge.
Die
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart. Anspruch 14 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung einer Längsdehnung eines Riemens.The object is achieved by a device having the features of claim 1. Further advantageous developments are disclosed in the dependent claims.
Vorgesehen ist also eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung einer Längsdehnung eines Riemens vorgesehen. Die Vorrichtung weist einen Riemen mit vorbestimmter Längssteifigkeit, eine Antriebsvorrichtung, eine Übertragungsvorrichtung und eine Auswerteeinheit auf. Die Antriebsvorrichtung weist mehrere Riemenscheiben auf. Die Auswerteeinheit kann mit der Übertragungsvorrichtung kombiniert ausgebildet sein. Der Riemen weist ein Basismaterial, einen Festigkeitsträger, ein erstes ferromagnetisches Markierungsteil und ein zweites ferromagnetisches Markierungsteil auf. Das Basismaterial kann beispielsweise, zumindest teilweise aus Gummimaterial oder Polyurethanmaterial gebildet sein. Vorzugsweise ist das Basismaterial aus Gummimaterial. Der Riemen ist in einer Umfangsrichtung des Riemens ringförmig umlaufend ausgebildet. Außerdem umschlingt der Riemen die Riemenscheiben jeweils zumindest teilweise. Der Riemen ist von der Antriebsrichtung in Umfangsrichtung antreibbar. Der Festigkeitsträger des Riemens ist als ein durchgängiger, in Umfangsrichtung schraubenförmig gewendelter Cord ausgebildet und in das Basismaterial des Riemens eingebettet. Das erste Markierungsteil und das zweite Markierungsteil sind jeweils in das Basismaterial eingebettet und/oder an dem Basismaterial befestigt. Die Übertragungsvorrichtung ist zum Erzeugen eines ersten elektromagnetischen Wechselfelds ausgebildet, das als Referenzwechselfeld bezeichnet ist. Das erste ferromagnetische Markierungsteil ist zur Veränderung des Referenzwechselfelds in ein erstes Reaktionswechselfeld ausgebildet, wenn das Referenzwechselfeld auf das erste ferromagnetische Markierungsteil einwirkt. Das zweite ferromagnetische Markierungsteil ist zur Veränderung des Referenzwechselfelds in ein zweites Reaktionswechselfeld ausgebildet, wenn das Referenzwechselfeld auf das zweite ferromagnetische Markierungsteil einwirkt. Das zweite Markierungsteil ist in einem vorbestimmten Referenzabstand in einem unbelasteten Zustand des Riemens in Umfangsrichtung hinter dem ersten Markierungsteil angeordnet. Der Referenzabstand verändert sich in einen Messabstand, wenn der Riemen sich beispielsweise in Folge einer Leistungsübertragung dehnt. Die Übertragungsvorrichtung ist kontaktfrei zu dem Riemen derart angeordnet, so dass das erste Markierungsteil und das zweite Markierungsteil mittels des Riemens nacheinander an der Übertragungsvorrichtung vorbeiführbar und durch das Referenzwechselfeld hindurchführbar sind, was in einem Einwirken des Referenzwechselfelds nacheinander auf das erste Markierungsteil und das zweite Markierungsteil resultiert. Die Übertragungsvorrichtung ist außerdem zur Erfassung des ersten Reaktionswechselfelds und einer zugehörigen, ersten Erfassungszeit ausgebildet, wenn das erste Markierungsteil an der Übertragungsvorrichtung vorbeigeführt wird. Außerdem ist die Übertragungsvorrichtung zur Erfassung des zweiten Reaktionswechselfelds und der zugehörigen zweiten Erfassungszeit ausgebildet, wenn das zweite Markierungsteil an der Übertragungsvorrichtung vorbeigeführt wird. Die Vorrichtung ist konfiguriert, eine Riemengeschwindigkeit des Riemens in Umfangsrichtung basierend auf dem ersten Reaktionswechselfeld und dem zweiten Reaktionswechselfeld zu ermitteln. Die Auswerteeinheit ist dazu konfiguriert, eine Längsdehnung des Riemens basierend auf dem Referenzabstand, der Riemengeschwindigkeit, der ersten Erfassungszeit und der zweiten Erfassungszeit zu ermitteln. Dadurch, dass die Vorrichtung mindestens zwei Sensoren in Verbindung mit einer Auswerteeinheit aufweist, können diese als Teil einer Kalibriervorrichtung in einem Abstand in Umfangsrichtung des Riemens verlaufend zueinander verstellbar und im unbelasteten Zustand des Riemens deckungsgleich mit dem Referenzabstand des ersten ferromagnetischen Markierungsteils und des zweiten ferromagnetischen Markierungsteil angeordnet sein, wobei jeder der Sensoren zur Erzeugung des Referenzwechselfeldes ausgebildet ist. Zum Zeitpunkt einer maximalen Veränderung des Referenzwechselfelds ist sowohl der erste als auch der zweite Sensor ausgebildet, durch das erste Reaktionswechselfeld des ersten Markierungsteils eine erste Erfassungszeit zu detektieren. Ebenso ist sowohl der erste Sensor als auch der zweite Sensor ausgebildet, zum Zeitpunkt einer maximalen Veränderung des Referenzwechselfelds durch das zweite Reaktionswechselfeld des zweiten Markierungsteils eine zweite Erfassungszeit zu detektieren. Die Vorrichtung ist sowohl dazu konfiguriert, eine Riemengeschwindigkeit des Riemens in Umfangsrichtung basierend auf der Laufzeit des ersten oder zweiten Reaktionswechselfeldes über den Abstand der Sensoren zu ermitteln, als auch eine Längsdehnung des Riemens durch Abweichung des Messabstandes vom Referenzabstand aus einer ermittelten Laufzeitveränderung des zweiten gegenüber des ersten Reaktionswechselfeldes zu ermitteln. Unter Verwendung der Längssteifigkeit und der ermittelten Längsdehnung des Riemens kann die Betriebskraft des Riemens ermittelt werden. Die Vorrichtung bietet den Vorteil, dass mittels zweier Sensoren und einer Auswerteeinheit eine Längsdehnung des Riemens mit einer von der Riemenlänge unabhängigen, höheren Messgenauigkeit und zusätzlicher Redundanzgeschlossen werden kann. Die Sensoren können auch als Übertragungseinheit bezeichnet und/oder ausgebildet sein. Darüber hinaus ist der Riemen der Vorrichtung besonders robust gegenüber hohen Temperaturen und/oder anderen mechanischen, äußeren Einflüssen.A device according to the invention for determining a longitudinal elongation of a belt is therefore provided. The device has a belt with a predetermined longitudinal rigidity, a drive device, a transmission device and an evaluation unit. The drive device has a plurality of pulleys. The evaluation unit can be combined with the transmission device. The belt has a base material, a reinforcement, a first ferromagnetic marking part and a second ferromagnetic marking part. The base material can be formed, for example, at least partially from rubber material or polyurethane material. Preferably, the base material is rubber material. The belt is formed annularly in a circumferential direction of the belt. In addition, the belt wraps around the pulleys at least partially. The belt can be driven in the circumferential direction from the drive direction. The reinforcement of the belt is designed as a continuous cord wound helically in the circumferential direction and embedded in the base material of the belt. The first marking part and the second marking part are each embedded in the base material and/or attached to the base material. The transmission device is designed to generate a first electromagnetic alternating field, which is referred to as the reference alternating field. The first ferromagnetic marking part is designed to change the alternating reference field into a first alternating reaction field when the alternating reference field acts on the first ferromagnetic marking part. The second ferromagnetic marking part is designed to change the alternating reference field into a second alternating reaction field when the alternating reference field acts on the second ferromagnetic marking part. The second marker part is arranged circumferentially behind the first marker part by a predetermined reference distance in a no-load state of the belt. The reference distance changes to a measurement distance when the belt stretches as a result of power transmission, for example. The transmission device is arranged without contact with the belt in such a way that the first marking part and the second marking part can be guided past the transmission device one after the other and through the alternating reference field by means of the belt, which results in the alternating reference field acting on the first marking part and the second marking part one after the other . The transmission device is also designed to detect the first alternating reaction field and an associated, first detection time when the first marking part is moved past the transmission device. In addition, the transmission device is designed to detect the second alternating reaction field and the associated second detection time when the second marking part is moved past the transmission device. The device is configured to determine a belt circumferential speed of the belt based on the first alternating reaction field and the second alternating reaction field. The evaluation unit is configured to determine a longitudinal elongation of the belt based on the reference distance, the belt speed, the first detection time and the second detection time. Because the device has at least two sensors in connection with an evaluation unit, these can be adjusted as part of a calibration device at a distance from one another running in the circumferential direction of the belt and, in the unloaded state of the belt, congruent with the reference distance of the first ferromagnetic marking part and the second ferromagnetic marking part be arranged, each of the sensors being designed to generate the reference alternating field. At the time of a maximum change in the alternating reference field, both the first and the second sensor are designed to detect a first detection time through the first alternating reaction field of the first marking part. Likewise, both the first sensor and the second sensor are designed to detect a second detection time at the time of a maximum change in the reference alternating field by the second alternating reaction field of the second marking part. The device is configured both to determine a belt speed of the belt in the circumferential direction based on the running time of the first or second alternating reaction field via the distance between the sensors, and also to determine a longitudinal stretching of the belt due to the deviation of the measuring distance from the reference distance from a determined change in running time of the second compared to the to determine the first alternating reaction field. Using the longitudinal stiffness and the determined longitudinal elongation of the belt, the operating force of the belt can be determined. The device offers the advantage that, by means of two sensors and an evaluation unit, longitudinal elongation of the belt can be closed with a higher measurement accuracy, independent of the belt length, and additional redundancy. The sensors can also be designated and/or designed as a transmission unit. In addition, the belt of the device is particularly robust in relation to high temperatures and/or other mechanical, external influences.
