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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Riemenanlage gemäß dem Patentanspruch 1, einen Riemen zur Verwendung in einer derartigen Riemenanlage gemäß dem Patentanspruch 14 sowie eine Sensoreinheit zur Verwendung in einem derartigen Riemen gemäß dem Patentanspruch 15.
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Zum Transport von insbesondere losem Fördergut wie zum Beispiel Schüttgut wie zum Beispiel in Form von Steinen, Erz, Kohle, Getreide, Granulat und dergleichen im Bergbau, in der Industrie und auf den Transportwegen werden häufig Förderbänder eingesetzt, welche auch als Transportbänder bezeichnet werden können. Derartige Förderbänder werden endlos geschlossen in einer Förderbandanlage bzw. in einer Transportbandanlage verwendet. Die Förderbänder bestehen üblicherweise zumindest im Wesentlichen aus einem flexiblen Material wie zum Beispiel aus einem elastomeren Material wie zum Beispiel aus vulkanisiertem Kautschuk, auch Gummi genannt, in welches in der Zugrichtung, Transportrichtung bzw. Bewegungsrichtung verlaufend Zugträger bzw. Festigkeitsträger zur Übertragung der Zugkräfte eingebettet sind. Derartige Zugträger können bei Förderbändern sein, welche vergleichsweise große bzw. schwere Lasten zu fördern haben, insbesondere Stahlseile sein, wobei für kleinere Anwendungen auch textile Flächengebilde als Zugträger üblich sind.
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Derartige Förderanlagen, welche auch als Förderer bezeichnet werden können, erstrecken sich üblicherweise zumindest im Wesentlichen in der horizontalen Ebene, sodass die einzelnen Komponenten bzw. Anlagenteile der Förderanlage auf einem Untergrund angeordnet sind. Zu den Komponenten einer Förderanlage, welche auch als Anlagenteile bezeichnet werden können, gehört üblicherweise wenigstens eine Antriebsrolle, welche mittels eines Antriebs rotatorisch betrieben werden kann, und am gegenüberliegenden Ende der Förderanlage wenigstens eine Umlenkrolle. Das Förderband wird endlos geschlossen und gespannt um die Antriebsrolle und um die Umlenkrolle gelegt, sodass der obere Bereich des Förderbandes, welcher auch als Obertrum bezeichnet werden kann, mittels des Antriebs der Antriebsrolle in die eine Richtung und der untere Bereich des Förderbandes, welcher auch als Untertrum bezeichnet werden kann, in die entgegengesetzte Richtung bewegt werden kann.
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Zwischen der Antriebsrolle und der Umlenkrolle werden üblicherweise zahlreiche Laufrollen angeordnet, welche das Obertrum bzw. das Untertrum des Förderbandes in der vertikalen Richtung von unten abstützen. Derartige Laufrollen können auch als Tragrollen bezeichnet werden. Üblicherweise werden beim Obertrum des Förderbandes in der Querrichtung mehrere und insbesondere drei Laufrollen nebeneinander angeordnet und dabei die äußeren Laufrollen zur horizontalen Ebene schräg gestellt. Hierdurch ergibt sich eine gemuldete Form des Obertrums des Förderbandes, sodass das lose Schüttgut in der Querrichtung seitlich in einem gewissen Maße auf der Oberfläche der Oberseite des Förderbandes gehalten werden kann.
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Derartige Förderanlagen können beispielsweise im Bergbau Untertage oder in offenen Minen eingesetzt werden, um zum Beispiel die abgebauten Rohstoffe in Form von Steinkohle, Eisenerz, Kupfererz und dergleichen wie zuvor beschrieben zu transportieren. Die Förderanlagen können sich dabei über zig Kilometer erstrecken, sodass Längen von geschlossenen Förderbändern bis zu 40 km Länge bei mittelgroßen Förderanlagen zum Beispiel bei offenen Minen und dergleichen üblich sein können. Derartige Förderanlagen können, bei einem Abstand zwischen den einzelnen Laufrollen in der Lauf- bzw. Bewegungsrichtung des endlos geschlossenen Förderbandes von üblicherweise ca. 0,7 m, beispielsweise bis zu ca. 125.000 Laufrollen aufweisen.
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Da derartige Fördergüter häufig spitz und scharfkantig ausgebildet sind, können diese Fördergüter beim Transport und insbesondere durch ihr Aufschlagen auf der Oberfläche der Oberseite des Förderbandes dort zu Beschädigungen des flexiblen Materials des Förderbandes führen. Hierdurch kann das elastomere Material des Förderbandes punktuell abgetragen und hierdurch geschwächt werden. Es kann sogar zu Durchbrüchen bis zur Unterseite des Förderbandes kommen. Zunehmende Beschädigungen können dabei bis zu den Zugträgern reichen und auch diese beschädigen. Durch derartige Beschädigungen können auch die Zugträger in der Längsrichtung durchtrennt werden. Auch können die Zugträger als Stahlseile durch Korrosion beschädigt werden, wenn das flexible Material die Zugträger nicht mehr vor äußeren Einflüssen wie zum Beispiel Witterungseinflüssen wie zum Beispiel vor Feuchtigkeit schützen kann.
