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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fördersystem zum Fördern von Material und ein entsprechendes Verfahren zur Steuerung eines Fördersystems zum Fördern von Material.
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Hintergrund des Standes der Technik
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Fördersysteme für steil ansteigende Förderbänder sind bekannt, die entlang eines Förderbandes eine Mehrzahl von dezentralen Antriebseinheiten umfassen, die das für den Betrieb erforderliche Antriebsmoment zum Antrieb des Förderbandes einleiten.
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Die Antriebseinheiten sind in einem gewissen Abstand voneinander an das Förderband gekoppelt. Im Allgemeinen überträgt jede Antriebseinheit ein ähnliches Antriebsmoment auf das Förderband, um das Förderband mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu steuern. Aufgrund der unterschiedlichen Belastungen, die entlang des Förderbandes durch das nicht konstante Gewicht des auf dem Förderband platzierten Materials und die möglicherweise unterschiedliche Neigung des Förderbandes entlang der Förderrichtung wirken, überschreitet die Spannung des Förderbandes jedoch bestimmte Grenzen, insbesondere wenn ein großes Antriebsmoment in das Förderband induziert wird in Bereichen, in denen eine hohe Last auf das Förderband wirkt.
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Wenn somit jede Antriebseinheit unabhängig von den Betriebsbedingungen und den auf das Förderband in Förderrichtung wirkenden Lasten ein vorgegebenes Antriebsmoment überträgt, kann es in bestimmten Bereichen des Förderbandes zu hohen Belastungen kommen, die Schäden verursachen können.
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DE202018102126 U1 offenbart einen Förderer zum Fördern von Gut, umfassend- mindestens ein umlaufend geführtes Zugmittel und wenigstens einen Antrieb, über welchen das Zugmittel umlaufend bewegt werden kann. Eine Steuerungseinheit ist ausgebildet über eine Sensorik zum Erfassen eines über den Zeitverlauf wirkenden Drehmomentes bewegte Massen an Gut über einen bestimmten Zeitabschnitt abzuleiten.
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DE 10 2019 219 468 A1 offenbart eine Förderbandanlage für den Materialtransport, umfassend wenigstens ein Förderband, wenigstens einen das Förderband antreibenden Hauptantrieb sowie eine Mehrzahl von an das Förderband gekoppelten Zwischenantrieben. Der Hauptantrieb stellt eine erste Gurtspannung im Förderband sicher. Wenigstens ein erster Zwischenantrieb in einem ersten Längsabschnitt ist ein das Förderband gegen die Hauptantriebsrichtung bremsender Zwischenantrieb ein zweiter Zwischenantrieb ist ein antreibender Zwischenantrieb, wobei die ersten und zweiten Zwischenantriebe derart ansteuerbar sind, dass zwischen dem ersten und zweiten Längsabschnitt ein Gurtspann-Abschnitt mit einstellbarer Gurtspannung gebildet ist, in welchem eine zweite Gurtspannung des Förderbandes mittels der ersten und zweiten Zwischenantriebe einstellbar ist.
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DE 10 2015 212 267 A1 offenbart einen Gurtförderer zum Bestimmen eines Energieverbrauchs bezogen auf Fördergurtteilstücke oder bezogen auf Anlagenabschnitte des Gurtförderers. Der Gurtförderer umfasst mindestens einen Antrieb zum Antreiben eines Fördergurtes bestehend aus Fördergurtteilstücken. Der Gurtförderer weist eine Steuereinrichtung auf, der Signale einer ersten Sensorik zur Erfassung des Energieverbrauchs des Antriebs, einer zweiten Sensorik zur Erfassung einer einem Abschnitt des Fördergurtes zuordbaren Beladung und einer dritten Sensorik zur Detektion von Verbindungsabschnitten zwischen Fördergurtteilstücken zugeleitet werden. Mittels der Steuereinrichtung wird ein Energieverbrauch bezogen auf Anlagenabschnitte und/oder Fördergurtteilstücken ermittelt.
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DE 10 2019 220 412 A1 offenbart ein Steuerungssystem für eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Materialförderung bei vordefinierbarer Förderleistung mittels eines zum Abbauen oder zumindest zum Aufnehmen von Material eingerichteten Arbeitsorgans, welches durch wenigstens einen ersten Antrieb der Vorrichtung in aufeinanderfolgenden Arbeitsvorgängen relativ zum Untergrund bewegbar ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Daher kann es ein Ziel der vorliegenden Erfindung sein, ein Fördersystem mit einem sanften Antriebssystem bereitzustellen, um die durch das Induzieren von Antriebsmomenten verursachten Spannungen im Förderband zu verringern.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fördersystem zum Fördern von Material und durch ein Verfahren zur Steuerung des Fördersystems gemäß dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fördersystem zum Fördern von Material vorgestellt. Das Fördersystem umfasst ein Förderband, das eine Förderfläche aufweist, auf die das zu fördernde Material (Fördergut) platzierbar ist, wobei das Förderband entlang einer Förderrichtung zwischen einer Zuführstation, an der das Fördergut platzierbar ist, und einer Abgabestation, von der das Fördergut von der Förderfläche entfernbar ist, bewegbar ist.
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Das Fördersystem umfasst ferner eine Lastermittlungseinrichtung (Belastungsermittlungseinrichtung, Beladungsermittlungseinrichtung), die mit dem Förderband gekoppelt ist, um die tatsächliche auf das Förderband wirkende Last an dem Ort der Lastermittlungseinrichtung zu bestimmen (ermitteln). Des Weiteren umfasst das Fördersystem eine Antriebseinheit zum Antrieb des Förderbandes, wobei die Antriebseinheit in Förderrichtung nach der Lastermittlungseinrichtung mit dem Förderband gekoppelt ist.
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Weiterhin umfasst das Fördersystem eine mit der Lastermittlungseinrichtung und der Antriebseinheit gekoppelte Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung dazu konfiguriert ist, die Antriebseinheit derart zu steuern, dass ein vorbestimmtes Antriebsmoment durch die Antriebseinheit erzeugbar und auf das Förderband übertragbar ist.
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Die Steuervorrichtung ist ferner konfiguriert, um auf der Basis der Geschwindigkeit des Förderbandes und des Abstands zwischen dem Ort der Lastermittlungseinrichtung und der Antriebseinheit entlang der Förderrichtung die auf das Förderband wirkende Last zwischen dem Ort der Lastermittlungseinrichtung und der Antriebseinheit zu bestimmen.
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Die Steuervorrichtung ist ferner konfiguriert, um das erforderliche Antriebsmoment des Antriebs für den Antrieb des Förderbandes auf der Basis der Belastung bzw. Last (d.h. einer Lastsequenz) zwischen dem Ort der Lastermittlungseinrichtung und der Antriebseinheit zu bestimmen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung eines Fördersystems zum Fördern von Material bereitgestellt. Das Verfahren umfasst den Schritt des Platzierens von zu förderndem Material auf eine Förderfläche eines Förderbandes, wobei das Förderband entlang einer Förderrichtung zwischen einer Zuführstation, an der das Material platzierbar ist, und einer Abgabestation, von der das Material von der Förderfläche entfernbar ist, bewegbar ist.
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Das Verfahren umfasst ferner den Schritt des Bestimmens einer tatsächlichen Last, die an einem Ort der Lastermittlungseinrichtung auf das Förderband einwirkt, durch eine mit dem Förderband gekoppelte Lastermittlungseinrichtung und des Antreibens des Förderbandes durch eine Antriebseinheit, wobei die Antriebseinheit in Förderrichtung nach der Lastermittlungseinrichtung mit dem Förderband gekoppelt ist.
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Das Verfahren umfasst ferner den Schritt, die Antriebseinheit durch eine Steuervorrichtung, die mit der Lastermittlungseinrichtung und der Antriebseinheit gekoppelt ist, so zu steuern, dass ein vorbestimmtes Antriebsmoment durch die Antriebseinheit erzeugbar und auf das Förderband übertragbar ist. Ferner wird die Antriebseinheit durch die Steuervorrichtung derart gesteuert, dass ein vorbestimmtes Antriebsmoment erzeugbar und durch die Antriebseinheit auf das Förderband übertragbar ist, wobei durch die Steuervorrichtung auf der Basis der Geschwindigkeit des Förderbandes und der zwischen dem Ort der Lastermittlungseinrichtung und der Antriebseinheit auf das Förderband wirkenden Last das erforderliche Antriebsmoment der Antriebseinheit zum Antrieb des Förderbandes ermittelt wird.