Mittels der Sensoren kann jeweils ein Referenzwechselfeld erzeugt werden, durch das der Riemen, angetrieben durch die Antriebsvorrichtung, hindurchbewegt werden kann, so dass das erste Markierungsteil und das zweite Markierungsteil des Riemens nacheinander durch das Referenzwechselfeld bewegt werden. Jedes der beiden Markierungsteile kann zur Einkopplung in das jeweilige Referenzwechselfeld ausgebildet sein. Dadurch ist es möglich, dass das Referenzwechselfeld in das erste Reaktionswechselfeld verändert wird, wenn das erste Markierungsteil durch das Referenzwechselfeld bewegt wird und dabei auf das Referenzwechselfeld einwirkt. Entsprechendes gilt für das zweite Markierungsteil, dass das Referenzwechselfeld in das zweite Reaktionswechselfeld verändert, wenn das zweite Markierungsteil durch das Referenzwechselfeld geführt wird und dabei auf das Referenzwechselfeld einwirkt. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass das Referenzwechselfeld, das erste Reaktionswechselfeld und das zweite Reaktionswechselfeld nicht gleichzeitig an einem Sensor bestehen. Vielmehr kann zu jedem Zeitpunkt nur eines der zuvor genannten Wechselfelder an einem Sensor bestehen.An alternating reference field can be generated by means of the sensors, through which the belt can be moved, driven by the drive device, so that the first marking part and the second marking part of the belt are moved through the alternating reference field one after the other. Each of the two marking parts can be designed for coupling into the respective alternating reference field. This makes it possible for the alternating reference field to be changed into the first alternating reaction field when the first marking part is moved through the alternating reference field and thereby acts on the alternating reference field. The same applies to the second marking part, in that the alternating reference field changes into the second alternating reaction field when the second marking part is guided through the alternating reference field and thereby acts on the alternating reference field. At this point it should be pointed out that the reference alternating field, the first alternating reaction field and the second alternating reaction field do not exist simultaneously on one sensor. Rather, only one of the aforementioned alternating fields can exist on a sensor at any given time.
Von den Sensoren wird eine erste Erfassungszeit erfasst, wenn das erste Reaktionswechselfeld erfasst ist. Dies tritt auf, wenn das erste Markierungsteil an den Sensoren vorbeigeführt wird, der zur Erzeugung des Referenzwechselfelds ausgebildet ist. Durch das Vorbeiführen des ersten Markierungsteils wird jedoch das erste Markierungsteil in das Referenzwechselfeld eingekoppelt, was zur Veränderung des Referenzwechselfelds in das erste Reaktionswechselfeld führt. Diese Veränderung tritt zu der ersten Erfassungszeit auf, die von den Sensoren erfasst wird. Entsprechendes gilt für das zweite Markierungsteil bzw. die zweite Erfassungszeit. Zumindest im unbelasteten Zustand des Riemens ist das zweite Markierungsteil in dem vorbestimmten Referenzabstand in Umfangsrichtung hinter dem ersten Markierungsteil angeordnet. Wird der Riemen in Umfangsrichtung mittels der Antriebsvorrichtung angetrieben, so bewegt sich zunächst das erste Markierungsteil durch das erste Referenzwechselfeld des Sensors A und danach das zweite Markierungsteil durch dasselbe Referenzwechselfeld des Sensors A. Wenn das zweite Markierungsteil an dem Sensor A vorbeigeführt wird, findet eine Einkopplung des zweiten Markierungsteils in das Referenzwechselfeld statt, was zu der Veränderung des Referenzwechselfelds in das zweite Reaktionswechselfeld führt. Der Sensor A ist zur Erfassung dieses zweiten Reaktionswechselfelds und der zugehörigen zweiten Erfassungszeit ausgebildet. Darauffolgend bewegt sich das erste Markierungsteil durch das zweite Referenzwechselfeld des Sensors B und danach das zweite Markierungsteil durch dasselbe Referenzwechselfeld des Sensors B. Wenn das zweite Markierungsteil an dem Sensor B vorbeigeführt wird, findet eine Einkopplung des zweiten Markierungsteils in das Referenzwechselfeld statt, was zu der Veränderung des Referenzwechselfelds in das zweite Reaktionswechselfeld führt. Der Sensor B ist zur Erfassung dieses zweiten Reaktionswechselfelds und der zugehörigen zweiten Erfassungszeit ausgebildet. Die Sensoren A und B können als Teil einer Kalibriervorrichtung in einem Abstand in Umfangsrichtung des Riemens verlaufend zueinander verstellt werden, sodass diese im unbelasteten Zustand des Riemens deckungsgleich mit dem Referenzabstand des ersten ferromagnetischen Markierungsteils und des zweiten ferromagnetischen Markierungsteil angeordnet sind. Der Kalibrierungsvorgang kann sowohl bei stillstehendem Riementrieb als auch während des Betriebes erfolgen, solange keine Leistung durch den Riemen übertragen wird. So kann der ursprüngliche Referenzabstand der ferromagnetischen Markierungsteile anhand des Abstandes der Sensoren A und B auch während des Betriebes nachvollzogen werden. Eine Veränderung des Abstandes der ferromagnetischen Markierungsteile kann bereits dann bemerkt werden, wenn Sensor B den ersten Markierungsteil zeitlich versetzt zu der Identifikation des zweiten Markierungsteils an Sensor A identifiziert.A first detection time is detected by the sensors when the first alternating reaction field is detected. This occurs when the first marking part is moved past the sensors designed to generate the alternating reference field that is. However, as a result of the first marking part being moved past, the first marking part is coupled into the alternating reference field, which leads to a change in the alternating reference field into the first alternating reaction field. This change occurs at the first detection time detected by the sensors. The same applies to the second marking part or the second detection time. At least in the unloaded state of the belt, the second marking part is arranged at the predetermined reference distance in the circumferential direction behind the first marking part. If the belt is driven in the circumferential direction by means of the drive device, the first marking part first moves through the first alternating reference field of sensor A and then the second marking part moves through the same alternating reference field of sensor A. When the second marking part is guided past sensor A, coupling takes place of the second marking part into the alternating reference field, which leads to the change of the alternating reference field into the second alternating reaction field. The sensor A is designed to detect this second alternating reaction field and the associated second detection time. The first marking part then moves through the second alternating reference field of sensor B and then the second marking part through the same alternating reference field of sensor B. When the second marking part is moved past sensor B, the second marking part is coupled into the alternating reference field, which leads to the Changing the reference alternating field leads to the second alternating reaction field. The sensor B is designed to detect this second alternating reaction field and the associated second detection time. The sensors A and B can be adjusted as part of a calibration device at a distance from one another in the circumferential direction of the belt, so that when the belt is not under load they are arranged congruently with the reference distance of the first ferromagnetic marking part and the second ferromagnetic marking part. The calibration process can be carried out both when the belt drive is at a standstill and during operation, as long as no power is being transmitted through the belt. In this way, the original reference distance between the ferromagnetic marking parts can be traced using the distance between sensors A and B, even during operation. A change in the distance between the ferromagnetic marking parts can already be noticed when sensor B identifies the first marking part at a time offset from the identification of the second marking part on sensor A.
Wie zuvor erläutert, wird durch jedes der beiden ferromagnetischen Markierungsteile jeweils eine Veränderung des Referenzwechselfelds hervorgerufen. Die Veränderung findet aber nicht notwendigerweise gleichmäßig über das gesamte Frequenzband des Referenzwechselfelds statt. Es ist vielmehr möglich, dass jedes der beiden ferromagnetischen Markierungsteile zur Veränderung eines vorbestimmten Frequenzbereichs ausgebildet ist, so dass die dadurch hervorgerufene Veränderung des Referenzwechselfelds charakteristisch und/oder repräsentativ für das jeweilige Markierungsteil ist. Durch jedes Markierungsteil wird also vorzugsweise eine zugehörige Veränderung des Referenzwechselfelds hervorgerufen, so dass aus der Wechselwirkung des Referenzwechselfelds mit dem jeweiligen Markierungsteil ein entsprechendes Reaktionswechselfeld, nämlich das erste Reaktionswechselfeld oder das zweite Reaktionswechselfeld, entsteht. Das jeweilige Reaktionswechselfeld besteht jedoch zumindest nur für eine kurze Zeit, wenn das jeweilige Markierungsteil durch das Referenzwechselfeld hindurchgeführt wird.As previously explained, each of the two ferromagnetic marking parts causes a change in the alternating reference field. However, the change does not necessarily take place uniformly over the entire frequency band of the alternating reference field. Rather, it is possible for each of the two ferromagnetic marking parts to be designed to change a predetermined frequency range, so that the resulting change in the alternating reference field is characteristic and/or representative of the respective marking part. Each marking part therefore preferably causes an associated change in the alternating reference field, so that the interaction of the alternating reference field with the respective marking part produces a corresponding alternating reaction field, namely the first alternating reaction field or the second alternating reaction field. However, the respective alternating reaction field exists at least only for a short time when the respective marking part is passed through the alternating reference field.