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Derartige Beschädigungen können zum Beispiel durch ein Zerreißen des Förderbands in der Querrichtung und bzw. oder durch sich in der Längsrichtung erstreckende Schlitze durch das flexible Material des Förderbandes hindurch zu einem Ausfall der Förderanlage führen. Dies kann zu einem Verlust des Fördergutes, welches sich zu diesem Zeitpunkt auf dem Obertrum des Förderbandes befindet, sowie zu entsprechenden Umweltschäden führen. Auch kann die Anschaffung und Montage eines neuen Förderbandes Aufwand und Kosten verursachen. Insbesondere können aber durch den Stillstand der Förderanlage und gegebenenfalls ein hierdurch verursachten Stillstand zum Beispiel der gesamten Mine, der gesamten Produktionsanlage, des gesamten Hafenterminals, des gesamten Güterbahnhofs und dergleichen sehr hohe Kosten durch den Ausfall der entsprechenden Produktions- bzw. Transportkapazitäten entstehen. Zu beachten ist ferner, dass derartige Förderbänder üblicherweise über einen längeren Zeitraum segmentweise hergestellt, an den Einsatzort transportiert und dort endlos geschlossen werden müssen, was einen entsprechenden zeitlichen Vorlauf bzw. Zeitbedarf erfordert.
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Daher ist es üblich, derartige Förderanlagen sowohl hinsichtlich ihrer Anlagenteile als auch hinsichtlich des Förderbandes regelmäßig zu inspizieren mit dem Ziel, Beschädigungen frühzeitig bzw. rechtzeitig zu erkennen, bevor sich diese Beschädigungen derart entwickeln können, dass es zu einem Ausfall des Förderbandes bzw. der Förderanlage wie zuvor beschrieben kommen kann. Vielmehr sollen derartige Beschädigungen noch repariert werden bzw. soll ein Austausch des Förderbandes und bzw. oder von Anlagenteilen geplant erfolgen können (predictive maintenance).
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Derartige Überwachungen von Förderanlagen und bzw. oder von Förderbändern erfolgen klassischerweise durch Personen, welche in regelmäßigen zeitlichen Abständen die Förderanlagen üblicherweise zu Fuß abschreiten und dabei die Anlagenteile der Förderanlage wie insbesondere dessen Gestell und die daran angeordneten Laufrollen sowie das Förderband während des Betriebs mit den Augen optisch begutachten und aufgrund ihrer Erfahrung bewerten. Auch kann die Person hierbei auf die Laufgeräusche der Laufrollen und bzw. oder des Förderbandes achten. Die hierbei auftretenden Beobachtungen der Person werden üblicherweise handschriftlich protokolliert und können später weiter ausgewertet werden. Beim durchgehenden Betrieb einer Förderanlage erfolgt eine derartige Überwachung bzw. Inspektion üblicherweise täglich. Dies kann durch dieselbe Person oder durch unterschiedliche Personen erfolgen. Bei entsprechend langen Förderanlagen können auch mehrere Personen parallel arbeiten und stets unterschiedliche oder stets den gleichen Abschnitt der Förderanlage inspizieren. Werden bei der Inspektion Beschädigungen erkannt, kann hierauf reagiert werden.
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Nachteilig ist hierbei, dass eine derartige Inspektion von Förderanlagen und bzw. oder von Förderbändern ein hohen personellen und zeitlichen Aufwand erfordert. Dies kann zu entsprechenden Kosten führen.
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Nachteilig ist auch, dass das Ergebnis der Inspektion deutlich von der Person und insbesondere von ihrer Aufmerksamkeit und bzw. oder Erfahrung abhängig sein kann. Insbesondere kann hierbei nicht von einem standardisierten und einheitlichen Vorgehen bei der Inspektion von Förderanlagen und bzw. oder von Förderbändern gesprochen werden, da sich zu viele Einflussfaktoren auf die Qualität der Inspektion auswirken können.
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Nachteilig ist ferner, dass die Förderanlage zumindest abschnittsweise gar nicht oder nur schwierig für eine Person zur Inspektion zugänglich sein kann. Dies kann dadurch begründet sein, dass die Förderanlage durch unwegsames Gelände verläuft. Auch kann die Förderanlage bzw. können zumindest dessen Laufrollen und dessen Förderband deutlich gegenüber dem Untergrund beabstandet verlaufen und hierdurch für die Person schwierig bzw. gar nicht unmittelbar zu erreichen sein. Auch können Förderanlagen, welche Untertage eingesetzt werden, diese Nachteile aufweisen. Dies kann die Inspektion der Förderanlage bzw. des Förderbandes für eine Person erschweren, gefährlich und bzw. oder anstrengend machen oder sogar verhindern.