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Das Fördersystem gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung dient dazu, ein Material, wie einen Gegenstand oder ein Gut, zu fördern, das ein hohes Gewicht aufweist und insbesondere mit einer vertikalen Richtungskomponente gefördert werden soll. Bei dem Material kann es sich beispielsweise um Steine oder Geröll oder andere Schüttgüter mit großen Abmessungen und hohen Gewichten handeln.
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Das Fördersystem umfasst ein Förderband. Das Förderband kann zum Beispiel aus einem Förderband oder einem Gurtförderer, einer Förderkette oder einem aus einer Mehrzahl von Förderelementen bestehenden Förderband bestehen. Auf der Förderfläche des Förderbandes kann ein Förderprofil, wie zum Beispiel eine profilierte Oberfläche, eine Förderfläche in der Art eines Elevatorförderers oder andere Tragelemente zum Transport des Fördergutes angeordnet sein.
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Das Förderband ist in einer Förderrichtung beweglich. Quer zur Förderrichtung und entlang der Breite des Förderbandes wird im Folgenden als Querrichtung des Förderbandes definiert.
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Das Material wird entlang der Förderrichtung zwischen einer Zuführstation und einer Abgabestation befördert, wobei das Förderband zum Beispiel durch eine Zuführ- oder Abgaberolle an der Zuführstation und der Abgabestation umgelenkt wird. Alternativ kann das Förderband aufgewickelt oder aufgerollt und an einem seiner Enden abgewickelt oder abgerollt werden. Ferner kann an der Zuführstation ein Beschickungstrichter zum Einfüllen des Materials, z.B. Schüttgut, auf das Förderband angeordnet sein.
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Die Antriebseinheit umfasst zum Beispiel eine Antriebsscheibe, die durch ein Kupplungsprofil mit dem Förderband verpresst oder in Eingriff gebracht wird, so dass bei Drehung der Antriebsscheibe das jeweilige Antriebsmoment zum Antrieb der Förderbänder übertragen werden kann. Wie in einem Ausführungsbeispiel unten beschrieben, kann zwischen dem Förderband und der Antriebsscheibe ein entsprechender Antriebsriemen angeordnet sein. Die Antriebseinheit kann elektrisch angetrieben sein. Es ist aber auch möglich, die Antriebseinheit hydraulisch oder pneumatisch anzutreiben. Insbesondere kann eine Mehrzahl von Antriebseinheiten entlang des Förderbandes hintereinander angeordnet sein, um Antriebsmomente auf das Förderband zu übertragen.
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Die Antriebseinheit ist konfiguriert, um ein Antriebsmoment zu erzeugen, um damit das Förderband anzutreiben. Das Antriebsmoment kann zum einen zum Antrieb des Förderbandes genutzt werden, insbesondere bei einer bestimmten Steigung oder Neigung des Antriebsbandes, wenn das Material von einer unteren Zuführstation zu einer höheren Abgabestation gefördert wird. Das Antriebsmoment kann auch als Bremskraft genutzt werden. Die Antriebseinheit wird also als Bremse eingesetzt, die der Bewegung des Förderbandes entgegenwirkt. Beispielsweise ist es notwendig, dass das Förderband beim Transport eines Materials von einer höheren Zuführstation zu einer niedrigeren Abgabestation abgebremst wird, um die Geschwindigkeit des Förderbandes konstant zu halten oder zu reduzieren. Eine Antriebseinheit kann dabei als Elektromotor ausgebildet sein, der auch als Generator betrieben werden kann. Die Antriebseinheit kann weiterhin zum Beispiel eine Magnetbremse oder eine Wirbelstrombremse umfassen. Durch die Kopplung des Förderbandes mit der Antriebseinheit kann somit eine robuste Kraftübertragung bereitgestellt werden, so dass das Fördersystem für schwere Materialien einsetzbar ist.
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Weiterhin ist erfindungsgemäß eine Lastermittlungseinrichtung an das Förderband gekoppelt, insbesondere in oder in der Nähe der Zuführstation. Die Lastermittlungseinrichtung misst die Belastung bzw. Last, z.B. das Gewicht, des Materials zu dem Zeitpunkt, wenn das Material den Ort der Lastermittlungseinrichtung passiert. Die Lastermittlungseinrichtung kann zum Beispiel eine Bandwaageneinrichtung bilden, wobei zum Beispiel das auf das Förderband wirkende Gewicht auf Wägeelemente der Bandwaageneinrichtung übertragen wird, die das Gewicht der auf dem Förderband angeordneten Güter physikalisch messen können. Des Weiteren kann die Lastermittlungseinrichtung das Volumen des Fördergutes auf dem Förderband mittels eines Radar- oder Lasersensors bestimmen und zusammen mit dem Wissen über die Art des Fördergutes die jeweiligen Lasten, d.h. das Gewicht, bestimmen. Somit ist bekannt, welche Ladung, z.B. Gewicht, an Material auf einem bestimmten Abschnitt des Förderbandes angeordnet ist.
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Die Steuervorrichtung ist mit der Lastermittlungseinrichtung zum Empfang der Gewichtsinformation gekoppelt und erhält somit die Information, welcher Abschnitt des Förderers ein Material mit einem definierten und gemessenen Gewicht trägt. Des Weiteren ist die Steuervorrichtung mit der Antriebseinheit und bei Verwendung einer Mehrzahl von Antriebseinheiten mit einigen oder allen Antriebseinheiten gekoppelt. Die Steuervorrichtung ist konfiguriert zur Steuerung der Antriebseinheit und damit zur Steuerung des durch die Antriebseinheit erzeugten und auf das Förderband übertragenen Antriebsmoments an den Ort, an der die jeweilige Antriebseinheit mit dem Förderband gekoppelt ist.
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Zusätzlich ist die Steuervorrichtung mit einem jeweiligen Geschwindigkeitssensor gekoppelt, der am Förderband angeordnet ist, um die aktuelle Geschwindigkeit des Förderbandes entlang der Förderrichtung zu bestimmen.
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So erhält die Steuervorrichtung als Eingangsparameter das jeweilige Gewicht (z.B. in Tonnen t) des Materials an bestimmten Stellen entlang des Förderbandes und erhält als Eingangsparameter die aktuelle (Ist-)Geschwindigkeit (m/s) und/oder die Soll-Geschwindigkeit des Förderbandes. Auf der Basis dieser Eingangsparameter ermittelt die Steuervorrichtung zwischen dem Ort der Lastermittlungseinrichtung und dem Ort der einen oder der Mehrzahl von Antriebseinheiten entlang der Förderrichtung die jeweilige Last und Lastverteilung entlang der Förderrichtung. Dementsprechend ist der Steuervorrichtung der Abstand zwischen der Lastermittlungseinrichtung und den jeweiligen Antriebseinheiten entlang der Förderrichtung und die auf das Förderband wirkende Last entlang der Förderrichtung bekannt.
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Auf Basis der ermittelten Lastverteilung (d.h. Lastsequenzen), die auf das Förderband entlang der Förderrichtung, insbesondere zwischen der Lastermittlungseinrichtung und einer jeweiligen Antriebseinheit oder zwischen zwei benachbarten Antriebseinheiten, wirken, ermittelt die Steuervorrichtung somit das Antriebsmoment, das von einer Antriebseinheit zu einem bestimmten Zeitpunkt erzeugt werden muss. Die Steuervorrichtung ermittelt somit ein erforderliches und notwendiges Antriebsmoment (Nm) für die Antriebseinheit zu einem Zeitpunkt, an dem die ermittelten Lasten entlang des Förderbandes so wirken, dass das erforderliche Antriebsmoment das Förderband mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit antreibt und dass das Antriebsmoment beispielsweise ein kritisches maximales Antriebsmoment, das das Förderband beschädigen könnte, nicht überschreitet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Ansatz erzeugen die Steuervorrichtung und die Antriebseinheit somit nicht nur ein konstantes Antriebsmoment, um eine vorgegebene Geschwindigkeit des Förderbandes zu erreichen, sondern die Antriebseinheit ermittelt ein variierendes Antriebsmoment, das auf einer variierenden Beladung/Gewichtsbelastung des Förderbandes entlang der Förderrichtung basiert. Somit wird das Förderband mit einem schonenderen Antriebsmoment unter Berücksichtigung des tatsächlichen Materialgewichts entlang eines bestimmten Abschnitts des Förderbandes, zum Beispiel zwischen der Lastermittlungseinrichtung und einer jeweiligen Antriebseinheit oder zwischen zwei benachbarten Antriebseinheiten, angetrieben.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst das Fördersystem eine weitere nachfolgende Antriebseinheit zum Antrieb des Förderbandes, wobei die weitere Antriebseinheit in Förderrichtung nach der Antriebseinheit mit dem Förderband gekoppelt ist. Die Steuervorrichtung ist ferner mit der weiteren Antriebseinheit derart gekoppelt, dass ein weiteres vorbestimmtes Antriebsmoment durch die weitere Antriebseinheit erzeugbar und auf das Förderband übertragbar ist, wobei die Steuervorrichtung ferner konfiguriert ist, um auf der Basis der Geschwindigkeit des Förderbandes den Abstand zwischen dem Ort der Lastermittlungseinrichtung (oder der Antriebseinheit) und der weiteren Antriebseinheit entlang der Förderrichtung die zwischen der Antriebseinheit und der weiteren nachfolgenden Antriebseinheit auf das Förderband wirkende Last zu bestimmen und das erforderliche Antriebsmoment (Mn) der weiteren nachfolgenden Antriebseinheit zum Antrieb des Förderbandes auf der Basis der Last zwischen der Antriebseinheit und der nachfolgenden weiteren nachfolgenden Antriebseinheit zu bestimmen.