Jede Erfassungszeit kann auch als ein Erfassungszeitpunkt bezeichnet sein. Jede Erfassungszeit repräsentiert vorzugsweise den Zeitpunkt der maximalen Veränderung des jeweiligen Referenzwechselfelds durch das jeweilige Markierungsteil. So erfassen sowohl der Sensor A als auch Sensor B jeweils eine erste Erfassungszeit zum Zeitpunkt einer maximalen Veränderung des Referenzwechselfelds durch das erste Reaktionswechselfeld des ersten Markierungsteils, als auch eine zweite Erfassungszeit zum Zeitpunkt einer maximalen Veränderung des Referenzwechselfelds durch das zweite Reaktionswechselfeld des zweiten Markierungsteils. Wird das erste bzw. das zweite Markierungsteil durch das Referenzwechselfeld bewegt, liegt die größte Veränderung des Referenzwechselfelds beispielsweise oftmals dann vor, wenn das jeweilige Markierungsteil mittig in dem Referenzwechselfeld angeordnet ist. Die Bewegung des jeweiligen Markierungsteils zu der mittigen Anordnung bzw. die Bewegung heraus aus dieser mittigen Anordnung führt jeweils zu einer Abnahme der Veränderung des Referenzwechselfelds. Um die Erfassungszeiten möglichst präzise bestimmen zu können, ist es bevorzugt vorgesehen, dass die jeweilige Erfassungszeit den Zeitpunkt der maximalen Veränderung des Referenzwechselfelds durch das Markierungsteil repräsentiert.Each acquisition time can also be referred to as an acquisition time. Each detection time preferably represents the point in time of the maximum change in the respective reference alternating field by the respective marking part. Both sensor A and sensor B each record a first detection time at the time of a maximum change in the alternating reference field due to the first alternating reaction field of the first marking part, and a second detection time at the time of a maximum change in the alternating reference field due to the second alternating reaction field of the second marking part. If the first or the second marking part is moved through the alternating reference field, the greatest change in the alternating reference field is often present, for example, when the respective marking part is arranged in the middle of the alternating reference field. The movement of the respective marking part to the central arrangement or the movement out of this central arrangement leads to a decrease in the change in the reference alternating field. In order to be able to determine the detection times as precisely as possible, it is preferably provided that the respective detection time represents the point in time of the maximum change in the reference alternating field by the marking part.
Aus den Erfassungszeiten des Sensor A oder Sensor B sind Zeiträume ermittelbar, wobei aus den Zeiträumen, der Riemengeschwindigkeit und dem Referenzabstand auf die relative Dehnung des Riemens geschlossen werden kann. Hierzu ist die Auswerteeinheit bevorzugt entsprechend konfiguriert ausgebildet. Die Sensoren und die Auswerteeinheit können von einer gemeinsamen Einheit ausgebildet sein, die auch als Sensor-Auswerteeinheit bezeichnet sein kann.Periods of time can be determined from the detection times of sensor A or sensor B, and conclusions can be drawn about the relative elongation of the belt from the periods of time, the belt speed and the reference distance. For this purpose, the evaluation unit is preferably configured accordingly. The sensors and the evaluation unit can be formed by a common unit, which can also be referred to as a sensor evaluation unit.
Weiterhin ist die Vorrichtung konfiguriert, unter Verwendung der Längssteifigkeit und der ermittelten Längsdehnung des Riemens die Betriebskraft des Riemens zu ermitteln. Die Längssteifigkeit des Riemens kann als Materialkonstante in der Auswerteeinheit hinterlegt sein. Die Längssteifigkeit kann für jede Riemenspezifikation und Dimension individuell ermittelt werden, beispielsweise über einen Zugversuch, wobei der aufgebrachten Kraft eine Dehnung zugeordnet wird.Furthermore, the device is configured to determine the operating force of the belt using the longitudinal stiffness and the determined longitudinal elongation of the belt. The longitudinal stiffness of the belt can be stored in the evaluation unit as a material constant. The longitudinal stiffness can be determined individually for each belt specification and dimension, for example by means of a tensile test, in which an elongation is assigned to the applied force.
Die ermittelte Längssteifigkeit des Riemens kann mit der relativen Dehnung des Riemens multipliziert werden, um die Betriebskraft des Riemens zu ermitteln.The determined longitudinal stiffness of the belt can be multiplied by the relative elongation of the belt to determine the operating force of the belt.
Grundsätzlich ist es möglich, dass das erste und zweite Markierungsteil gleich ausgebildet sind. Jedoch können die beiden Markierungsteile auch unterschiedlich ausgebildet sein.In principle, it is possible for the first and second marking parts to be of the same design. However, the two marking parts can also be designed differently.
Außerdem ist die Vorrichtung konfiguriert, die Riemengeschwindigkeit des Riemens in Umfangsrichtung basierend auf dem Abstand der Sensoren A und B und einer Laufzeitdifferenz zwischen dem ersten Reaktionswechselfeld an Sensor A und Sensor B oder dem zweiten Reaktionswechselfeld an Sensor A und Sensor B zu ermitteln. Die Sensoren können dazu als magnetoresistiver Sensor ausgebildet sein und/oder die Funktion eines magnetoresistiven Sensors umfassen.In addition, the device is configured to determine the belt speed of the belt in the circumferential direction based on the distance between sensors A and B and a transit time difference between the first alternating reaction field at sensor A and sensor B or the second alternating reaction field at sensor A and sensor B. For this purpose, the sensors can be in the form of magnetoresistive sensors and/or have the function of a magnetoresistive sensor.
Wird der Riemen mit einer bestimmten Riemengeschwindigkeit in Umfangsrichtung angetrieben, und ist der Riemen in einem unbelasteten Zustand, so ist das zweite Markierungsteil in einem vorbestimmten Referenzabstand in Umfangsrichtung hinter dem ersten Markierungsteil angeordnet. Befindet sich der Riemen jedoch nicht in dem unbelasteten Zustand, sondern beispielsweise in einem belasteten Zustand, bei dem eine Zugkraft auf den Riemen, insbesondere auf ein Zugtrum des Riemens, wirkt, so vergrößert sich der Abstand zwischen dem zweiten Markierungsteil und dem ersten Markierungsteil in Umfangsrichtung. Hieraus resultiert, dass sich der Abstand zwischen der zweiten Erfassungszeit an Sensor A und der ersten Erfassungszeit an Sensor A oder der zweiten Erfassungszeit an Sensor B und der ersten Erfassungszeit an Sensor B bei der gleichen Riemengeschwindigkeit vergrößert, wenn der Riemen von dem unbelasteten Zustand in den zuvor erläuterten Belastungszustand wechselt. Daraus resultiert, dass aus der zweiten Erfassungszeit an Sensor A und der ersten Erfassungszeit an Sensor A oder der zweiten Erfassungszeit an Sensor B und der ersten Erfassungszeit an Sensor B , der Riemengeschwindigkeit und dem Referenzabstand auf die Dehnung des Riemens in Umfangsrichtung, die auch als Längsdehnung des Riemens bezeichnet wird, geschlossen werden kann. Deshalb ist die Auswerteeinheit dazu konfiguriert, eine Längsdehnung des Riemens basierend auf dem Referenzabstand, der Riemengeschwindigkeit, der ersten Erfassungszeit und der zweiten Erfassungszeit zu ermitteln.When the belt is driven at a certain belt speed in the circumferential direction and the belt is in an unloaded state, the second marker part is located a predetermined reference distance behind the first marker part in the circumferential direction. However, if the belt is not in the unloaded state but, for example, in a loaded state in which a tensile force is acting on the belt, in particular on a tension strand of the belt, the distance between the second marking part and the first marking part increases in the circumferential direction . As a result, at the same belt speed, the gap between the second detection time at sensor A and the first detection time at sensor A or the second detection time at sensor B and the first detection time at sensor B increases as the belt moves from the no-load condition to the previously explained load condition changes. The result is that from the second detection time at sensor A and the first detection time at sensor A or the second detection time at sensor B and the first detection time at sensor B, the belt speed and the reference distance on the elongation of the belt in the circumferential direction, also known as longitudinal elongation of the belt can be closed. The evaluation unit is therefore configured to determine a longitudinal elongation of the belt based on the reference distance, the belt speed, the first detection time and the second detection time.
Zur Ermittlung der Längsdehnung des Riemens bedarf es deshalb keines mechanischen Eingriffs in den Riemen während des Betriebs des Riemens. Vielmehr kann die Längsdehnung des Riemens während des Betriebs des Riemens kontaktfrei erfasst werden. Darüber hinaus bieten das erste Markierungsteil und das zweite Markierungsteil, die jeweils in das Basismaterial des Riemens eingebettet sind, den Vorteil, dass die Ermittlung der Längsdehnung des Riemens auch bei einer hohen Temperatur des Riemens besonders präzise und/oder robust gegenüber Temperatureinflüssen möglich ist. Indem das erste und zweite Markierungsteil in das Basismaterial eingebettet sind, ist die Ermittlung der Längsdehnung des Riemens auch besonders robust gegenüber möglichen mechanischen Einflüssen, die auf den Riemen wirken können.In order to determine the elongation of the belt, no mechanical intervention in the belt is required during operation of the belt. Rather, the longitudinal expansion of the belt can be detected without contact during operation of the belt. In addition, the first marking part and the second marking part, which are each embedded in the base material of the belt, offer the advantage that the longitudinal elongation of the belt can be determined particularly precisely and/or robustly with respect to temperature influences even when the belt is at high temperature. Because the first and second marking parts are embedded in the base material, the determination of the longitudinal expansion of the belt is also particularly robust with regard to possible mechanical influences that can affect the belt.