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Mit anderen Worten kann die optische und bzw. oder akustische Inspektion von Förderanlagen bzw. dessen Anlagenteilen und bzw. oder dessen Förderband durch Personen einen hohen Aufwand verursachen. Insbesondere die manuelle Inspektion aller Komponenten wie zum Beispiel Laufrollen entlang einer Förderanlage kann äußerst zeitaufwendig sein. Auch kann diese Inspektion durch Personen zu Schwierigkeiten bei der ordnungsgemäßen und zuverlässigen Überwachung des Zustands der Förderanlage führen. Hierdurch kann die rechtzeitige Wartung der Komponenten der Förderanlage vor Erreichen eines kritischen Zustands insbesondere aufgrund der Länge der Förderanlage, der Zugänglichkeit der Förderanlage und bzw. oder der großen Anzahl zu inspizierender Komponenten der Förderanlage durch Personen sehr schwierig, nicht effizient bzw. lediglich mit hohem personellen Aufwand zu erreichen sein. Auch zeigt sich in der Praxis, dass das Verhältnis der erfolgreich erkannten kritischen Komponenten einer Förderanlage durch Personen üblicherweise nicht zufriedenstellend ist und somit dennoch ein hohes Risiko ernsthafter Schäden und Ausfälle der Förderanlage bzw. des Förderbandes besteht, welche durch zuvor nicht erkannte Beschädigungen verursacht werden.
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Die
AU 2019 204 926 A1 beschreibt einen Systemknoten zur Erkennung eines fehlerhaften Lagers eines Förderers. Der Systemknoten umfasst Mikrofone an entsprechenden Stellen zur Erfassung von Geräuschen proximal des Förderers. Es ist ein Controller zur Durchführung einer schnellen Fourier-Transformation vorgesehen, um eine Frequenzkennlinie der erfassten Geräusche zu erhalten. Aus der Frequenzcharakteristik wird eine Harmonische des fehlerhaften Lagers bestimmt. Als Reaktion auf die Bestimmung der Oberschwingung erkennt die Steuerung das fehlerhafte Lager, indem sie die Phase der Oberschwingung an jeder Stelle vergleicht.
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Die
WO 2015/009467 A1 beschreibt ein Verfahren, welches einen Förderer mit gegenüberliegenden Seiten und einer Länge inspiziert. Der Förderer umfasst einen Endlosriemen und eine Vielzahl von Rollenstrukturen, die in beabstandeter Beziehung entlang mindestens eines Teils der Länge des Förderers und unter einer oberen Laufbahn des Riemens angeordnet sind, um den Riemen zu stützen, während Material auf dem Riemen befördert wird. Jede Rollenstruktur umfasst mindestens eine Rolle, die so konstruiert und angeordnet ist, dass sie sich um eine Achse dreht, während das Band mit dem Material befördert wird. Das Verfahren richtet ein unbemanntes Fahrzeug mit einer darauf befindlichen Sensorstruktur an einer Seite des Förderers aus und veranlasst das Fahrzeug, sich entlang des Längenabschnitts des Förderers zu bewegen, während die Sensorstruktur Daten bezüglich eines Zustands mindestens eines Teils des Bandes und der Rollen der Vielzahl von Rollenstrukturen erhält, während der Förderer in Betrieb ist.
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Die
EP 2 316 759 A1 stellt ein System zur Überwachung von Bandtragrollen zur Verfügung, das einfach ist und die Kosten erheblich reduzieren kann. An einem Förderband ist eine Sensoreinheit vorgesehen. Die Sensoreinheit hat einen Sensor zum Messen einer physikalischen Größe, die von den Gurttragrollen aufgebracht wird, eine Entscheidungseinrichtung zum Entscheiden von Anomalien in den Gurttragrollen auf der Grundlage der Messwerte des Sensors, eine Speichereinrichtung zum Speichern von Daten, die das Ergebnis der Entscheidung enthalten, und eine Sendeeinrichtung zum Übertragen der in der Speichereinrichtung gespeicherten Daten nach außerhalb des Förderbandes über Funkwellen. Außerhalb des Förderbandes ist eine Empfangsstation zum Empfangen der von der Sendeeinrichtung übertragenen Daten vorgesehen.