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Mit der oben beschriebenen Ausführungsform wird ein Fördersystem mit einer Mehrzahl von Antriebseinheiten skizziert, wobei alle Antriebseinheiten entlang der Förderrichtung voneinander beabstandet sind. Die Steuervorrichtung ermittelt auf der Basis der Geschwindigkeit des Förderbandes und auf der Basis des Ortes der weiteren Antriebseinheit die auf das Förderband wirkende Last zwischen der Lastermittlungseinrichtung und einer jeweiligen Antriebseinheit oder zwischen zwei benachbarten Antriebseinheiten. Basierend auf dieser Information regelt die Steuervorrichtung das erforderliche weitere Antriebsmoment an der weiteren Antriebseinheit.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Steuervorrichtung ferner konfiguriert, das erforderliche Antriebsmoment der Antriebseinheit unabhängig von dem erforderlichen weiteren Antriebsmoment des weiteren Antriebsmoments einzustellen. Somit steuert die Steuervorrichtung die Antriebseinheiten unabhängig voneinander so an, dass jede Antriebseinheit das jeweilige Antriebsmoment überträgt und erzeugt, das an die auf das Förderband wirkende Last beim Passieren der jeweiligen Antriebseinheit angepasst ist. Beispielsweise kann auf Basis der zwischen der Lastermittlungseinrichtung und der einen Antriebseinheit auf das Förderband wirkenden Last das erzeugte Antriebsmoment höher sein als ein Antriebsmoment einer anderen, nachfolgenden Antriebseinheit, wobei in dem Moment die Last des Förderbandes zwischen zwei benachbarten Antriebseinheiten geringer ist, so dass ein geringeres Antriebsmoment zum Antrieb des Förderbandes erforderlich ist. Alternativ kann das erzeugte Antriebsmoment auf Basis der zwischen der Lastermittlungseinrichtung und der einen Antriebseinheit auf das Förderband wirkenden Last gegenüber einem Antriebsmoment einer anderen nachfolgenden Antriebseinheit reduziert werden, wobei die Last des Förderbandes zwischen zwei benachbarten Antriebseinheiten in dem Moment geringer ist, so dass ein höheres Antriebsmoment zum Antrieb des Förderbandes aufgebracht werden kann, ohne eine kritische Maximallast des Förderbandes zu überschreiten.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist mindestens eine von der Antriebseinheit und der weiteren Antriebseinheit selektiv vom Förderband entkoppelbar bzw. abkoppelbar. Wird eine Antriebseinheit von dem Förderband entkoppelt, wird das Antriebsmoment nicht mehr auf das Förderband übertragen. Wenn also die Steuervorrichtung festgestellt hat, dass ein erforderliches Antriebsmoment von einer Antriebseinheit erzeugt werden kann, ohne eine kritische Maximalbelastung des Förderbandes zu überschreiten, kann eine weitere Antriebseinheit vom Förderband entkoppelt werden, um zum Beispiel Energie zu sparen und den Verschleiß zu reduzieren. Darüber hinaus kann auch bei Schäden an einer Antriebseinheit die beschädigte Antriebseinheit abgekoppelt werden und die Steuervorrichtung ermittelt ein aktualisiertes erforderliches Antriebsmoment für die arbeitenden Antriebseinheiten, um ein ausreichendes allgemeines Antriebsmoment für den weiteren Antrieb des Förderbandes bereitzustellen. Wird beispielsweise eine zwischen der Lastermittlungseinrichtung und der nachfolgenden weiteren Antriebseinheit befindliche Zwischenantriebseinheit entkoppelt, wird die auf das Förderband zwischen der Lastermittlungseinrichtung und der weiteren Antriebseinheit wirkende Last ermittelt. Auf der Basis dieses Lastabschnitts wird das weitere Antriebsmoment der weiteren Antriebseinheit ermittelt.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst das Förderband einen Inklinationsabschnitt mit einer bestimmten Neigung bzw. Steigung (beispielsweise einem Winkel von 10° bis 80°, insbesondere 45° zwischen den Förderrichtungen und einer horizontalen Richtung), wobei das Material entlang der Förderrichtung angehoben wird. Die Antriebseinheit ist an dem Inklinationsabschnitt mit dem Förderband gekoppelt, wobei die Steuervorrichtung das erforderliche Antriebsmoment zusätzlich auf der Basis der Neigung des Förderbandes entlang des Inklinationsabschnitts, d.h. zwischen der Lastermittlungseinrichtung und einer jeweiligen Antriebseinheit oder zwischen zwei benachbarten Antriebseinheiten, dem Ort der Antriebseinheit ermittelt.
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In geneigten (ansteigenden) Bereichen des Förderbandes ist die Belastung der Förderbänder durch das Gewicht des Fördergutes höher als in horizontalen Bereichen des Förderbandes, da das Förderband das Fördergut zusätzlich entlang einer vertikalen Komponente anheben muss. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform berücksichtigt die Steuervorrichtung jedoch die Neigung des Förderbandes entlang eines Inklinationsabschnittes, d.h. zwischen der Lastermittlungseinrichtung und einer jeweiligen Antriebseinheit oder zwischen zwei benachbarten Antriebseinheiten, so dass entweder ein erhöhtes Antriebsmoment oder ein reduziertes Antriebsmoment erzeugt wird zur Reduzierung der durch die Neigung auf das Förderband wirkenden Lasten.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst das Förderband einen Deklinationsabschnitt mit einer bestimmten Neigung, wobei das Material entlang der Förderrichtung abgesenkt wird. Die Antriebseinheit ist im Deklinationsabschnitt mit dem Förderband gekoppelt. Die Steuervorrichtung ermittelt das erforderliche Antriebsmoment zusätzlich auf der Basis der Neigung des Förderbandes entlang des Deklinationsabschnitts, d.h. zwischen der Lastermittlungseinrichtung und einer jeweiligen Antriebseinheit oder zwischen zwei benachbarten Antriebseinheiten. Die Steuervorrichtung berücksichtigt also die Neigung des Förderbandes entlang des Deklinationsabschnittes, an dem die Antriebseinheit mit dem Förderband gekoppelt ist, so dass entweder ein erhöhtes Antriebsmoment erzeugt wird oder ein reduziertes Antriebsmoment erzeugt wird, um die aufgrund der Neigung auf das Förderband wirkenden Lasten zu reduzieren. Konkret reduziert die Steuervorrichtung das Antriebsmoment in einem jeweiligen Deklinationsabschnitt, da durch das Gewicht des an den Antriebseinheiten vorbeilaufenden Materials ein Hangabtrieb erzeugt wird, so dass das Antriebsmoment der Antriebseinheit angepasst bzw. reduziert werden muss. In bestimmten Fällen erzeugt die Antriebseinheit ein entgegen der Förderrichtung wirkendes Antriebsmoment, so dass die Antriebseinheit als Bremse für das Förderband wirkt.