Bei der Dehnung handelt es sich vorzugsweise um eine relative Dehnung. Die Längsdehnung des Riemens kann also eine relative Dehnung des Riemens in Längsrichtung sein.The elongation is preferably a relative elongation. The longitudinal elongation of the belt can thus be a relative elongation of the belt in the longitudinal direction.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Sensoren, insbesondere als ein Teil einer Sensor-Auswerteeinheit, kontaktfrei auf ein Trum des Riemens ausgerichtet sind. Der Trum kann dabei von einem Zugtrum des Riemens gebildet sein. Indem die Sensoren bzw. die Sensor-Auswerteeinheit kontaktfrei zu dem Trum, insbesondere dem Zugtrum, des Riemens angeordnet ist, kann der Riemen reibungsfrei an den Sensoren vorbei bewegt werden. Ein Verschleiß des Riemens und/oder der Sensoren bei der Verwendung der Sensoren und/oder der Auswerteeinheit zur Ermittlung der Längsdehnung des Riemens liegt deshalb nicht vor.A further advantageous embodiment of the device is characterized in that the sensors, in particular as part of a sensor evaluation unit, are aligned in a contact-free manner on a strand of the belt. The strand can be formed by a tension strand of the belt. Since the sensors or the sensor evaluation unit are arranged without contact with the strand, in particular the tight strand, of the belt, the belt can be moved past the sensors without friction. There is therefore no wear and tear on the belt and/or the sensors when using the sensors and/or the evaluation unit to determine the lengthwise extension of the belt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Sensoren, insbesondere als ein Teil der Sensor-Auswerteeinheit, in einem Abstand zwischen 1 mm und 50 cm zu dem Trum des Riemens angeordnet sind. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um ein Zugtrum des Riemens. Durch den vorbestimmten Abstand kann gewährleistet werden, dass die Sensoren keinen direkten mechanischen Kontakt zu dem Riemen aufweisen. Somit kann die Längsdehnung des Riemens im laufenden Betrieb ohne negativen mechanischen Einfluss auf den Riemen ausgeführt werden. Indem der vorbestimmte Abstand zwischen 1 mm und 50 cm ist, kann darüber hinaus gewährleistet werden, dass elektromagnetische Störeinflüsse allenfalls einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Erfassung des ersten und/oder zweiten Reaktionswechselfelds haben. Damit ist eine sehr störgrößenrobuste Erfassung des ersten bzw. zweiten Reaktionswechselfelds möglich.A further advantageous embodiment of the device is characterized in that the sensors, in particular as part of the sensor evaluation unit, are arranged at a distance of between 1 mm and 50 cm from the strand of the belt. This is preferably a tight strand of the belt. The predetermined distance can ensure that the sensors have no direct mechanical contact with the belt. In this way, the longitudinal stretching of the belt can be carried out during operation without any negative mechanical influence on the belt. Furthermore, by having the predetermined distance between 1 mm and 50 cm, it can be ensured that electromagnetic disturbances Influences have at most a negligible influence on the detection of the first and/or second alternating reaction field. It is thus possible to detect the first or second alternating reaction field in a way that is very robust to disturbance variables.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Sensoren als induktiver oder kapazitiver Sensor ausgebildet sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Sensoren als Wirbelstromsensor ausgebildet.
Durch die grundsätzliche Eignung verschiedener Sensortypen kann auf vorteilhafte Weise eine die Anforderungen der jeweiligen Anwendung optimal erfüllende Sensortechnologie gewählt werden.A further advantageous embodiment of the device is characterized in that the sensors are in the form of inductive or capacitive sensors.
In a further advantageous embodiment, the sensors are designed as eddy current sensors.
Due to the basic suitability of different sensor types, a sensor technology that optimally meets the requirements of the respective application can be selected in an advantageous manner.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Referenzabstand kleiner als eine kleinste Trumlänge des Riemens ist. Das zweite Markierungsteil ist in dem Referenzabstand in Umfangsrichtung des Riemens hinter dem ersten Markierungsteil angeordnet, wenn der Riemen in einem unbelasteten Zustand ist. Die kleinste Trumlänge des Riemens bezieht sich vorzugsweise auf die kleinste der mindestens einen Trumlänge des mindestens einen Zugtrums des Riemens. Es ist jedoch auch möglich, dass die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass der Referenzabstand kleiner als eine Trumlänge eines beliebigen Zugtrums des Riemens ist. Somit ist der Referenzabstand derart bestimmt, dass beim Umlauf des Riemens zumindest ein Zeitpunkt besteht, bei dem sowohl das erste Markierungsteil als auch das zweite Markierungsteil in dem gleichen Zugtrum angeordnet sind. Durch die Zugbelastung kann der Abstand zwischen den beiden Markierungsteilen größer als der Referenzabstand sein. Dies ist für gewöhnlich jedoch nur in einem einstelligen Prozentbereich der Fall. Deshalb kann weiterhin davon ausgegangen werden, dass auch bei einer Zugbelastung die Voraussetzung erfüllt ist, dass beide Markierungsteile beim Umlauf des Riemens an zumindest einem Zeitpunkt zeitgleich in dem gleichen Zugtrum angeordnet sind. Dabei können die beiden Markierungsteile nacheinander durch das Referenzwechselfeld der Sensoren bewegt werden, was die zuvor erläuterte Ermittlung der Längsdehnung des Riemens ermöglicht. Die ermittelte Längsdehnung des Riemens repräsentiert dabei die Längsdehnung des Riemens im Zugtrum. Diese ist besonders interessant und/oder repräsentativ. Denn im Zugtrum findet oftmals die größte Belastung und/oder die größte Zugbelastung des Riemens statt. Diese Belastung bzw. die dort erfasste Längsdehnung des Riemens kann deshalb für die weitere Auswertung und/oder für weitere Voraussagen über den Zustand des Riemens vorteilhaft verwendet werden. Allerdings gibt es auch andere Fälle, in denen der Dehnungszustand eines Leertrums des Riemens von Interesse ist. In diesem Fall kann es vorgesehen sein, dass der Referenzabstand zwischen den Markierungsteilen kleiner als eine Trumlänge eines Leertrums ist. Sodann können mittels der Vorrichtung beispielsweise die Längsdehnung des Leertrums, insbesondere aufgrund einer Vorspannung des Riemens, ermittelt werden. Auch dies kann in der Praxis von Interesse sein.A further advantageous embodiment of the device is characterized in that the reference distance is smaller than the smallest strand length of the belt. The second marker part is located behind the first marker part by the reference distance in the circumferential direction of the belt when the belt is in an unloaded state. The smallest strand length of the belt preferably relates to the smallest of the at least one strand length of the at least one tension strand of the belt. However, it is also possible for the device to be designed in such a way that the reference distance is less than a strand length of any desired tension strand of the belt. Thus, the reference distance is determined in such a way that when the belt rotates, there is at least one point in time at which both the first marking part and the second marking part are arranged in the same tight strand. Due to the tensile load, the distance between the two marking parts can be greater than the reference distance. However, this is usually only the case in a single-digit percentage range. It can therefore also be assumed that, even with a tensile load, the requirement is met that both marking parts are arranged at the same time in the same tension strand at least at one point in time during the circulation of the belt. The two marking parts can be moved one after the other through the alternating reference field of the sensors, which enables the previously explained determination of the longitudinal expansion of the belt. The longitudinal stretching of the belt determined represents the longitudinal stretching of the belt in the tight strand. This is particularly interesting and/or representative. This is because the greatest load and/or the greatest tensile load on the belt often takes place in the tight strand. This load or the longitudinal elongation of the belt recorded there can therefore be advantageously used for further evaluation and/or for further predictions about the state of the belt. However, there are other cases where the state of elongation of a slack side of the belt is of interest. In this case it can be provided that the reference distance between the marking parts is smaller than a strand length of a slack strand. The device can then be used, for example, to determine the longitudinal expansion of the slack side, in particular on the basis of a pretensioning of the belt. This can also be of interest in practice.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Referenzabstand maximal 90 %, maximal 80 %, maximal 70 %, maximal 60 % oder maximal 50 % einer Trumlänge des Riemens beträgt. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um die kürzeste Trumlänge und/oder um die Trumlänge des Zugtrums, insbesondere des kürzesten Zugtrums. Durch die Begrenzung des Referenzabstands kann besonders einfach sichergestellt werden, dass die beiden Markierungsteile beim Umlauf des Riemens gleichzeitig in dem entsprechenden Trum mit der Trumlänge angeordnet sind, um die Erfassung des ersten und zweiten Reaktionswechselfelds an dem entsprechenden Trum zu gewährleisten.A further advantageous embodiment of the device is characterized in that the reference distance is at most 90%, at most 80%, at most 70%, at most 60% or at most 50% of a strand length of the belt. This is preferably the shortest strand length and/or the strand length of the tightened strand, in particular the shortest tightened strand. Limiting the reference distance makes it particularly easy to ensure that the two marking parts are arranged simultaneously in the corresponding strand with the strand length as the belt rotates, in order to ensure the detection of the first and second alternating reaction field on the corresponding strand.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass jedes Markierungsteil passiv, insbesondere rein passiv, ausgebildet ist. Jedes der beiden Markierungsteile kann somit als ein passives, ferromagnetisches Markierungsteil ausgebildet sein. Die passive Ausgestaltung des jeweiligen Markierungsteils ist zur Veränderung des Referenzwechselfelds der Sensoren ausreichend, da das ferromagnetische Material des jeweiligen Markierungsteils durch die Anordnung in dem Referenzwechselfeld eine durch Induktion basierte Veränderung des Wechselfelds hervorrufen kann. Keines der beiden Markierungsteile ist deshalb mit weiteren elektronischen Bauteilen gekoppelt. Vielmehr ist es bevorzugt vorgesehen, dass jedes der beiden Markierungsteile vollständig in das Basismaterial des Riemens eingebettet ist, so dass jedes der beiden Markierungsteile vollständig von dem Basismaterial umhüllt ist. Dadurch kann gewährleistet werden, dass jedes der beiden Markierungsteile kontaktfrei zu dem Festigkeitsträger des Riemens und/oder anderen möglichen Bauteilen des Riemens angeordnet ist. Dies bietet wiederum den Vorteil, dass auch bei einer größeren Belastung des Riemens kein Reibeffekt zwischen dem Festigkeitsträger des Riemens und einem der beiden Markierungsteile auftritt. Somit kann effektiv gewährleistet werden, dass keine Reibung und/oder kein Verschleiß des Riemens durch die Einbettung der Markierungsteile in das Basismaterial des Riemens hervorgerufen wird. Der Riemen ist deshalb besonders robust.A further advantageous embodiment of the device is characterized in that each marking part is designed to be passive, in particular purely passive. Each of the two marking parts can thus be designed as a passive, ferromagnetic marking part. The passive configuration of the respective marking part is sufficient for changing the alternating reference field of the sensors, since the ferromagnetic material of the respective marking part can cause an induction-based change in the alternating field due to the arrangement in the alternating reference field. Neither of the two marking parts is therefore coupled to other electronic components. Rather, it is preferably provided that each of the two marking parts is completely embedded in the base material of the belt, so that each of the two marking parts is completely encased by the base material. This can ensure that each of the two marking parts is arranged without contact with the reinforcement of the belt and/or other possible components of the belt. This in turn offers the advantage that even with a greater load on the belt, there is no friction effect between the reinforcement of the belt and one of the two marking parts. It can thus be effectively ensured that no friction and/or wear of the belt is caused by the embedding of the marking parts in the base material of the belt. The belt is therefore particularly robust.