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Die
WO 2009/099780 A2 beschreibt ein Verfahren und ein System zur Überwachung des Zustands der Umlenkrolle eines Förderbandes. Ein Sensor ist mechanisch mit einem Förderband gekoppelt und erfasst eine Eigenschaft einer mit dem Förderband verbundenen Tragstruktur. Der Sensor überträgt drahtlos ein entsprechendes Signal an ein Überwachungssystem. Das Überwachungssystem bestimmt einen Zustand der Stützstruktur auf der Grundlage des übertragenen Signals. Die Stützstruktur kann eine aus einer Vielzahl von Stützstrukturen sein, und die Eigenschaften jeder der Stützstrukturen können erfasst, mit Kennungen für die Stützstrukturen verknüpft und an das Überwachungssystem übertragen werden. Die Stützstruktur kann eine Vielzahl von Elementen umfassen, und ein Merkmal jedes Elements kann von einem der entsprechenden Vielzahl von Sensoren erfasst und übertragen werden.
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Die
WO 2012/122597 A1 beschreibt ein System zum Überwachen eines Endlosbandförderers, das einen Sensor zum Erfassen einer Vibration einer Umlenkrolle und zum Erzeugen eines der erfassten Vibration entsprechenden Signals umfasst, wobei mindestens die Frequenz und bzw. oder die Amplitude des erzeugten Signals einen Zustand der Umlenkrolle anzeigt, wobei der Sensor mit dem Endlosbandförderer integriert ist.
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Die
WO 2017/020080 A1 beschreibt einen Transponder, eine Transponderbaugruppe, ein Transceiver, ein Überwachungssystem, ein Installationsverfahren und ein Bausatz zur Gewinnung von Sensordaten in Bezug auf eine Umlenkrolle eines Bandfördersystems. Der Transponder ist an der Umlenkrolle montierbar und umfasst eine drahtlose Kommunikationseinrichtung und einen Temperatursensor. Der Mikrocontroller ist so konfiguriert, dass er eine Temperaturmessung erhält, die eine Temperatur eines Lagers der Tragrolle anzeigt, und Sensordaten, die die Temperatur anzeigen, an einen Transceiver überträgt. Der Transceiver umfasst eine zweite drahtlose Kommunikationsvorrichtung und einen Datenbustransceiver. Der zweite Mikrocontroller ist so konfiguriert, dass er die vom Transponder gesendeten Sensordaten empfängt, die Sensordaten verarbeitet, um festzustellen, ob eine Alarmbedingung erfüllt ist, sowie als Reaktion auf die erfüllte Alarmbedingung über den Datenbustransceiver des Mikrocontrollers einen Alarm und bzw. oder zumindest einige der Sensordaten an ein Diagnoseverarbeitungssystem überträgt.
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Die
WO 2017/136869 A1 beschreibt ein Zustandsüberwachungssensorsystem für einen Förderbandlauf mit einer Vielzahl von Sensoren, die aus einem durchgehenden Abschnitt eines Lichtwellenleiterkabels gebildet sind, das entlang mindestens eines Teils der Länge des Förderbandlaufs verläuft. Ein geschlungener Abschnitt des faseroptischen Kabels wird zunächst mit einem vergleichsweise engen Biegeradius geformt, so dass der geschlungene Abschnitt angepasst ist, um durch den Innendurchmesser der Hohlwelle von mindestens einigen der Rollen in dem Förderbandsystem über eine ausreichende Strecke gefädelt zu werden, so dass ein Endabschnitt des geschlungenen Abschnitts über das Ende der Hohlwelle hinausragt, und dann der Endabschnitt des geschlungenen Abschnitts aufgeweitet wird, so dass der Biegeradius erheblich vergrößert wird, was den Endabschnitt des geschlungenen Abschnitts aufweitet und dem Endabschnitt einen vergrößerten Biegeradius verleiht, der dadurch ermöglicht, dass ein Zustandsüberwachungssignal durch den Schleifenabschnitt ohne wesentliche Signalverschlechterung hindurchgeht.