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Speziell in Deklinationsabschnitten der Förderbänder kann die Antriebseinheit als Bremseinheit ausgebildet sein. Die Antriebseinheit kann dabei als Elektromotor ausgebildet sein, der auch als Generator betrieben werden kann. Die Antriebseinheit kann ferner zum Beispiel eine Magnetbremse oder eine Wirbelstrombremse umfassen. Durch die Kopplung des Förderbandes mit der Antriebseinheit kann somit eine robuste Kraftübertragung bereitgestellt werden, so dass das Fördersystem für schwere Materialien einsetzbar ist.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Zuführstation auf einem niedrigeren Niveau als die Abgabestation angeordnet. Das Fördersystem ist also zum Anheben des Materials ausgelegt. Alternativ ist die Zuführstation auf einem höheren Niveau als die Abgabestation angeordnet.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Steuervorrichtung konfiguriert, das erforderliche Antriebsmoment in Abhängigkeit von der auf das Förderband wirkenden Last zwischen dem Ort der Lastermittlungseinrichtung und der Antriebseinheit einzustellen, um die Geschwindigkeit des Förderbandes konstant zu halten. Somit kann als eine Zielvorgabe für die Antriebseinheiten die konstante Geschwindigkeit des Förderbandes definiert werden. Abhängig von der Last, die auf das Förderband beim Passieren der Antriebseinheit einwirkt, muss also für jede Antriebseinheit ein individuelles und spezifisches Antriebsmoment eingestellt werden, damit eine konstante Geschwindigkeit des Förderbandes entlang der gesamten Förderrichtung eingestellt werden kann. Würde andernfalls jede Antriebseinheit das gleiche Antriebsmoment ohne Berücksichtigung der jeweiligen Belastungsabschnitte der Förderbänder erzeugen, würden einige Antriebseinheiten, bei denen die Belastung des Förderbandes geringer ist, durch das jeweilige Antriebsmoment eine höhere Geschwindigkeit des Förderbandes erzeugen und einige Antriebseinheiten, bei denen die Belastung des Förderbandes höher ist, durch das jeweilige Antriebsmoment eine geringere Geschwindigkeit des Förderbandes erzeugen. Aufgrund der unterschiedlichen induzierten Geschwindigkeiten weist das Förderband somit Zonen und Dehnungsbereiche auf, die zu einer schädlichen Beanspruchung des Förderbandes führen würden.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Steuervorrichtung konfiguriert, das erforderliche Antriebsmoment in Abhängigkeit von der auf das Förderband wirkenden Last zwischen dem Ort der Lastermittlungseinrichtung und der Antriebseinheit der Antriebseinheit zur Erhöhung oder Verringerung der Geschwindigkeit des Förderbandes anzupassen. Somit kann insbesondere beim Starten oder Stoppen des Förderbandes als eine Zielvorgabe für die Antriebseinheiten das Erhöhen oder Verringern der Geschwindigkeit definiert werden. Es ist daher ein Ziel, eine konstante und gleichmäßige Beschleunigung oder Verzögerung des Förderbandes zu erzeugen. Ausgehend von der jeweiligen Last, die auf die Antriebseinheiten einwirkt, kann daher für jede Antriebseinheit ein jeweils erforderliches und individuelles Antriebsmoment ermittelt werden, um eine gleichmäßige Beschleunigung oder Verzögerung des Förderbandes zu erreichen.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform bildet das Förderband eine geschlossene Schleife, wobei die Zuführstation eine Zuführrolle und die Abgabestation eine Abgaberolle umfasst. Das Förderband ist um die Zuführrolle und die Abgaberolle gewickelt.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist mindestens eine der Zuführrolle und der Abgaberolle frei von Antriebsmitteln und durch die Bewegung des Förderbandes drehbar. Alternativ kann mindestens eine der Zuführrolle und der Abgaberolle eine jeweilige Antriebseinheit zum Antrieb des Förderbandes und zur Erzeugung eines jeweiligen Antriebsmomentes bilden. In diesem Fall wird die jeweilige Rolle ebenfalls von der Steuervorrichtung gesteuert, um das erforderliche Antriebsmoment zu erzeugen.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist mindestens eine der Zuführrollen und der Abgaberollen zum Spannen des Förderbandes einstellbar. Damit kann die Spannung des Förderbandes insbesondere im Hinblick auf die Gesamtbelastung des Förderbandes durch das Gewicht des zu transportierenden Materials eingestellt werden.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Steuervorrichtung konfiguriert, um die Geschwindigkeit des Förderbandes innerhalb eines vorgegebenen maximalen Antriebsmoments einzustellen. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Steuervorrichtung konfiguriert, das weitere Antriebsmoment der weiteren Antriebseinheit zu erhöhen, wenn das Antriebsmoment der Antriebseinheit den Bereich des maximalen Antriebsmoments erreicht. Basierend auf der auf das Förderband wirkenden Last zwischen der Lastermittlungseinrichtung und einer jeweiligen Antriebseinheit oder zwischen zwei benachbarten Antriebseinheiten kann das erzeugte Antriebsmoment gegenüber einem Antriebsmoment einer anderen Antriebseinheit reduziert werden, wobei die Last des Förderbandes in dem Moment geringer ist, so dass ein höheres Antriebsmoment zum Antrieb des Förderbandes aufgebracht werden könnte, ohne eine kritische Maximallast des Förderbandes zu überschreiten.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst das Förderband eine Kupplungsfläche mit einem ersten Kupplungsprofil, wobei die Antriebseinheit einen Antriebsriemen mit einem zweiten Kupplungsprofil umfasst. Ein Teil des zweiten Kupplungsprofils des Antriebsriemens erstreckt sich parallel zur Kupplungsfläche des Förderbandes, so dass das erste Kupplungsprofil mit dem zweiten Kupplungsprofil entlang des Kupplungsabschnitts des Förderbandes ineinandergreifend in Eingriff steht. Insbesondere ist mindestens eines von dem ersten Kupplungsprofil und dem zweiten Kupplungsprofil als Zahnriemenprofil ausgebildet.
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Das Förderband bildet ferner das erste Kupplungsprofil, das mittels eines zweiten Kupplungsprofils des Antriebsriemens in eine ineinandergreifende (formschlüssige) Kupplung eingreift. Das erste Kupplungsprofil und das entsprechende zweite Kupplungsprofil können zum Beispiel ein entsprechendes Zahnprofil aufweisen. Das erste Kupplungsprofil bzw. das zweite Kupplungsprofil kann darüber hinaus weitere Eingriffsstrukturen, wie zum Beispiel ein Stabelement, aufweisen, das sich quer zu einer Förderrichtung des Förderbandes erstreckt.
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Das erste Kupplungsprofil kann über die gesamte Länge des Förderbandes ausgebildet sein. Das erste Kupplungsprofil kann zum Beispiel lösbar oder abnehmbar am Förderband befestigt werden, zum Beispiel mittels einer Schraubverbindung. Ferner kann das Kupplungsprofil mit dem Förderband verklebt oder verlötet werden. Weiterhin ist es möglich, dass das Förderband zusammen mit dem ersten Kupplungsprofil ausgebildet ist und das Förderband und das erste Kupplungsprofil somit eine integrale und monolithische Einheit bilden. Das Förderband kann zum Beispiel aus einem robusten und flexiblen Kunststoffmaterial und/oder Gummimaterial gefertigt sein.
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Zur Kraftkopplung wird das erste Kupplungsprofil mit dem zweiten Kupplungsprofil ineinandergreifend gekoppelt, um dadurch eine präzise und robuste Kraftübertragung auf das Förderband zu bewirken. Das Antriebsmoment kann zum einen als Antriebskraft genutzt werden, um das Förderband anzutreiben, insbesondere bei einer gewissen Steigung oder Neigung, bei der das zu fördernde Material von einem niedrigeren Startpunkt zu einem höheren Endpunkt gefördert werden soll. Durch die formschlüssig eingreifende Kupplung kann das Antriebsmoment auch als Bremskraft genutzt werden. Der von einem Förderantrieb angetriebene Antriebsriemen wird so als Bremse genutzt, die der Bewegung des Förderbandes entgegenwirkt. Beispielsweise ist es erforderlich, dass das Förderband gebremst wird, wenn ein zu förderndes Material von einem höheren Startpunkt zu einem niedrigeren Endpunkt transportiert wird, um die Geschwindigkeit des Förderbandes konstant zu halten oder zu reduzieren. Ein Förderantrieb kann dabei als Elektromotor ausgebildet sein, der auch als Generator betrieben werden kann. Der Förderantrieb kann ferner zum Beispiel eine Magnetbremse oder eine Wirbelstrombremse umfassen. Durch die formschlüssig eingreifende Kupplung des Förderbandes mit dem Förderantrieb kann somit eine robuste Kraftübertragung bereitgestellt werden, so dass das Fördersystem für schwere Fördergüter nutzbar ist.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform bildet der Antriebsriemen eine geschlossene Schleife, die um zwei voneinander beabstandete umlaufende Rollen geführt wird, wobei insbesondere eine der umlaufenden Rollen eine angetriebene Rolle ist, die einen Förderantrieb bildet.