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass jedes Markierungsteil als ein stabförmiges Markierungsteil oder als ein folienförmiges Markierungsteil ausgebildet ist. Außerdem ist es bevorzugt vorgesehen, dass sich jedes Markierungsteil mit seiner größten Ausdehnung quer zur Umfangsrichtung des Riemens erstreckt. So kann beispielsweise die Längsachse eines jeden stabförmigen Markierungsteils quer zur Umfangsrichtung angeordnet sein. Bei einem folienförmigen Markierungsteil besteht auch die Möglichkeit, dass die Folie eine größte Ausdehnung in eine Richtung aufweist, die quer zur Umfangsrichtung angeordnet ist. Außerdem ist es bevorzugt vorgesehen, dass sich jedes Markierungsteil von einer Seitenwand zu der gegenüberliegenden Seitenwand des Riemens erstreckt. Jede Seitenwand kann an einer entsprechenden Seitenflanke des Riemens angeordnet sein. Somit kann sich jedes Markierungsteil zumindest im Wesentlichen vollständig in Querrichtung von der einen Seitenwand zu der gegenüberliegenden Seitenwand erstrecken. Es ist jedoch auch möglich, dass eine Erstreckungslänge eines jeden Markierungsteils zwischen 95 % und 70 % des Abstands zwischen den beiden Seitenwänden beträgt. Damit kann effektiv gewährleistet werden, dass jedes Markierungsteil zumindest durch einen kleinen Abstand von der jeweiligen Außenseite nach innen versetzt beabstandet ist. Dadurch kann eine elektromagnetische Beeinflussung der Markierungsteile verhindert und/oder eine Isolierung der Markierungsteile durch das Basismaterial besonders effektiv sichergestellt werden. Jedes Markierungsteil kann beispielsweise einen Durchmesser und/oder eine Stärke von 5 µm bis 0,5 mm aufweisen. Dadurch wird die Steifigkeit des Riemens vernachlässigbar gering beeinflusst.A further advantageous embodiment of the device is characterized in that each marking part is a rod-shaped marking part or is designed as a foil-shaped marking part. In addition, it is preferably provided that each marking part extends at its greatest extent transversely to the circumferential direction of the belt. For example, the longitudinal axis of each rod-shaped marking part can be arranged transversely to the circumferential direction. In the case of a marking part in the form of a film, there is also the possibility that the film has a greatest extent in a direction which is arranged transversely to the circumferential direction. In addition, it is preferably provided that each marking part extends from one side wall to the opposite side wall of the strap. Each sidewall may be located on a corresponding side flank of the belt. Thus, each marking part can extend at least substantially completely in the transverse direction from one side wall to the opposite side wall. However, it is also possible that an extension length of each marking part is between 95% and 70% of the distance between the two side walls. It can thus be effectively ensured that each marking part is offset inwards by at least a small distance from the respective outer side. As a result, an electromagnetic influence on the marking parts can be prevented and/or insulation of the marking parts by the base material can be ensured particularly effectively. Each marking part can have a diameter and/or a thickness of 5 μm to 0.5 mm, for example. This has a negligible effect on the stiffness of the belt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass jedes Markierungsteil vorgefertigt ist. Ein entsprechend vorgefertigtes Markierungsteil kann somit bei der Herstellung des Riemens besonders einfach in das Basismaterial des Riemens eingebettet werden.An advantageous embodiment of the device is characterized in that each marking part is prefabricated. A correspondingly prefabricated marking part can thus be particularly easily embedded in the base material of the belt during manufacture of the belt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass jedes Markierungsteil als gedrucktes Markierungsteil ausgebildet ist. Dabei kann das Markierungsteil durch ein gedrucktes, ferromagnetisches Metall-Markierungsteil gebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass das Markierungsteil durch eine Materialmischung aus ferromagnetischem Material und einem weiteren druckfähigen Material gebildet ist. Bei der Herstellung des Riemens kann jedes Markierungsteil dabei an eine vorgesehene Stelle gedruckt werden, um daraufhin das jeweilige Markierungsteil vollständig in das Gummimaterial einzubetten. Dadurch ist eine besonders einfache und zugleich präzise Einbettung des jeweiligen Markierungsteils in das Gummimaterial möglich.A further advantageous embodiment of the device is characterized in that each marking part is designed as a printed marking part. In this case, the marking part can be formed by a printed, ferromagnetic metal marking part. However, it is also possible for the marking part to be formed from a material mixture of ferromagnetic material and another printable material. During the manufacture of the belt, each marking part can be printed at a designated point in order to then completely embed the respective marking part in the rubber material. As a result, a particularly simple and at the same time precise embedding of the respective marking part in the rubber material is possible.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass jedes Markierungsteil einstückig ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, dass jedes Markierungsteil vollständig von dem Basismaterial im Riemen umgeben eingebettet ist. Durch das Basismaterial kann jedes Markierungsteil somit getrennt zu den weiteren, möglichen Bauteilen im Riemen angeordnet und/oder elektrisch isoliert zu dem restlichen Riemen ausgebildet sein. Die beiden Markierungsteile können durch ihre einstückig Ausgestaltung getrennt, und zwar vorzugsweise in dem Referenzabstand zueinander, angeordnet sein.A further advantageous embodiment of the device is characterized in that each marking part is designed in one piece. This allows each marking part to be completely embedded in the belt surrounded by the base material. Due to the base material, each marking part can thus be arranged separately from the other possible components in the belt and/or be electrically insulated from the rest of the belt. The two marking parts can be arranged separately due to their one-piece design, specifically preferably at the reference distance from one another.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Markierungsteil und das zweite Markierungsteil zumindest indirekt miteinander verbunden ausgebildet sind. Zwischen dem ersten und dem zweiten Markierungsteil können sich dabei Verbindungsstege, beispielsweise in Umfangsrichtung, erstrecken. Durch diese Verbindungsstege können das erste und zweite Markierungsteil eine mechanisch feste Verbindung zueinander aufweisen. Die Verbindungsstege sind vorzugsweise elektrisch isolierend ausgebildet. Das erste und zweite Markierungsteil sowie die Verbindungsstege können in Form eines rechteckigen Rahmens angeordnet sein. Dadurch kann der Referenzabstand zwischen den beiden Markierungsteilen in Umfangsrichtung besonders sicher gewährleistet werden. So kann der entsprechende Rahmen mit dem ersten und zweiten Markierungsteil sowie den Verbindungsstegen in das Basismaterial eingebettet werden, um daraufhin das Basismaterial beispielsweise zu vulkanisieren. Durch die Verbindungsstege kann der Referenzabstand aufrechterhalten werden. Der Referenzabstand zwischen dem ersten und zweiten Markierungsteil in unbelastetem Zustand des Riemens kann also besonders sicher gewährleistet werden. Die Verbindungsstege können elektrisch isolierend oder elektrisch leitend ausgebildet sein. Auch bei einer elektrisch leitenden Ausgestaltung der Verbindungsstege wurde in der Praxis festgestellt, dass jedes der beiden Markierungsteile eine jeweils erkennbare, zugehörige Veränderung des Referenzmagnetfelds hervorruft, was zu dem ersten bzw. zweiten Reaktionswechselfeld führt. Es ist deshalb auch möglich, dass das erste und zweite Markierungsteil sowie die beiden Verbindungsstege als verbundener und/oder einstückiger Rahmen ausgebildet sind.A further advantageous embodiment of the device is characterized in that the first marking part and the second marking part are connected to one another at least indirectly. Connecting webs can extend between the first and the second marking part, for example in the circumferential direction. These connecting webs enable the first and second marking parts to have a mechanically fixed connection to one another. The connecting webs are preferably designed to be electrically insulating. The first and second marking parts as well as the connecting webs can be arranged in the form of a rectangular frame. As a result, the reference distance between the two marking parts in the circumferential direction can be guaranteed in a particularly reliable manner. Thus, the corresponding frame with the first and second marking part and the connecting webs can be embedded in the base material in order to then vulcanize the base material, for example. The reference distance can be maintained by the connecting webs. The reference distance between the first and second marking parts when the belt is in the unloaded state can therefore be ensured in a particularly reliable manner. The connecting webs can be designed to be electrically insulating or electrically conductive. Even with an electrically conductive design of the connecting webs, it was found in practice that each of the two marking parts causes a recognizable, associated change in the reference magnetic field, which leads to the first and second alternating reaction field. It is therefore also possible for the first and second marking part and the two connecting webs to be designed as a connected and/or one-piece frame.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Auswerteeinheit konfiguriert ist, basierend auf einer Historie ermittelter Längsdehnungen des Riemens im Vergleich zu vorbestimmten Grenzwerten, eine Restlebensdauer des Riemens zu ermitteln. So kann die Auswerteeinheit ausgebildet sein, zeitlich hintereinander mehrere Längsdehnungen zu ermitteln. Die Ermittlung kann dabei in festen Abständen erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Ermittlung getriggert durch die Erfassung des zweiten Reaktionswechselfelds erfolgt. Die erfassten Längsdehnungen können von der Auswerteeinheit gespeichert sein. Basierend auf diesen ermittelten Längsdehnungen kann die Auswerteeinheit deshalb dazu konfiguriert sein, die Restlebensdauer des Riemens zu ermitteln. Eine entsprechend ermittelte Restlebensdauer kann dazu dienen, die Wartungsintervalle und/oder den Austausch des Riemens vorausschauend zu planen.A further advantageous embodiment of the device is characterized in that the evaluation unit is configured to determine a remaining service life of the belt based on a history of determined longitudinal elongations of the belt compared to predetermined limit values. The evaluation unit can be designed in this way, chronologically behind to determine several longitudinal strains. The determination can take place at fixed intervals. However, it is also possible for the determination to be triggered by the detection of the second alternating reaction field. The detected longitudinal expansions can be stored by the evaluation unit. Based on these determined longitudinal strains, the evaluation unit can therefore be configured to determine the remaining service life of the belt. A correspondingly determined remaining service life can be used to plan the maintenance intervals and/or the replacement of the belt in advance.