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Nachteilig bei den zuvor beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen ist, dass der Aufwand der Umsetzung hoch sein kann, die anfallenden Datenmengen hoch sein können und bzw. oder der Aufwand der Auswertung der Daten hoch sein kann. Nachteilig ist ferner, dass das Ergebnis der Auswertung nicht oder zumindest nur unsicher der entsprechenden konkreten Rolle zugeordnet werden kann, was bei einer fehlerhaften Zuordnung das Ergebnis der Auswertung unbrauchbar machen kann.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Riemenanlage und insbesondere eine Förderanlage der eingangs beschriebenen Art bereit zu stellen, so dass die zuvor beschriebenen Nachteile zumindest teilweise überwunden oder zumindest reduziert werden können. Insbesondere soll der Einsatz von Personen vermieden werden können. Zusätzlich oder alternativ soll das Ergebnis der Auswertung sicher der entsprechenden konkreten Rolle zugeordnet werden können. Dies soll insbesondere möglichst einfach, kostengünstig, praxistauglich, flexibel bzw. universell einsatzbar erfolgen. Zumindest soll eine Alternative zu bekannten derartigen Riemenanlagen bereitgestellt werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Riemenanlage mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1, durch einen Riemen mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 14 sowie durch eine Sensoreinheit mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Riemenanlage, vorzugsweise eine Förderbandanlage, mit einem endlos geschlossenen Riemen, vorzugsweise mit einem Förderband, und mit einer Mehrzahl von Rollen, um welche herum der Riemen angeordnet ist, wobei der Riemen wenigstens eine Sensoreinheit aufweist, welche ausgebildet ist, wenigstens einen Zustand der Rollen sensorisch zu erfassen. Derartige Riemen können insbesondere Antriebsriemen oder Förderriemen sein, welche auch als Antriebsbänder, Förderbänder bzw. Transportbänder bezeichnet werden können. Derartige Zustände können insbesondere Schwingungen, Dehnungen, Temperaturen und dergleichen sein, zusätzlich oder alternativ auch aus derartigen physikalischen Parametern gewonnene bzw. abgeleitete Informationen wie zum Beispiel ein Schaden, ein Verschleiß oder dergleichen sein.
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Ein derartiger Schaden bzw. Verschleiß kann insbesondere in der Lagerung der Rolle vorliegen.
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Die Riemenanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Rollen, vorzugsweise wenigstens zwei der Laufrollen, vorzugsweise alle Rollen, vorzugsweise alle Laufrollen, jeweils wenigstens einen Identifikationsmarker aufweisen, welche ausgebildet sind, die Rollen wenigstens voneinander zu unterscheiden, vorzugsweise jeweils zu identifizieren, und die Sensoreinheit ausgebildet ist, wenigstens den jeweiligen Identifikationsmarker zu erfassen, wobei die Sensoreinheit ferner ausgebildet ist, den sensorisch erfassten Zustand einer Rolle und bzw. oder wenigstens eine hieraus gewonnene Information und den erfassten Identifikationsmarker der entsprechenden Rolle einander zuzuordnen.
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Erfindungsgemäß kann auf diese Art und Weise eine sichere und eindeutige Zuordnung der sensorisch gewonnenen und bzw. oder der hieraus abgeleiteten Informationen zu der entsprechenden Rolle erfolgen, an welcher diese Informationen sensorisch erfasst wurden. Hierdurch können die entsprechenden Rückschlüsse auf den Zustand einer Rollen auch jeweils sicher der entsprechenden Rolle zugeordnet werden. Werden somit Schäden, Verschleiß und dergleichen bei einer Rolle erkannt, so kann auch die richtige Rolle ausgetauscht bzw. repariert werden. Dies gilt für Schäden ebenso wie für eine vorausschauende Wartung.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die Identifikationsmarker jeweils ausgebildet, eine jeweilige Identifikation drahtlos zum Riemen auszusenden, und die Sensoreinheit ist ausgebildet, die Identifikation des jeweiligen Identifikationsmarkers drahtlos zu empfangen. Hierdurch kann ein berührender Kontakt zwischen Riemen und Rollen zur Datenübertragung vermieden werden, was die Datenübertragung vereinfachen und bzw. oder robuster machen kann. Die elektrische Versorgung sowohl der hierzu erforderlichen Elektronik der Rollen als auch des Riemens kann aus einem dort angeordneten elektrischen Energiespeicher erfolgen, beispielsweise induktiv von außen und insbesondere für die Elektronik der Rolle seitens des Riemens und bzw. oder kombiniert, d.h. durch induktives Aufladen eines dort angeordneten elektrischen Energiespeichers beim Passieren eines entsprechenden induktiven Übertragers.