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Ein Teil des Antriebsriemens erstreckt sich parallel zu einem Kupplungsprofil des Förderbandes, das das erste Kupplungsprofil umfasst, wobei der Antriebsriemen das zweite Kupplungsprofil so bildet, dass der Antriebsriemen entlang des Kupplungsprofils des Förderbandes ineinandergreifend mit dem Förderband in Eingriff steht.
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Bei der Verwendung des Antriebsriemens nach beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung wird das Antriebsmoment nicht punktuell oder punktförmig übertragen, sondern entlang eines langgestreckten Kupplungsabschnitts. Dadurch kann das Antriebsmoment sanft übertragen werden, da keine punktuellen Kraftspitzen bei der Übertragung des Antriebsmoments auftreten. Dies führt zu einer geringeren Beanspruchung des Förderbandes und damit zu einem robusteren Fördersystem.
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Die Rotationsachsen der umlaufenden Rollen sind auf einer gemeinsamen Mittelachse angeordnet. Mindestens eine der umlaufenden Rollen kann als Antriebstrommel oder als Antriebsrolle ausgebildet sein. Diese bringen das Antriebsmoment, beispielsweise als Antriebskraft oder Bremskraft, auf und übertragen es auf den Antriebsriemen. Der Antriebsriemen ist so angeordnet und ausgebildet, dass zumindest ein Teil des Antriebsriemens am Vorlauf mit dem ersten Kupplungsprofil gekoppelt ist und ein weiterer Teil des Antriebsriemens am Rücklauf des Förderbandes mit dem ersten Kupplungsprofil gekoppelt ist.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst das Fördersystem eine Spannvorrichtung zum Einstellen des Abstands zwischen den umlaufenden Rollen zum Spannen des Antriebsriemens. Die umlaufenden Rollen können an einem gemeinsamen Tragrahmen montiert sein, wobei eine der umlaufenden Rollen beweglich mit dem Tragrahmen gekoppelt sein kann, um zu der anderen umlaufenden Rolle hin und von dieser weg bewegt werden zu können. Dabei kann eine vorgegebene Vorspannkraft des Antriebsriemens in Abhängigkeit vom Abstand der umlaufenden Rollen eingestellt werden. Die andere umlaufende Rolle, die gegenüber der beweglichen umlaufenden Rolle nicht beweglich ist, kann den angetriebenen Förderantrieb bilden, zum Beispiel eine angetriebene umlaufende Rolle.
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Die Spannvorrichtung kann zum Beispiel einen Spindelantrieb, ein Seilantriebssystem, ein hydraulisches System mit einem hydraulischen Verstellzylinder, der einen Verstellkolben steuert, oder einen elektrischen Linearmotor zum Bewegen der umlaufenden Rolle entlang des Tragrahmens zum Spannen des Antriebsriemens umfassen. In Abhängigkeit von der auf einen bestimmten Lastabschnitt wirkenden Last, beispielsweise zwischen der Lasterfassungseinheit und der Antriebseinheit oder zwischen weiteren Antriebseinheiten, ist die jeweilige Spannung des Antriebsriemens einzustellen, um das Antriebsmoment effektiv auf das Förderband zu übertragen. Bilden die Kupplungsprofile Zahnprofile, so kann es zusätzlich erforderlich sein, eine vorbestimmte Vorspannung des Antriebsriemens bereitzustellen, um eine gestriegelte Anpassung der Zahnprofile des ersten und zweiten Kupplungsprofils zu ermöglichen.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Steuervorrichtung konfiguriert, um die Spanneinrichtung zum Spannen des Förderbandes auf der Basis des Antriebsmoments der Antriebseinheit zum Antrieb des Förderbandes auf der Basis der Last zwischen dem Ort der Lastermittlungseinrichtung und der Antriebseinheit zu steuern.
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Bei herkömmlichen Ansätzen wird beispielsweise die Vorspannkraft des Antriebsriemens in Bezug auf ein maximales Antriebsmoment eingestellt, das vom Antriebsriemen auf das Förderband übertragen werden kann. Weiterhin wurde als Parameter für die Vorspannung des Antriebsriemens die Geschwindigkeit des Transportgutes auf dem Förderband berücksichtigt. Es hat sich jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung herausgestellt, dass für eine exakte Kopplung zwischen den Kupplungsprofilen des Förderbandes und des Antriebsriemens das vom Antriebsriemen auf das Förderband übertragene Antriebsmoment maßgeblich ist. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann daher die Vorspannkraft auf der Basis des durch die Antriebseinheit auf das Förderband übertragenen Antriebsmoments eingestellt werden. Durch die Einstellung der Vorspannkraft des Antriebsriemens wird somit eine optimale Abstimmung der jeweiligen Kupplungsprofile von Förderband und Antriebsriemen erreicht.
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Zusätzlich können entsprechende Drehmomentsensoren und Dehnungsmessgeräte mit dem Förderband gekoppelt werden, um die auf bestimmte Bereiche des Förderbandes wirkende Belastung und Beanspruchung zu messen. Die Steuervorrichtung kann mit den jeweiligen Drehmomentsensoren und Dehnungsmessgeräten gekoppelt sein und das Antriebsmoment einer jeweiligen Antriebseinheit anpassen, um die Belastung oder Reparaturen des Förderbandes zu verringern.
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Zusammengefasst leiten modulare, dezentrale Antriebseinheiten in bestimmten Abständen entlang des Förderbandes die für den Betrieb erforderlichen Kräfte, d.h. Antriebsmomente, in das Förderband ein. An jeder Einheit wird durch die Steuerung des Antriebsmoments mit der Steuervorrichtung die Spannung im Förderband entlastet und somit das Maximum drastisch reduziert.
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Jede Antriebseinheit kann durch eine individuelle Steuerung gesteuert werden, die Steuersignale von der zentralen Steuervorrichtung erhält, um die Geschwindigkeitsrampe des Förderers und die Laststeuerung während des Dauerbetriebs anzupassen. Ferner kann eine unabhängige Steuerung jeder Antriebseinheit zu Wartungszwecken erforderlich sein, wenn eine Antriebseinheit mechanisch vom Fördersystem entkoppelt ist. Mit der Lastermittlungseinrichtung wird die tatsächliche Materialbelastung entlang des Förderbandes gemessen. Die Lastermittlungseinrichtung ist speziell nach dem Beschickungstrichter angeordnet.
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Die Steuervorrichtung steuert die „multidrive“ Antriebseinheiten so, dass sie immer zusammen arbeiten müssen, d.h. alle Antriebseinheiten müssen auf die gleiche Weise starten und stoppen, um unerwünschte Kräfte auf das Förderband und die Antriebskomponenten zu vermeiden. Alle Antriebseinheiten erhalten die Steuerbefehle von der Steuervorrichtung, um die Antriebseinheiten zu aktivieren, zu starten und zu stoppen. Der Geschwindigkeitssollwert kann an jede Antriebseinheit gesendet werden. Die Bandwaage in der Nähe der Zuführstation ermittelt die tatsächliche Belastung. Auf der Basis der aktuellen Fördergeschwindigkeit (gemessen zum Beispiel von den Antriebseinheiten oder einem Tachometer am Förderband oder an den Rollen) wird die Belastung entlang des Förderbandes ermittelt. Das erforderliche Antriebsmoment für jede Antriebseinheit zur Aufrechterhaltung des Förderbandes wird auf der Basis der Informationen der Bandwaagen-Lastinformationen ermittelt. Dementsprechend kann auch eine Anpassung der Förderbandgeschwindigkeit im Normalbetrieb bereitgestellt werden. Die Geschwindigkeit des Förderbandes kann in Abhängigkeit von der Belastung des Förderbandes gewählt werden. Die Geschwindigkeit muss sorgfältig an die Flussrate des Materials angepasst werden, das dem Förderband am Zuführabschnitt zugeführt wird, um eine Überfüllung und Blockierung des Förderbands zu vermeiden. Ein Geschwindigkeitswechsel muss sanft und rampenförmig erfolgen, um Schwingungen und Schwankungen bei der Geschwindigkeits- und Drehmomentregelung zu vermeiden, die zu einer Belastung des Förderbandes führen.