Vorgesehen ist außerdem ein Verfahren zur Ermittlung einer Längsdehnung eines Riemens. Der Riemen weist eine vorbestimmte Längssteifigkeit, eine Antriebsvorrichtung, eine Übertragungsvorrichtung und eine Auswerteeinheit auf. Die Antriebsvorrichtung weist mehrere Riemenscheiben auf. Die Auswerteeinheit kann mit der Übertragungsvorrichtung kombiniert ausgebildet sein. Der Riemen weist ein Basismaterial, einen Festigkeitsträger, ein erstes ferromagnetisches Markierungsteil und ein zweites ferromagnetisches Markierungsteil auf. Das Basismaterial kann beispielsweise, zumindest teilweise aus Gummimaterial oder Polyurethanmaterial gebildet sein. Vorzugsweise ist das Basismaterial aus Gummimaterial. Der Riemen läuft in einer Umfangsrichtung des Riemens ringförmig um. Außerdem umschlingt der Riemen die Riemenscheiben jeweils zumindest teilweise. Der Riemen wird von der Antriebsrichtung in Umfangsrichtung angetrieben. Der Festigkeitsträger des Riemens ist als ein durchgängiger, in Umfangsrichtung schraubenförmig gewendelter Cord ausgebildet und in das Basismaterial des Riemens eingebettet. Das erste Markierungsteil und das zweite Markierungsteil sind jeweils in das Basismaterial eingebettet und/oder an dem Basismaterial befestigt. Die Übertragungsvorrichtung erzeugt ein erstes und ein zweites elektromagnetisches Wechselfeld, die jeweils als Referenzwechselfeld bezeichnet werden. Das erste ferromagnetische Markierungsteil verändert die Referenzwechselfelder in ein erstes Reaktionswechselfeld, wenn das Referenzwechselfeld auf das erste ferromagnetische Markierungsteil einwirkt. Das zweite ferromagnetische Markierungsteil verändert das Referenzwechselfeld in ein zweites Reaktionswechselfeld, wenn das Referenzwechselfeld auf das zweite ferromagnetische Markierungsteil einwirkt. Das zweite Markierungsteil ist in einem vorbestimmten Referenzabstand in einem unbelasteten Zustand des Riemens in Umfangsrichtung hinter dem ersten Markierungsteil angeordnet. Die Übertragungsvorrichtung ist kontaktfrei zu dem Riemen derart angeordnet, so dass das erste Markierungsteil und das zweite Markierungsteil mittels des Riemens nacheinander an der Übertragungsvorrichtung vorbeigeführt und durch das Referenzwechselfeld hindurchgeführt werden, was in einem Einwirken des Referenzwechselfelds nacheinander auf das erste Markierungsteil und das zweite Markierungsteil resultiert. Die Übertragungsvorrichtung erfasst außerdem ein erstes Reaktionswechselfeld und eine zugehörige erste Erfassungszeit ausgebildet, wenn das erste Markierungsteil an der Übertragungsvorrichtung vorbeigeführt wird. Außerdem erfasst ist die Übertragungsvorrichtung ein zweites Reaktionswechselfeld und eine zugehörige zweite Erfassungszeit, wenn das zweite Markierungsteil an der Übertragungsvorrichtung vorbeigeführt wird. Die Vorrichtung ermittelt eine Riemengeschwindigkeit des Riemens in Umfangsrichtung basierend auf dem ersten Reaktionswechselfeld oder dem zweiten Reaktionswechselfeld. Die Auswerteeinheit ermittelt eine Längsdehnung des Riemens basierend auf dem Referenzabstand, der Riemengeschwindigkeit, der ersten Erfassungszeit und der zweiten Erfassungszeit. Dabei ist das Verfahren durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet:
- a) Kalibrierung der Sensoren in der Übertragungsvorrichtung auf einen Abstand in Umfangsrichtung des Riemens, wobei die Sensoren in dem Abstand im unbelasteten Zustand des Riemens deckungsgleich mit dem Referenzabstand des ersten ferromagnetischen Markierungsteils und des zweiten ferromagnetischen Markierungsteil angeordnet werden. Mit anderen Worten gesagt können die Sensoren in ihrem Abstand zueinander in Umfangsrichtung des Riemens verstellt werden, sodass im kalibrierten Zustand der Abstand der Sensoren dem Referenzabstand der ferromagnetischen Markierungen im unbelasteten Zustand entspricht. Der Kalibrierungsvorgang kann sowohl bei stillstehendem Riementrieb als auch während des Betriebes erfolgen, solange keine Leistung durch den Riemen übertragen wird.
- b) Detektion einer ersten Erfassungszeit des ersten Sensors zum Zeitpunkt einer maximalen Veränderung des Referenzwechselfelds durch das erste Reaktionswechselfeld des ersten Markierungsteils. Mit anderen Worten gesagt erfasst der erste Sensor zu dem Zeitpunkt des Durchgangs des ersten Markierungsteils ein verändertes Reaktionswechselfeld, welches als erste Erfassungszeit des ersten Sensors definiert ist.
- c) Detektion einer ersten Erfassungszeit des zweiten Sensors zum Zeitpunkt einer maximalen Veränderung des Referenzwechselfelds durch das erste Reaktionswechselfeld des ersten Markierungsteils. Mit anderen Worten gesagt erfasst der zweite Sensor zu dem Zeitpunkt des Durchgangs des ersten Markierungsteils ein verändertes Reaktionswechselfeld, welches als erste Erfassungszeit des zweiten Sensors definiert ist.
- d) Detektion einer zweiten Erfassungszeit des ersten Sensors zum Zeitpunkt einer maximalen Veränderung des Referenzwechselfelds durch das zweite Reaktionswechselfeld des zweiten Markierungsteils. Mit anderen Worten gesagt erfasst der erste Sensor zu dem Zeitpunkt des Durchgangs des zweiten Markierungsteils ein verändertes Reaktionswechselfeld, welches als zweite Erfassungszeit des ersten Sensors definiert ist.
- e) Detektion einer zweiten Erfassungszeit des zweiten Sensors zum Zeitpunkt einer maximalen Veränderung des Referenzwechselfelds durch das zweite Reaktionswechselfeld des zweiten Markierungsteils. Mit anderen Worten gesagt erfasst der zweite Sensor zu dem Zeitpunkt des Durchgangs des zweiten Markierungsteils ein verändertes Reaktionswechselfeld, welches als zweite Erfassungszeit des zweiten Sensors definiert ist.
- f) Ermittlung der Riemengeschwindigkeit des Riemens in Umfangsrichtung basierend auf einer Laufzeit des ersten oder zweiten Reaktionswechselfelds über den Abstand der Sensoren. Mit anderen Worten gesagt wird durch Messung der Laufzeit eines der beiden Markierungsteile über die bekannte Strecke zwischen dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor die Geschwindigkeit des Riemens ermittelt.
- g) Ermittlung einer Längsdehnung des Riemens durch Erfassung der Abweichung des Messabstandes vom Referenzabstand aus einer ermittelten Laufzeitveränderung des zweiten gegenüber des ersten Reaktionswechselfeldes über den Abstand der Sensoren. Mit anderen Worten gesagt wird eine Längung des Riemens über einen historischen Abgleich der Laufzeit zwischen dem zweiten Markierungselement und dem ersten Markierungselement an einem der Sensoren ermittelt.
- h) Ermittlung der Betriebskraft des Riemens unter Verwendung der Längssteifigkeit und der ermittelten Längsdehnung des Riemens. Mit anderen Worten gesagt kann durch Kenntnis der Längssteifigkeit des Riemens mit Multiplikation der ermittelten relativen Längsdehnung die Zugkraft im Riementrum ermittelt werden.
- a) Calibration of the sensors in the transmission device at a distance in the circumferential direction of the belt, the sensors being arranged at the distance in the unloaded state of the belt congruent with the reference distance of the first ferromagnetic marking part and the second ferromagnetic marking part. In other words, the distance between the sensors can be adjusted in the circumferential direction of the belt, so that in the calibrated state the distance between the sensors corresponds to the reference distance of the ferromagnetic markings in the unloaded state. The calibration process can be carried out both when the belt drive is at a standstill and during operation, as long as no power is being transmitted through the belt.