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Sensoreinheit ausgebildet, von der jeweiligen Rolle auf den Riemen wirkende Schwingungen sensorisch zu erfassen, wobei die Sensoreinheit ferner ausgebildet ist, einen Zustand der Rollen aus den sensorisch erfassten Schwingungen der jeweiligen Rolle zu bestimmen. Dies kann eine sensorisch einfach und verlässlich zu erfassende und gleichzeitig aussagekräftige physikalische Größe sein, um die zuvor beschriebenen Auswertungen ausführen zu können. Insbesondere können aus Schwingungen Beschädigungen bzw. Verschleiß von Lagerungen der Rollen erkannt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Sensoreinheit wenigstens ein Sensorelement auf, welches den Rollen zugewandt außenliegend am Riemen angeordnet oder den Rollen zugewandt in einem elastomeren Grundkörper des Riemens eingebettet ist. Hierdurch kann die sensorische Erfassung wie zuvor beschrieben konkret umgesetzt werden. Die Anordnung an bzw. zu den Rollen hin kann dabei die sensorische Erfassung begünstigen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Sensorelement als Folie, vorzugsweise als piezoelektrische Folie, besonders vorzugsweise als PVDF-Folie, ausgebildet und erstreckt sich flächig in der flächigen Ebene des Riemens. Dies kann eine einfache, kostengünstige und bzw. oder wirkungsvolle Möglichkeit sein, ein derartiges Sensorelement umzusetzen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erstreckt sich das Sensorelement in der Längsrichtung des Riemens über wenigstens den Umfang einer Rolle. Dies kann eine sensorische Erfassung über den gesamten Umfang der Rolle ermöglichen bzw. sicherstellen. Dies kann die Aussagekraft der erfassten Sensorwerte erhöhen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Sensorelement in der Querrichtung des Riemens mittig angeordnet. Dies kann die sensorische Erfassung verbessern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Sensoreinheit ausgebildet, die einander zugeordneten sensorisch erfassten Zustände der Rollen und bzw. oder hieraus gewonnenen Informationen mit den erfassten Identifikationsmarker der entsprechenden Rolle zwischenzuspeichern. Hierdurch können die jeweilig zugeordneten Informationen beispielsweise über einen vollständigen Umlauf des Riemens gespeichert und beim Passieren einer ortsfesten Empfängereinheit der Riemenanlage vom Riemen nach dorthin ausgesendet werden. Dies kann die Datenübertragung vereinfachen bzw. lokal begrenzen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Identifikationsmarker einen RFID-Chip auf, vorzugsweise ist der Identifikationsmarker ein RFID-Chip. Dies kann eine einfache, erprobte, verlässliche und bzw. oder kostengünstige Möglichkeit der Umsetzung eines derartigen drahtlosen Identifikationsmarkers darstellen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist wenigstens eine der Rollen, vorzugsweise weisen alle Rollen, wenigstens einen Temperatursensor auf, wobei die Sensoreinheit ferner ausgebildet ist, ferner eine Temperaturinformation der jeweiligen Rolle zu erfassen. Dies kann die Informationen erweitern, welche wie zuvor beschrieben erfasst und ausgewertet werden können. Die elektrische Versorgung des Temperatursensors kann wie zuvor hinsichtlich der Datenübertragung der Rollen beschrieben erfolgen. Dies kann insbesondere gemeinsam erfolgen, was den Aufwand hierfür geringhalten kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein elastomerer Grundkörper des Riemens im Bereich der Sensoreinheit eine geringere akustische Impedanz als im Übrigen auf. Diesem Aspekt der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass je kleiner der Impedanzspung, d.h. der Impedanzunterschied, zwischen dem Material der Rolle und dem Material des elastomeren Grundkörpers des Riemens ist, desto mehr Schallenergie der mechanischen Schwingungen kann von der Rolle auf den Riemen übergehen und dort seitens der Sensoreinheit erfasst werden. Hierdurch kann die Empfindlichkeit der entsprechenden sensorischen Messungen seitens der Sensoreinheit des Riemens erhöht werden, um von der Rolle ausgehenden Körperschall dort erfassen zu können. Dies kann die Qualität der erfassten Sensorwerte und die hieraus gewonnenen Informationen verbessern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Riemenanlage ausgebildet, die Sensoreinheit drahtlos elektrisch zu speisen, wobei die Sensoreinheit wenigstens einen elektrischen Energiespeicher aufweist. Dies kann insbesondere induktiv erfolgen. Die elektrische Energie kann seitens der Sensoreinheit direkt verwendet und bzw. oder temporär gespeichert werden, um zum Beispiel über einen Umlauf des Riemens durchgängig elektrische Energie zur Verfügung stellen zu können.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Sensoreinheit in einem elastomeren Grundkörper des Riemens eingebettet. Dies kann die Sensoreinheit vor äußeren Einflüssen wie zum Beispiel Flüssigkeiten, insbesondere Feuchtigkeit, Staub, sonstigen Verschmutzungen sowie vor Zugriff und Beschädigungen schützen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Riemen zur Verwendung in einer Riemenanlage wie zuvor beschrieben. Auf diese Art und Weise kann ein Riemen zur Verfügung gestellt werden, um eine Riemenanlage wie zuvor beschrieben umsetzten und dessen Eigenschaften und Vorteile nutzen zu können.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Sensoreinheit zur Verwendung in einem Riemen wie zuvor beschrieben. Auf diese Art und Weise kann eine Sensoreinheit zur Verfügung gestellt werden, um einen Riemen wie zuvor beschrieben umsetzten und dessen Eigenschaften und Vorteile nutzen zu können.