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Es ist zu beachten, dass Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf unterschiedliche Gegenstände beschrieben wurden. Insbesondere wurden einige Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Ansprüche vom Vorrichtungstyp beschrieben, während andere Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Ansprüche vom Verfahrenstyp beschrieben wurden. Der Fachmann wird jedoch der obigen und der folgenden Beschreibung entnehmen, dass, sofern nichts anderes angegeben ist, neben jeder Kombination von Merkmalen, die zu einer Art von Gegenstand gehören, auch jede Kombination zwischen Merkmalen, die sich auf verschiedene Gegenstände beziehen, insbesondere zwischen Merkmalen der Ansprüche des Vorrichtungstyps und Merkmalen der Ansprüche des Verfahrenstyps, als mit dieser Anmeldung offenbart angesehen wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die oben definierten Aspekte und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind aus den nachfolgend zu beschreibenden Ausführungsbeispielen ersichtlich und werden unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele erläutert. Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele näher beschrieben, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fördersystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Fördersystems mit einem Inklinationsabschnitt und einem Deklinationsabschnitt gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Lastermittlungseinrichtung, die eine Bandwaage ist. gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
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Die Abbildungen in den Zeichnungen sind schematisch. Es wird darauf hingewiesen, dass in verschiedenen Abbildungen ähnliche oder identische Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fördersystems 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Fördersystem 100 umfasst ein Förderband 102, das eine Förderfläche aufweist, auf die das zu fördernde Material 101 platzierbar ist, wobei das Förderband 102 entlang einer Förderrichtung 103 zwischen einer Zuführstation 104, an der das Material platzierbar ist, und einer Abgabestation 105, von der das Material 101 von der Förderfläche entfernbar ist, bewegbar ist.
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Das Fördersystem 100 umfasst ferner eine Lastermittlungseinrichtung 106, die mit dem Förderband 102 gekoppelt ist, um die tatsächliche auf das Förderband 102 wirkende Last an dem Ort der Lastermittlungseinrichtung zu bestimmen. Des Weiteren umfasst das Fördersystem 100 eine Antriebseinheit 110 zum Antrieb des Förderbandes 102, wobei die Antriebseinheit in Förderrichtung nach der Lastermittlungseinrichtung 106 mit dem Förderband gekoppelt ist.
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Weiterhin umfasst das Fördersystem eine mit der Lastermittlungseinrichtung 106 und der Antriebseinheit 110 gekoppelte Steuervorrichtung 107, wobei die Steuervorrichtung 107 dazu konfiguriert ist, die Antriebseinheit 110 derart zu steuern, dass ein vorbestimmtes Antriebsmoment durch die Antriebseinheit 110 erzeugbar und auf das Förderband 102 übertragbar ist. Die Steuervorrichtung 107 ist ferner konfiguriert, um auf der Basis der Geschwindigkeit des Förderbandes 102, des Abstandes zwischen dem Ort der Lastermittlungseinrichtung bzw. der Antriebseinheit 110 und der weiteren nachfolgenden Antriebseinheit 110 entlang der Förderrichtung 103 die zwischen der Antriebseinheit 110 und der weiteren nachfolgenden Antriebseinheit 110 auf das Förderband 102 wirkende Last zu bestimmen und das erforderliche Antriebsmoment Mn der weiteren nachfolgenden Antriebseinheit 110 zum Antrieb des Förderbandes 102 auf der Basis der Last zwischen der Antriebseinheit 110 und der weiteren nachfolgenden Antriebseinheit 110 zu bestimmen.
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Das Fördersystem umfasst ein Förderband 102. Auf der Förderfläche des Förderbandes 102 kann ein Förderprofil, wie zum Beispiel eine profilierte Oberfläche, eine Förderfläche in der Art eines Elevatorförderers oder andere Tragelemente zum Transport des Fördergutes 101 angeordnet sein. Das Förderband 102 ist entlang einer Förderrichtung 103 bewegbar. Das Förderband 102 bildet eine geschlossene Schleife, wobei die Zuführstation 104 eine Zuführrolle 108 und die Abgabestation 105 eine Abgaberolle 109 umfasst. Das Förderband 102 ist um die Zuführrolle 108 und die Abgaberolle 109 gewickelt.
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Das Material 101 wird entlang der Förderrichtung 103 zwischen einer Zuführstation 104 und einer Abgabestation 105 gefördert, wobei das Förderband 102 zum Beispiel durch eine Zuführrolle 108 oder Abgaberolle 109 an der Zuführstation 104 und der Abgabestation 105 umgelenkt wird. Weiterhin kann an der Zuführstation 104 ein Beschickungstrichter 112 zum Einfüllen des Materials 101, z.B. Schüttgut, auf das Förderband 102 angeordnet sein.
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Entlang der Förderrichtung 103 ist eine Mehrzahl von Antriebseinheiten 110 angeordnet. Wie in 3 näher dargestellt, umfasst eine Antriebseinheit 110 zum Beispiel eine Antriebsscheibe (Förderantrieb 303), die das Antriebsmoment Mn erzeugt. Die Antriebseinheit 110 kann elektrisch angetrieben sein. Die Mehrzahl der Antriebseinheiten 110 sind entlang des Förderbandes 102 hintereinander angeordnet, um das Antriebsmoment Mn auf den Antriebsriemen 304 zu übertragen.
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Die Antriebseinheit 110 erzeugt ein Antriebsmoment, um damit das Förderband 102 anzutreiben. Das Antriebsmoment Mn kann einerseits zum Antrieb des Förderbandes 102 genutzt werden, insbesondere bei einer bestimmten Steigung oder Inklinationsabschnitten I des Antriebsriemens 304, bei denen das Material 101 von einer unteren Zuführstation 104 zu einer höheren Abgabestation 105 gefördert wird.
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Die Lastermittlungseinrichtung 106 ist an das Förderband 102 gekoppelt, und zwar in oder in der Nähe der Zuführstation 104. Die Lastermittlungseinrichtung 106 misst das Gewicht des Materials 101 zu dem Zeitpunkt, zu dem das Material 101 den Ort der Lastermittlungseinrichtung passiert. Somit ist unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Förderbandes 102 bekannt, welches Gewicht des Materials 101 auf einem bestimmten Abschnitt des Förderbandes 102 angeordnet ist.
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Die Steuervorrichtung 107 ist mit der Lastermittlungseinrichtung 106 zur Aufnahme der Gewichtsinformationen gekoppelt und erhält somit die Information (zum Beispiel durch Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Förderbandes 102), welcher Abschnitt des Förderbandes 102 ein Material 101 mit einem definierten und gemessenen Gewicht trägt. Ferner ist die Steuervorrichtung 107 mit den Antriebseinheiten 110 gekoppelt. Die Steuervorrichtung 107 ist konfiguriert zur Steuerung der Antriebseinheit 110 und damit zur Steuerung der von den Antriebseinheiten 110 erzeugten und auf das Förderband 102 übertragenen Antriebsmomente Mn1, Mn2 an dem Ort, an dem die jeweilige Antriebseinheit 110 mit dem Förderband 102 gekoppelt ist.
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Zusätzlich ist die Steuervorrichtung 107 mit einem jeweiligen Geschwindigkeitssensor 113 gekoppelt, der am Förderband 102 angeordnet ist, um die aktuelle Geschwindigkeit des Förderbandes 102 entlang der Förderrichtung 103 zu bestimmen.
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So erhält die Steuervorrichtung 107 als Eingangsparameter das jeweilige Gewicht (z.B. in Tonnen t) des Materials 101 an bestimmten Stellen auf dem Förderband 102 und erhält als Eingangsparameter die Ist-Geschwindigkeit (m/s) und/oder die Soll-Geschwindigkeit des Förderbandes 102. Zusätzlich erhält die Steuervorrichtung 107 als Eingangsparameter den Ort der Lastermittlungseinrichtung 106 und den Ort der Mehrzahl von Antriebseinheiten 110 entlang der Förderrichtung 103. Dementsprechend ist der Steuervorrichtung 107 der Abstand zwischen der Lastermittlungseinrichtung 106 und den jeweiligen Antriebseinheiten 110 entlang der Förderrichtung 103 bekannt.