- b) Detection of a first detection time of the first sensor at the time of a maximum change in the reference alternating field by the first alternating reaction field of the first marking part. In other words, at the point in time at which the first marking part passes through, the first sensor detects a changed alternating reaction field, which is defined as the first detection time of the first sensor.
- c) Detection of a first detection time of the second sensor at the time of a maximum change in the reference alternating field by the first alternating reaction field of the first marking part. In other words, at the point in time at which the first marking part passes through, the second sensor detects a changed alternating reaction field, which is defined as the first detection time of the second sensor.
- d) Detection of a second detection time of the first sensor at the time of a maximum change in the reference alternating field by the second alternating reaction field of the second marking part. In other words, at the point in time at which the second marking part passes through, the first sensor detects a changed alternating reaction field, which is defined as the second detection time of the first sensor.
- e) Detection of a second detection time of the second sensor at the time of a maximum change in the reference alternating field by the second alternating reaction field of the second marking part. In other words, at the point in time at which the second marking part passes through, the second sensor detects a changed alternating reaction field, which is defined as the second detection time of the second sensor.
- f) determining the belt speed of the belt in the circumferential direction based on a running time of the first or second alternating reaction field over the distance between the sensors. In other words, the speed of the belt is determined by measuring the running time of one of the two marking parts over the known distance between the first sensor and the second sensor.
- g) Determination of a longitudinal elongation of the belt by detecting the deviation of the measurement distance from the reference distance from a determined runtime change of the second versus the first alternating reaction field over the distance of the sensors. In other words, an elongation of the belt is determined via a historical comparison of the running time between the second marking element and the first marking element on one of the sensors.
- h) Determination of the operating force of the belt using the longitudinal stiffness and the determined longitudinal elongation of the belt. In other words, by knowing the longitudinal stiffness of the belt by multiplying the determined relative longitudinal expansion, the tensile force in the belt strand can be determined.
Es erweist sich als besonders vorteilhaft, dass das erfindungsgemäße Verfahren die Messung der Längsdehnung des Riemens als Repräsentant für die Kraft mit einer hohen Messgenauigkeit und einer redundanten Messwertaufnahme ermöglicht.It has proven to be particularly advantageous that the method according to the invention enables the longitudinal elongation of the belt to be measured as a representative of the force with a high degree of measurement accuracy and a redundant recording of measured values.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
-
1 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung in einer schematischen Ansicht. -
2 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines zeitlichen Verlaufs einer mittleren Feldstärke zu den Zeitpunkten T1A, T2A, T1 B und T2B.
-
1 shows an advantageous embodiment of the device in a schematic view. -
2 FIG. 12 shows an exemplary embodiment of an average field strength over time at times T1A, T2A, T1B and T2B.
In der
Der Riemen 4 weist ein Basismaterial und mindestens einen Festigkeitsträger auf. Rein beispielhaft wird im Folgenden davon ausgegangen, dass der Riemen 4 einen Festigkeitsträger aufweist. Das Basismaterial kann beispielsweise teilweise oder vollständig von Gummimaterial oder teilweise oder vollständig von Polyurethanmaterial gebildet sein. Andere Materialien für das Basismaterial können jedoch auch vorgesehen sein. Vorzugsweise ist das Basismaterial 16 elektrisch isolierend ausgebildet. Der Festigkeitsträger ist als ein durchgängiger in Umfangsrichtung U schraubenförmig gewendelter Cord in das Basismaterial eingebettet. Der Festigkeitsträger dient zur Übertragung von Kräften in Umfangsrichtung U des Riemens 4. Der Festigkeitsträgerkann beispielsweise von einem metallischen Draht oder von einem Kunststofffilamentstrang, wie beispielsweise einem Kunststofffaserstrang aus Polyamid gebildet sein. Die einzelnen Windungen des den Festigkeitsträger bildenden Cords in Querrichtung des Riemens 4 können verteilt zueinander angeordnet sein. Jede der Windungen erstreckt sich dabei in Umfangsrichtung U.The
Der Riemen 4 weist außerdem ein erstes ferromagnetisches Markierungsteil 20 sowie ein zweites ferromagnetisches Markierungsteil 22 auf. Das erste ferromagnetische Markierungsteil 20 wird auch kurz als erstes Markierungsteil 20 bezeichnet. Das zweite ferromagnetische Markierungsteil 22 wird auch kurz als zweites Markierungsteil 22 bezeichnet. Das erste Markierungsteil 20 und das zweite Markierungsteil 22 sind jeweils in das Basismaterial des Riemens 4 eingebettet. Dabei können die beiden Markierungsteile 20, 22 oberhalb des Festigkeitsträgers in das Basismaterial eingebettet sein. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass die beiden Markierungsteile 20, 22 unterhalb des Festigkeitsträgers in das Basismaterial eingebettet ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass die beiden Markierungsteile 20, 22 auf einer Außenseite 44 des Riemens 4 angeordnet sind. Bei der Außenseite 44 kann es sich beispielsweise um den sogenannten Rücken des Riemens 4 handeln.The
Jeder der beiden ferromagnetischen Markierungsteile 20, 22 kann vollständig oder zumindest teilweise von ferromagnetischem Material und/oder Stoff gebildet sein. Beispielsweise sind Eisen, Nickel oder Kobalt Stoffe mit ferromagnetischen Eigenschaften. In der Praxis werden jedoch häufig Legierungen mit ferromagnetischen Eigenschaften verwendet. Entsprechende Legierungen können beispielsweise ALNiCo-, SmCo- oder NiFeCo-Legierungen sein. Bei jedem der beiden Markierungsteile 20, 22 kann es sich deshalb beispielsweise um ein ferromagnetisches Metallmarkierungsteil oder um ein ferromagnetisches Legierungsmetallmarkierungsteil handeln.Each of the two
In einem unbelasteten Zustand des Riemens 4, wenn also keine Zugkraft in Umfangsrichtung auf den Riemen 4 wirkt, ist das zweite Markierungsteil 22 in einem vorbestimmten Referenzabstand R in Umfangsrichtung U hinter dem ersten Markierungsteil 20 angeordnet. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um den mittleren Abstand zwischen den beiden Markierungsteilen 20, 22 in dem unbelasteten Zustand des Riemens 4.In an unloaded state of the
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass jede der beiden Markierungsteile 20, 22 als ein stabförmiges Markierungsteil 20, 22 ausgebildet ist. Jedes der beiden Markierungsteile 20, 22 kann sich also in Querrichtung von einer ersten Seitenwand des Riemens 4 zu einer gegenüberliegenden Seitenwand des Riemens 4 erstrecken. Bevorzugt ist es jedoch vorgesehen, dass jeder der beiden Markierungsteile 20, 22 kürzer als der Abstand in Querrichtung zwischen den beiden Seitenwänden ist. Dadurch kann gewährleistet werden, dass jeder der beiden Markierungsteile 20, 22 vollständig in das Basismaterial des Riemens 4 eingebettet ist.It is preferably provided that each of the two marking
Außerdem ist es bevorzugt vorgesehen, dass das zweite Markierungsteil 22 parallel zu dem ersten Markierungsteil 20 angeordnet ist. Dadurch kann ein konstanter Referenzabstand R zwischen den beiden Markierungsteilen 20, 22 gewährleistet werden. Der Referenzabstand R zwischen den beiden Markierungsteilen 20, 22 liegt jedoch vorzugsweise nur im unbelasteten Zustand des Riemens vor. Im Betrieb des Riemens 4 wirken auf den Riemen 4 Zugkräfte in Umfangsrichtung U, was eine Dehnung des Riemens 4 in Umfangsrichtung U hervorruft. Dadurch vergrößert sich der Abstand zwischen dem ersten Markierungsteil 20 und dem zweiten Markierungsteil 22 auf einen Messabstand M, der größer als der Referenzabstand R ist. Der Quotient aus dem Messabstand M und dem Referenzabstand R ist dabei repräsentativ für die Längsdehnung des Riemens. Denn die Längsdehnung des Riemens ist eine relative Dehnung des Riemens 4. Vorzugsweise ist die Längsdehnung des Riemens durch das Verhältnis von dem Messabstand M zu dem Referenzabstand R bestimmt. Insbesondere wenn das erste und zweite Markierungsteil 20, 22 in dem Basismaterial des Riemens 4 eingebettet sind, ist eine Erfassung der beiden Markierungsteile 20, 22 nur indirekt möglich.In addition, it is preferably provided that the
Die Vorrichtung, dargestellt in
Sensor A 12 und Sensor B 13 sind in einem vorbestimmten Abstand A von dem Riemen 4 beabstandet angeordnet. So können Sensor A 12 und Sensor B 13 beispielweise in einem Abstand A zwischen 1 mm und 50 cm zu einem Zugtrum 52 des Riemens 4 angeordnet sein. Dabei können Sensor A 12 und Sensor B den Rücken bzw. der Außenseite 44 des Riemens 4 zugewandt sein. Durch den zuvor genannten, vorbestimmten Abstand A wird besonders einfach gewährleistet, dass Sensor A 12 und Sensor B 13 kontaktfrei an dem Trum 32, insbesondere dem Zugtrum 52, des Riemens 4 angeordnet sind.