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Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den folgenden Figuren erläutert. Darin zeigt:
- 1 eine seitliche schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Riemenanlage mit erfindungsgemäßem Riemen mit erfindungsgemäßer Sensoreinheit;
- 2 eine perspektivische schematische Darstellung von schräg oben eines Ausschnitts der erfindungsgemäßen Riemenanlage mit erfindungsgemä-ßem Riemen mit erfindungsgemäßer Sensoreinheit;
- 3 ein erstes Blockschaltbild mehrerer Elemente der erfindungsgemäßen Riemenanlage mit erfindungsgemäßem Riemen mit erfindungsgemäßer Sensoreinheit; und
- 4 ein zweites Blockschaltbild mehrerer Elemente der erfindungsgemäßen Riemenanlage mit erfindungsgemäßem Riemen mit erfindungsgemäßer Sensoreinheit.
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Die Beschreibung der o.g. Figuren erfolgt in kartesischen Koordinaten mit einer Längsrichtung X, einer zur Längsrichtung X senkrecht ausgerichteten Querrichtung Y sowie einer sowohl zur Längsrichtung X als auch zur Querrichtung Y senkrecht ausgerichteten vertikalen Richtung Z. Die Längsrichtung X kann auch als Tiefe X, die Querrichtung Y auch als Breite Y und die vertikale Richtung Z auch als Höhe Z bezeichnet werden. Die Längsrichtung X und die Querrichtung Y bilden gemeinsam die horizontale Ebene X, Y, welche auch als Horizontale X, Y bezeichnet werden kann.
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Eine erfindungsgemäße Riemenanlage 1 wird am Beispiel einer Förderbandanlage 1 betrachtet, welche auch als Transportbandanlage 1 bezeichnet werden kann. Die Förderbandanlage 1 weist eine Umlenkrolle 10 und eine Antriebsrolle 11 auf, um welche herum ein endlos geschlossener Riemen 13 als Förderband 13 bzw. als Transportband 13 verläuft. Der obere Teil der Förderbandanlage 1 kann als Obertrum 13a bezeichnet werden; dort wird das Förderband 13 in der vertikalen Richtung Z von unten durch zahlreiche Laufrollen 12 gestützt, welche in der Längsrichtung X zueinander beabstandet angeordnet sind. Die Laufrollen 12 können auch als Tragrollen 12 bezeichnet werden. Der untere Teil der Förderbandanlage 1 kann als Untertrum 13b bezeichnet werden; auch dort wird das Förderband 13 in der vertikalen Richtung Z von unten durch zahlreiche Laufrollen 12 gestützt. Mittels der Antriebsrolle 11 kann das Förderband 13 im Betrieb im Bereich des Obertrums 13a in der Längsrichtung X in eine Laufrichtung A bewegt werden. Im Bereich des Untertrums 13b bewegt sich das Förderband 13 dann entgegen der Laufrichtung A.
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Das Förderband 13 besteht aus einem elastomeren Grundkörper 13c aus vulkanisiertem Kautschuk, ist in der Längsrichtung X endlos geschlossen und weist einen rechteckigen Querschnitt auf. In den elastomeren Grundkörper 13c sind in der Längsrichtung X Festigkeitsträger (nicht dargestellt) als Zugträger eingebettet, welche ebenfalls in der Längsrichtung X endlos geschlossen sind und der Übertragung der Zug- bzw. Antriebskräfte dienen.
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Erfindungsgemäß ist eine Sensoreinheit 2, welche auch als Überwachungseinheit 2 bezeichnet werden kann, in den elastomeren Grundkörper 13c des Förderbandes 13 eingebettet. Die Sensoreinheit 2 weist ein Sensorelement 20 als Foliensensor 20 aus PVDF (Polyvinylidenfluorid) auf, welcher sich flächig in der Horizontalen X, Y erstreckt und möglichst nahe der Innenseite des Förderbandes 13 in dessen elastomeren Grundkörper 13c eingebettet ist. Mittels des Foliensensors 20 können mechanischen Schwingungen, welcher als Körperschall von jeder der Rollen 10, 11, 12 und insbesondere den Laufrollen 12 ausgehen und an der Stelle des Kontakts auf das Förderband 13 übertragen werden können, sensorisch erfasst werden.
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Der Foliensensor 20 ist mit einem Ladungsverstärker 21 und der Ladungsverstärker 21 mit einem Analog-/Digitalwandler 22 verbunden, so dass einer Steuerungseinheit 23 in Form eines Mikrocontrollers 23 ein digitales Messsignal des Foliensensors 20 zur Verfügung gestellt werden kann. Seitens der Steuerungseinheit 23 kann eine Auswertung des sensorisch erfassten Körperschalls dahingehend erfolgen, dass zum Beispiel Schäden an der Lagerung der jeweiligen Rolle 10, 11, 12 erkannt werden können.