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Die Steuervorrichtung 107 ermittelt also auf der Basis der Eingangsparameter, zu welchem Zeitpunkt das aktuell gewogene Material 101 an der Lastermittlungseinrichtung 106 die jeweilige Antriebseinheit 110 erreicht. Die Steuervorrichtung 107 ermittelt somit für die auf bestimmte Abschnitte des Förderbandes 102 wirkenden Lasten ein benötigtes und notwendiges Antriebsmoment (Nm) für die Antriebseinheiten 110, so dass das benötigte Antriebsmoment Mn1, Mn2 das Förderband 102 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit antreibt und dass das Antriebsmoment Mn1, Mn2 beispielsweise ein kritisches maximales Antriebsmoment Mn nicht überschreitet, welches das Förderband 102 beschädigen könnte.
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Die Steuervorrichtung 107 ermittelt auf der Basis der Geschwindigkeit des Förderbandes 102 und auf der Basis des Ortes der weiteren Antriebseinheit 110 die auf das Förderband 102 wirkende Last entlang eines Abschnitts zwischen der weiteren Antriebseinheit 110 und zum Beispiel einer vorherigen Antriebseinheit 110, einer nachfolgenden Antriebseinheit 110 oder der Lastermittlungseinrichtung 106. Basierend auf diesen Informationen regelt die Steuervorrichtung 107 das erforderliche weitere Antriebsmoment Mn2 an der weiteren Antriebseinheit 110.
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Die Steuervorrichtung 107 stellt das erforderliche Antriebsmoment Mn1 der Antriebseinheit 110 unabhängig von dem erforderlichen weiteren Antriebsmoment des weiteren Antriebsmoments Mn2 ein. Die Steuervorrichtung 107 steuert also die Antriebseinheiten 110 unabhängig voneinander so an, dass jede Antriebseinheit 110 das jeweilige Antriebsmoment Mn1, das an die auf das Förderband 102 wirkende Last angepasst ist, gezielt zwischen der Lastermittlungseinrichtung 1006 und einer jeweiligen Antriebseinheit 110 oder zwischen zwei benachbarten Antriebseinheiten 110 überträgt und erzeugt. Beispielsweise kann das erzeugte Antriebsmoment Mn1 auf der Basis der auf das Förderband 102 wirkenden Last beim Passieren der einen Antriebseinheit 110 höher sein als ein Antriebsmoment Mn2 einer anderen Antriebseinheit 110, wobei die Last des Förderbandes 102 im Moment geringer ist, so dass ein geringeres Antriebsmoment Mn2 zum Antrieb des Förderbandes 102 erforderlich ist.
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Alternativ kann das erzeugte Antriebsmoment Mn1 auf der Basis der auf das Förderband 102 wirkenden Last speziell zwischen der Lastermittlungseinrichtung und einer jeweiligen Antriebseinheit oder zwischen zwei benachbarten Antriebseinheiten gegenüber einem Antriebsmoment Mn2 einer anderen Antriebseinheit 110 reduziert werden, wobei die Last des Förderbandes 102 im Moment geringer ist, so dass ein höheres Antriebsmoment Mn2 zum Antrieb des Förderbandes 102 aufgebracht werden kann, ohne eine kritische Maximallast des Förderbandes 102 zu überschreiten.
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Wie in der Ausführungsform in 1 dargestellt, weist das Förderband 102 einen Inklinationsabschnitt I mit einer bestimmten Neigung auf, wobei das Material 101 entlang der Förderrichtung 103 angehoben wird. Die Antriebseinheit 110 ist am Inklinationsabschnitt I mit dem Förderband 102 gekoppelt, wobei die Steuervorrichtung 107 das erforderliche Antriebsmoment Mn zusätzlich auf der Basis der Neigung des Förderbandes 102 am Ort der Antriebseinheit 110 ermittelt.
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In geneigten Bereichen des Förderbandes 102 ist die Belastung der Förderbänder 102 durch das Gewicht des Fördergutes 101 höher als in horizontalen Bereichen des Förderbandes 102, da das Förderband 102 das Fördergut 101 zusätzlich entlang einer vertikalen Komponente anheben muss. Die Steuervorrichtung 107 berücksichtigt die Neigung des Förderbandes 102 an dem Ort, an der die Antriebseinheit 110 mit dem Förderband 102 gekoppelt ist, so dass entweder ein erhöhtes Antriebsmoment Mn oder ein verringertes Antriebsmoment Mn zur Reduzierung der auf das Förderband 102 wirkenden Belastungen aufgrund der Neigung erzeugt wird.
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In der in 1 gezeigten Ausführungsform befindet sich die Zuführstation 104 auf einem niedrigeren Niveau als die Abgabestation 105. Daher ist das Fördersystem 100 für das Anheben des Materials 101 ausgelegt.
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Abhängig von der auf das Förderband 102 spezifisch zwischen der Lastermittlungseinrichtung 106 und einer jeweiligen Antriebseinheit 110 oder zwischen zwei benachbarten Antriebseinheiten 110 wirkenden Last wird für jede Antriebseinheit 110 ein individuelles und spezifisches Antriebsmoment Mn eingestellt, so dass eine konstante Geschwindigkeit des Förderbandes 102 entlang der gesamten Förderrichtung 103 eingestellt werden kann. Des Weiteren ist die Steuervorrichtung 107 konfiguriert, um das erforderliche Antriebsmoment Mn in Abhängigkeit von der Last spezifisch zwischen der Lastermittlungseinrichtung 106 und einer jeweiligen Antriebseinheit 110 oder zwischen zwei benachbarten Antriebseinheiten 110 zur Erhöhung oder Verringerung der Geschwindigkeit des Förderbandes 102 einzustellen. So kann insbesondere beim Starten oder Stoppen des Förderbandes 102 als Vorgabe für die Antriebseinheiten 110 die Erhöhung oder Verringerung der Geschwindigkeit definiert werden. Auf der Basis der jeweiligen Last, die auf die Antriebseinheiten 110 einwirkt, wird für jede Antriebseinheit 110 ein jeweils erforderliches und individuelles Antriebsmoment Mn1, Mn2 ermittelt, um für eine gleichmäßige Beschleunigung oder Verzögerung des Förderbandes 102 zu sorgen.
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Die Zuführrolle 108 und die Abgaberolle 109 sind frei von Antriebsmitteln und durch die Bewegung des Förderbandes 102 drehbar. Mindestens eine der Zuführrollen 108 und der Abgaberollen 109 ist zum Spannen des Förderbandes 102 einstellbar. Somit kann die Spannung des Förderbandes 102 insbesondere im Hinblick auf die Gesamtlast eingestellt werden, die aufgrund des Gewichts des zu transportierenden Materials 101 auf das Förderband 102 wirkt.
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2 zeigt ein Fördersystem 100 mit allen Merkmalen der in 1 gezeigten Ausführungsform, jedoch mit einem Inklinationsabschnitt I und einem Deklinationsabschnitt II gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie dargestellt, befindet sich die Zuführstation 104 auf einem höheren Niveau als die Abgabestation 105. In alternativen Ausführungsformen kann das Fördersystem jedoch auch eine Mehrzahl von Inklinationsabschnitten I und/oder Deklinationsabschnitten II umfassen.
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Der Deklinationsabschnitt II hat eine bestimmte Neigung, wobei das Material 101 entlang der Förderrichtung 103 abgesenkt wird. Die Antriebseinheiten 110 sind im Deklinationsabschnitt II mit dem Förderband 102 gekoppelt. Die Steuervorrichtung 107 ermittelt das erforderliche Antriebsmoment Mn3 zusätzlich auf der Basis der Neigung des Förderbandes 102 am Ort der Antriebseinheit 110. Die Steuervorrichtung 107 berücksichtigt also die Neigung des Förderbandes 102 an dem Ort, an der die Antriebseinheit 110 mit dem Förderband 102 gekoppelt ist, derart, dass entweder ein erhöhtes Antriebsmoment erzeugt wird oder ein reduziertes Antriebsmoment erzeugt wird, um die auf das Förderband 102 wirkenden Belastungen aufgrund der Neigung zu reduzieren. Konkret reduziert die Steuervorrichtung 107 das Antriebsmoment in einem jeweiligen Deklinationsabschnitt II, da aufgrund des Gewichts des Materials 101 speziell zwischen der Lastermittlungseinrichtung 106 und einer jeweiligen Antriebseinheit 110 oder zwischen zwei benachbarten Antriebseinheiten 110 ein Hangabtrieb durch das Gewicht des Materials 101 erzeugt wird, so dass das Antriebsmoment der Antriebseinheit 110 angepasst bzw. reduziert werden muss. Die Antriebseinheit 110 kann ein Antriebsmoment Mn3 erzeugen, das in Gegenrichtung zur Förderrichtung 103 wirkt, so dass die Antriebseinheit 110 als Bremse für das Förderband 102 wirkt.