Weiterhin sind Sensor A 12 und Sensor B 13 in einem verstellbaren Abstand S einander beabstandet angeordnet. Die Einstellung des Abstandes S ermöglicht die Kalibrierung der Vorrichtung 2, indem der Abstand S auf den Referenzabstand R zwischen dem ersten und zweiten Markierungsteil 20,22 eingestellt wird. Die Kalibrierung ist erfolgt, sobald Sensor A 12 die zweite Erfassungszeit T2A sensiert, während der Transmitter B 13 gleichzeitig die erste Erfassungszeit T1B sensiert. Durch Arretierung von Sensor A 12 und/oder Sensor B 13 ist der Abstand S unveränderlich und repräsentiert den Referenzabstand R als Berechnungsgrundlage der Dehnung, während der dynamischen Veränderung des Abstandes M des ersten und zweiten Markierungsteils 20, 22. Die Kalibrierung kann sowohl im Stillstand als auch während des dynamischen Betreibens des Riemens 4 durchgeführt werden, solange keine Leistung durch den Riemen übertragen wird. Sensor A 12 und Sensor B 13 sind zum Erzeugen eines ersten und zweiten elektromagnetischen Wechselfelds, das als das Referenzwechselfeld 26 bezeichnet wird, ausgebildet. Das Referenzwechselfeld 26 ist in
Das erste ferromagnetische Markierungsteil 20 ist zur Veränderung des Referenzwechselfelds 26 in das erste Reaktionswechselfeld ausgebildet, wenn das Referenzwechselfeld 26auf das erste ferromagnetische Markierungsteil 20, oder umgekehrt, einwirkt. Durch die Wechselwirkung zwischen dem Referenzwechselfeld 26 und dem ersten Markierungsteil 20 entsteht also aus dem Referenzwechselfeld 26 das erste Reaktionswechselfeld. Dies weist eine Veränderung gegenüber dem ursprünglichen Referenzwechselfeld 26 auf. Das Gleiche gilt für das zweite ferromagnetische Markierungsteil 22, welches zur Veränderung des Referenzwechselfelds 26 in das zweite Reaktionswechselfeld ausgebildet ist, wenn das Referenzwechselfeld 26 auf das zweite ferromagnetische Markierungsteil 22, oder umgekehrt, einwirkt.The first
Wie zuvor erläutert, werden das erste Markierungsteil 20 und das zweite Markierungsteil 22 nacheinander an Sensor A 12 und Sensor B 13 vorbeigeführt, so dass zunächst das erste Markierungsteil 20 durch die Wechselwirkung mit dem Referenzwechselfeld 26 das erste Reaktionswechselfeld hervorruft. Sensor A 12 ist zur Erfassung des ersten Reaktionswechselfelds und einer zugehörigen ersten Erfassungszeit T1A ausgebildet, wenn das erste Markierungsteil 20 an dem Sensor A 12 vorbeigeführt wird. Dies gilt ebenso für Sensor B 13 und das zugehörige Signal der ersten Erfassungszeit T1B. Das zweite Markierungsteil 22 ist durch die Wechselwirkung mit dem Referenzwechselfeld 26 zur Ausbildung des zweiten Reaktionswechselfeldes ausgebildet, wenn das zweite Markierungsteil 22 an Sensor A 12 oder Sensor B 13 vorbeigeführt wird. Sensor A 12 ist zur Erfassung einer zugehörigen zweiten Erfassungszeit T2A ausgebildet. Dies gilt ebenso für Sensor B 13 und das zugehörige Signal der zweiten Erfassungszeit T2B. In der
Das zweite ferromagnetische Markierungsteil 22 ist zur Veränderung des Referenzwechselfelds 26 in das zweite Reaktionswechselfeld ausgebildet, wenn das Referenzwechselfeld 26 auf das zweite Markierungsteil 22, oder umgekehrt, einwirkt. Durch die Wechselwirkung zwischen dem Referenzwechselfeld 26 und dem zweiten Markierungsteil 22 entsteht also aus dem Referenzwechselfeld 26 das zweite Reaktionswechselfeld. Dies weist eine Veränderung gegenüber dem Referenzwechselfeld 26 auf. Eine entsprechende Veränderung im Bereich 30 in der
Die Vorrichtung 2 ist außerdem dazu konfiguriert, die Riemengeschwindigkeit des Riemens 4 in Umfangsrichtung U basierend auf dem ersten Reaktionswechselfeld oder dem zweiten Reaktionswechselfeld zu ermitteln. Dazu können Sensor A 12 und Sensor B 13 als ein magnetoresistiver Sensor ausgebildet sein oder diesen aufweisen. Somit sind Sensor A 12 und Sensor B 13 der Vorrichtung 2 dazu ausgebildet, die Riemengeschwindigkeit des Riemens 4 in Umfangsrichtung U basierend auf dem ersten Reaktionswechselfeld oder dem zweiten Reaktionswechselfeld zu ermitteln. Die Geschwindigkeitsberechnung erfolgt nach folgender, in der Auswerteeinheit 14 hinterlegter Formel. Die Berechnung ist exemplarisch anhand der Signalermittlung an Sensor A 12 aufgeführt. Es gilt hierfür ebenso die zuvor beschriebene redundante Messung anhand des zweiten Markierungsteils 22 in Verbindung mit Sensor A 12 und Sensor B 13.
Sensor A 12 und Sensor B 13 sind mit der Auswerteeinheit 14, insbesondere über eine Signalleitung, gekoppelt. Dadurch stehen der Auswerteeinheit die von Sensor A 12 und Sensor B 13 erfassten Messgrößen zur Verfügung. Die Auswerteeinheit 14 ist dazu konfiguriert, eine Längsdehnung des Riemens 4 basierend auf dem Referenzabstand R, der Riemengeschwindigkeit, der zweiten Erfassungszeit T2A an Sensor A 12 und der ersten Erfassungszeit T1A an Sensor A 12 oder der zweiten Erfassungszeit T2B an Sensor B 13 und der ersten Erfassungszeit T1 B an Sensor B 13 zu ermitteln. Dazu kann die folgende Formel in der Auswerteeinheit 14 hinterlegt sein. Die Auswerteeinheit 14 kann zur Auswertung der Formel ausgebildet sein. Es gilt hierfür ebenso die zuvor beschriebene redundante Messung an Sensor B 13.
Weiterhin kann unter Verwendung der Längssteifigkeit des Riemens die Betriebskraft des Riemens ermittelt werden. Die Längssteifigkeit des Riemens kann als Materialkonstante in der Auswerteeinheit hinterlegt sein. Die Längssteifigkeit kann für jede Riemenspezifikation und Dimension individuell ermittelt werden, beispielsweise über einen Zugversuch, wobei der aufgebrachten Kraft eine Dehnung zugeordnet wird.Furthermore, using the longitudinal stiffness of the belt, the operating force of the belt can be determined. The longitudinal stiffness of the belt can be stored in the evaluation unit as a material constant. The longitudinal stiffness can be determined individually for each belt specification and dimension, for example by means of a tensile test, in which an elongation is assigned to the applied force.
Die ermittelte Längssteifigkeit des Riemens kann zur Ermittlung der Betriebskraft des Riemens mit der relativen Dehnung des Riemens gemäß folgender Formel multipliziert werden:
Wie es beispielhaft aus der
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „ein“ oder „eine“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.Additionally, it should be noted that "comprising" does not exclude other elements or steps, and "a" or "an" does not exclude a plurality. Furthermore, it should be pointed out that features that have been described with reference to one of the above exemplary embodiments can also be used in combination with other features of other exemplary embodiments described above. Any reference signs in the claims should not be construed as limiting.
BezugszeichenlisteReference List
- AA
- AbstandDistance
- HH
- mittlere Feldstärkemean field strength
- MM
- Messabstandmeasuring distance
- RR
- Referenzabstandreference distance
- SS
- Abstand von Sensor A und Sensor BDistance of sensor A and sensor B
- T1AT1A
- erste Erfassungszeit an Sensor Afirst detection time at sensor A
- T1BT1B
- erste Erfassungszeit an Sensor Bfirst acquisition time at sensor B
- T2AT2A
- zweite Erfassungszeit an Sensor Asecond acquisition time at sensor A
- T2BT2B
- zweite Erfassungszeit an Sensor Bsecond acquisition time at sensor B
- Uu
- Umfangsrichtungcircumferential direction
- WW
- Trumlängespan length
- 22
- Vorrichtungcontraption
- 44
- Riemenbelt
- 66
- Antriebsvorrichtungdrive device
- 88th
- Riemenscheibepulley
- 1010
- Riemenscheibepulley
- 1212
- Sensor ASensor A
- 1313
- Sensor BSensor B
- 1414
- Auswerteeinheitevaluation unit
- 2020
- erste Markierungsteilfirst marking part
- 2222
- zweites Markierungsteilsecond marking part
- 2626
- Referenzwechselfeld erste Veränderung der Feldstärke anAlternating reference field indicates the first change in field strength
- 2828
- Sensor A erste Veränderung der Feldstärke anSensor A shows the first change in field strength
- 2929
- Sensor B zweite Veränderung der Feldstärke anSensor B shows a second change in field strength
- 3030
- Sensor A zweite Veränderung der Feldstärke anSensor A second change in field strength
- 3131
- Sensor BSensor B
- 3232
- Trumdrum
- 4444
- Außenseiteoutside
- 5050
- Sensor-Auswerteeinheitsensor evaluation unit
- 5252
- Zugtrumtightening strand
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102018215478 A1 [0005]DE 102018215478 A1 [0005]
Claims (14)
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PCT/DE2021/200263 WO2022156848A1 (en) | 2021-01-20 | 2021-12-15 | Device and method for determining a linear expansion of a belt |
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Family Applications (1)
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-
2021
- 2021-01-20 DE DE102021200478.4A patent/DE102021200478A1/en active Pending
- 2021-12-15 WO PCT/DE2021/200263 patent/WO2022156848A1/en active Application Filing
Patent Citations (1)
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