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Diese aus den Sensorwerten abgeleitete Information eines Schadens der aktuell sensorisch erfassten Rolle 10, 11, 12 kann dann in einer Speichereinheit 24 der Sensoreinheit 2 zwischengespeichert werden um drahtlos mittels einer Antenne 25a einer Sendeeinheit 25 der Sensoreinheit 2 ausgesendet zu werden, wenn die Stelle des Förderbandes13, wo die Sensoreinheit 2 angeordnet ist, eine entsprechende stationäre Empfängereinheit 15 mit Antenne 15a passiert, welche auch als Basisstation 15 bezeichnet werden kann.
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Erfindungsgemäß ist zumindest bei jeder Laufrolle 12 ein Identifikationsmarker 14 in Form eines RFID-Chips 14 vorgesehen, welcher eine eindeutige Identifikation jeder Laufrolle 12 der Förderbandanlage 1 ermöglicht. Ferner weisen wenigstens die Laufrollen 12 jeweils einen Temperatursensor 17 auf, welche jeweils angeordnet sind, eine Temperatur im Bereich der Lagerung sensorisch zu erfassen. Die Laufrollen 12 weisen dabei jeweils ihrerseits eine Elektronik (nicht dargestellt) auf, welche induktiv elektrische Energie erhalten kann, so dass gleichzeitig der jeweilige Temperatursensor 17 betrieben und dessen Sensorwert gemeinsam mit der eindeutigen Identifikation des RFID-Chips 14 von diesem zum Förderband 13 hin ausgesendet werden kann.
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Seitens der Sensoreinheit 2 ist daher eine Leseeinheit 26 mit Antenne 26a vorhanden, mittels welcher der RFID-Chip 14 induktiv gespeist sowie dessen ausgesendetes Signal erfasst werden kann. Die vom RFID-Chip 14 der jeweiligen Laufrolle 12 erfasste Identifikation und Temperatur können vom Lesegerät 26 an die Steuerungseinheit 23 übertragen und dort mit dem Sensorwert des Foliensensors 20 bzw. der hieraus gewonnenen Zustandsinformation kombiniert werden, um sowohl die Temperatur als auch die Schwingungen der aktuellen Laufrolle 12 eindeutig zuzuordnen.
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Um die Elemente der Sensoreinheit 2 dabei elektrisch zu versorgen, weist die Sensoreinheit 2 einen induktiven Empfänger 27 auf, welcher induktiv seitens eines korrespondierenden induktiven Übertragers 16 der Förderbandanlage 1 bzw. dessen Empfängereinheit 15 gespeist werden kann. Die induktiv aufgenommene elektrische Energie kann über einen elektronischen Gleichrichter 28 an einen elektrischen Energiespeicher 29 der Sensoreinheit 2 weitergeleitet werden, welcher als Schicht-Akku 29 möglichst flach ausgebildet sein kann. Seitens des elektrischen Energiespeichers 29 kann die elektrische Versorgung der Elemente der Sensoreinheit 2 wenigstens für einen Umlauf des Förderbands 13 erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Förderrichtung; Laufrichtung; Bewegungsrichtung
- X
- Längsrichtung; Tiefe
- Y
- Querrichtung; Breite
- Z
- vertikale Richtung; Höhe
- X, Y
- horizontale Ebene; Horizontale
- 1
- Riemenanlage; Förderbandanlage; Transportbandanlage
- 10
- Umlenkrolle
- 11
- Antriebsrolle
- 12
- Laufrollen; Tragrollen
- 13
- Riemen; Förderband; Transportband;
- 13a
- Obertrum des Riemens 13
- 13b
- Untertrum des Riemens 13
- 13c
- elastomerer Grundkörper des Riemens 13
- 14
- Identifikationsmarker der Laufrollen 12; RFID-Chip der Laufrollen 12
- 15
- Empfängereinheit; Basisstation
- 15a
- Antenne der Empfängereinheit 15
- 16
- induktiven Übertrager
- 17
- Temperatursensoren der Laufrollen 12
- 2
- Sensoreinheit; Überwachungseinheit
- 20
- Sensorelement; Foliensensor
- 21
- Ladungsverstärker
- 22
- Analog-/Digitalwandler
- 23
- Steuerungseinheit; Mikrocontroller
- 24
- Speichereinheit
- 25
- Sendeeinheit
- 25a
- Antenne der Sendeeinheit 25
- 26
- Leseeinheit
- 26a
- Antenne der Leseeinheit 26
- 27
- induktiver Empfänger
- 28
- elektronischer Gleichrichter
- 29
- elektrischer Energiespeicher; Schicht-Akku
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- AU 2019204926 A1 [0014]
- WO 2015/009467 A1 [0015]
- EP 2316759 A1 [0016]
- WO 2009/099780 A2 [0017]
- WO 2012/122597 A1 [0018]
- WO 2017/020080 A1 [0019]
- WO 2017/136869 A1 [0020]