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Somit kann das Antriebsmoment Mn3 auch als Bremskraft genutzt werden. Die Antriebseinheit 110 wird somit als Bremse eingesetzt, die der Bewegung des Förderbandes 102 entgegenwirkt. Das Antriebsmoment kann also ein negatives Antriebsmoment sein, um ein Bremsmoment zu erzeugen. Beispielsweise ist es notwendig, dass das Förderband 102 gebremst wird, wenn ein Material 101 von einer höher gelegenen Zuführstation 104 zu einer tiefer gelegenen Abgabestation 105 transportiert wird, um die Geschwindigkeit des Förderbandes 102 konstant zu halten oder zu reduzieren.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinheit 110 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Eine Antriebseinheit 110 umfasst zum Beispiel eine Antriebsscheibe (Förderantrieb 303), die das Antriebsmoment Mn erzeugt. Der Förderantrieb 303 ist durch ein Kupplungsprofil 301, 302 direkt oder über eine Antriebsriemen 304 mit dem Förderband 102 verpresst oder in Eingriff gebracht, so dass bei Drehung des Förderantriebs 303 das jeweilige Antriebsmoment Mn zum Antrieb des Förderbandes 102 übertragen werden kann. Wie im Folgenden in einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben, ist zwischen dem Förderband 102 und dem Förderantrieb 303 der jeweilige Antriebsriemen 304 zwischengeschaltet.
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Das Förderband 102 weist eine Kupplungsfläche auf, die ein erstes Kupplungsprofil 301 umfasst, wobei die Antriebseinheit 110 mindestens einen Förderantrieb 303 zur Übertragung des Antriebsmoments Mn auf das Förderband 102 zum Antreiben und/oder Abbremsen des Förderbandes 102 umfasst. Der Förderantrieb 303 umfasst ein zweites Kupplungsprofil 302, wobei das erste Kupplungsprofil 301 mit dem zweiten Kupplungsprofil 302 derart gekoppelt ist, dass der Förderantrieb 303 zur Übertragung von Antriebsmomenten ineinandergreifend mit dem Förderband 102 gekoppelt ist.
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Das Förderband 102 bildet ferner das erste Kupplungsprofil 301, das mittels eines zweiten Kupplungsprofils 302 des Förderantriebs 303 in eine ineinandergreifende Kupplung eingreift. Das erste Kupplungsprofil 301 und das entsprechende zweite Kupplungsprofil 302 können beispielsweise ein entsprechendes Zahnprofil aufweisen. Das erste Kupplungsprofil 301 oder das zweite Kupplungsprofil 302 kann darüber hinaus weitere Eingriffsstrukturen, wie beispielsweise ein Stabelement, aufweisen, das sich quer zu einer Förderrichtung des Förderbandes 102 erstreckt.
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Das erste Kupplungsprofil 301 kann über die gesamte Länge des Förderbandes 102 ausgebildet sein. Das erste Kupplungsprofil 301 kann zum Beispiel lösbar oder abnehmbar am Förderband 102 befestigt werden, zum Beispiel mittels einer Schraubverbindung.
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Der Förderantrieb 303 dient zur Erzeugung des Antriebsmoments Mn, um damit das Förderband 102 anzutreiben. Zur Kraftkopplung ist das erste Kupplungsprofil 301 mit dem zweiten Kupplungsprofil 302 ineinandergreifend gekoppelt, um dadurch eine präzise und robuste Kraftübertragung auf das Förderband 102 zu bewirken. Das Antriebsmoment Mn kann einerseits als Antriebskraft genutzt werden, um das Förderband 102 anzutreiben, insbesondere bei einer gewissen Steigung oder Neigung, bei der das Material 101 von einem niedrigeren Startpunkt zu einem höheren Endpunkt gefördert werden soll.
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Der Antriebsriemen 304 bildet eine geschlossene Schleife, die um zwei voneinander beabstandete, umlaufende Rollen 303, 305 geführt wird. Bei Verwendung des Antriebsriemens 304 wird das Antriebsmoment Mn nicht punktuell oder punktförmig, sondern entlang eines langgestreckten Kupplungsabschnitts übertragen. Dadurch kann das Antriebsmoment Mn sanft übertragen werden, da keine punktuellen Kraftspitzen bei der Übertragung des Antriebsmoments Mn auftreten. Die Rotationsachsen der umlaufenden Rollen 303, 305 sind auf einer gemeinsamen Mittelachse angeordnet. Mindestens eine der umlaufenden Rollen 303 kann als Antriebstrommel oder als Antriebsrolle ausgebildet sein. Diese bringen das Antriebsmoment Mn, beispielsweise als Antriebskraft oder Bremskraft, auf und übertragen es auf den Antriebsriemen 304.
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Das Fördersystem 100 umfasst eine Spannvorrichtung 306 zum Einstellen des Abstands zwischen den umlaufenden Rollen 303, 305 zum Spannen des Antriebsriemens mit einer Vorspannkraft Fv. Die umlaufenden Rollen 303, 305 können an einem gemeinsamen Tragrahmen befestigt sein, wobei eine der umlaufenden Rollen 305 beweglich mit dem Tragrahmen gekoppelt sein kann, um zu der anderen antreibbaren umlaufenden Rolle 303 hin und von dieser weg bewegt werden zu können. Dabei wird eine vorgegebene Vorspannkraft Fv des Antriebsriemens 304 in Abhängigkeit vom Abstand der umlaufenden Rollen 303, 305 eingestellt. Die Spannvorrichtung 306 ist in dem Beispiel ein Spindelantrieb zum Bewegen der umlaufenden Rolle 305 entlang des Tragrahmens, um den Antriebsriemen 304 zu spannen. In Abhängigkeit von der auf einen bestimmten Lastabschnitt wirkenden Last, beispielsweise zwischen der Lasterfassungseinheit 106 und der Antriebseinheit 110 oder zwischen weiteren Antriebseinheiten 10, ist die jeweilige Spannung des Antriebsriemens 304 einzustellen, um das Antriebsmoment Mn effektiv auf das Förderband 102 zu übertragen.
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Die Steuervorrichtung 107 ist konfiguriert zur Steuerung der Spanneinrichtung 306 zum Spannen des Förderbandes 102 auf der Basis des Antriebsmoments Mn der Antriebseinheit 110 zum Antrieb des Förderbandes 102 auf der Basis der Last zwischen dem Ort der Lastermittlungseinrichtung 106 und der Antriebseinheit 110.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer Lastermittlungseinrichtung 106, die eine Bandwaage gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet. Die Lastermittlungseinrichtung 106 umfasst eine Bandträgerrolle 401, auf der das Förderband 102 angeordnet sein kann. Die Gewichtskraft und damit die Last kann über die Bandträgerrollen 401 auf einen Trägerrahmen 402 übertragen werden. Der Tragrahmen 402 stützt die Bandträgerrollen 401. Zwischen den Bandträgerrollen 401 und dem Tragrahmen 402 können Gewichtssensoren angebracht sein, um die jeweilige Last zu messen.
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Es ist zu beachten, dass der Begriff „umfassend“ andere Elemente oder Schritte nicht ausschließt und „ein“ oder „eine“ eine Mehrzahl nicht ausschließt. Auch können Elemente, die in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben werden, kombiniert werden. Es sollte auch beachtet werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als Einschränkung des Umfangs der Ansprüche zu verstehen sind.
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Liste der Bezugszeichen:
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- 100
- Fördersystem
- 101
- Fördergut (zu förderndes Material)
- 102
- Förderband
- 103
- Förderrichtung
- 104
- Zuführstation
- 105
- Abgabestation
- 106
- Lastermittlungseinrichtung
- 107
- Steuervorrichtung
- 108
- Zuführrolle
- 109
- Abgaberolle
- 110
- Antriebseinheit
- 111
- Führungsrolle
- 112
- Beschickungstrichter
- 113
- Geschwindigkeitssensor
- 301
- erstes Kupplungsprofil
- 302
- zweites Kupplungsprofil
- 303
- Förderantrieb
- 304
- Antriebsriemen
- 305
- umlaufende Rollen
- 306
- Spannvorrichtung
- 401
- Bandträgerrolle
- 402
- Trägerrahmen
- I
- Inklinationsabschnitt
- II
- Deklinationsabschnitt
- Mn
- Antriebsmoment
- Fv
- Vorspannkraft
