DE112018007085T5

DE112018007085T5 - Multifunktionssensor, der sich in einem siegel einer rolle eines förderbandes befindet

Info

Publication number: DE112018007085T5
Application number: DE112018007085.9T
Authority: DE
Inventors: Enrique Celedon Valenzuela; Jaime Celedon Fernandez
Original assignee: Ind Metalmecanica Rivet S A; Industria Metalmecanica Rivet SA
Current assignee: Ind Metalmecanica Rivet S A; Industria Metalmecanica Rivet SA
Priority date: 2018-02-16
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2021-04-08
Also published as: BR112020004849B1; WO2019157606A1; ZA202000018B; PE20200357A1; MX2020000273A; ECSP19091478A; BR112020004849A2; CN111094153A; AU2018408980A1

Abstract

Multifunktionssensor, der sich in einem Siegel einer Walze eines Förderbandes befindet, mit einem Multifunktionssenor, welcher neben einem Siegel einer Walze und an ein Lager anschließend angeordnet ist, welche mit einer Achse der Walze verbunden sind, welche eine Abdeckung hat und sich innerhalb eines Hohlraums befindet; wobei der Multifunktionssensor an mindestens einem Ende der Walze angeordnet ist, gewählt als Walzensensor in einem Überwachungssystem; der Multifunktionssensor aus einer Platte besteht, und in einem Teil dieser Platte ein Stromkreis angeordnet ist, welcher einen Sendeempfänger einen RFID-Leser, einen Magnetsensor, einen Zentralprozessor, einen Schallsensor, einen dreiachsigen Beschleunigungsmesser, und einen Temperatursensor aufweist; außerdem in der Nähe des genannten Stromkreises ein RFID-Tag oder ein Radiofrequenzidentifikations(Radio Frequency Identification)-Etikett und ein Geolokalisationsmodul angeordnet sind; im Rest der Platte ein oder mehrere Batterien oder andere Energiespeicherungselemente angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen in einer Walze enthaltenen Multifunktionssensor, der in einem Überwachungssystem für ein Förderband verwendet wird.
Technisches Feld
Die vorliegende Erfindung beschreibt einen Multifunktionsensor, neben einem Siegel einer Walze und an ein Lager anschließend angeordnet ist, welche mit einer Achse der Walze verbunden sind, welche eine Abdeckung (2) hat und sich innerhalb eines Hohlraums (40) befindet, bevorzugt zur Verwendung in Minenarbeiten.
Stand der Technik
Derzeit mach die Kontrolle industrieller Prozesse eine genauere Kontrolle und Überwachung notwendig, speziell bei Prozessen die Förderbänder verwenden, bei welchen ständig deren Funktion zu überwachen ist, da ein Fehler einen großen Kostenaufwand nach sich ziehen kann.
Die Patentanmeldung WO 2016 / 019431 mit Datum vom 11.02.2016, von Arif, mit dem Titel „Vorrichtung, System und Verfahren für die Überwachung einer Förderwalze“ beschreibt eine Förderwalze für ein Transportsystem das von einem zylindrischen Walzkörper getragen wird, um sich um eine zentrale Achse zu drehen, die eine Rotationsachse hat. Eine Freistellung erstreckt sich am äußeren Ende der Achse. Ein Gerät der Überwachung des Zustands der Föderanlage befindet sich innerhalb der Freistellung. Das Überwachungsgerät hat eine Batterie, einen Sender und mindestens einen Sensor, wie zum Beispiel einen Vibrationssensor, einen Beschleunigungsmesser und/oder einen Temperatursensor. Der Sender kann wahlweise einen einmaligen Code senden, der die bestimmte Walze von den anderen Walzen unterscheidet. Das Gerät kann einen RFID-Chip enthalten, um damit zusammenhängende Daten zu senden, die den Zustand der Walze erkennen lassen. Das Gerät kann ein Modul sein, das für die Verwendung in eine Kavität eingefügt wird, und welches entfernbar ist, wenn das Modul nicht funktioniert oder wenn die Batterie gewechselt werden muss. Das Gerät kann Teil eines Systems sein, das ein Fernüberwachungsgerät beinhaltet, welches Signale des Zustandes der Walze des Gerätes empfängt. Die Wartung der Walze kann durch das Empfangen der Daten des Überwachungsgerätes des Status der Walze erfolgen.
Die Patentanmeldung US 2009 / 194390 mit Datum 06.08.2009 von Freeman mit dem Titel „Vorrichtung und Verfahren eines Föderbandes im Überwachungsstatus“ beschreibt ein Verfahren und ein System für die Überwachung des Status der Tragrollen in einem Förderband. Ein Sensor ist mechanisch an das Förderband angeschlossen und erkennt eine Charakteristik einer tragenden Struktur, die in Beziehung mit dem Förderband steht. Der Sensor sendet ein drahtloses Signal das einem Überwachungssystem entspricht. Das Überwachungssystem bestimmt auf dem gesendeten Signal basierend einen Zustand der tragenden Struktur. Die tragende Struktur kann eine von mehreren von tragenden Strukturen sein und die Eigenschaften jeder einzelnen tragenden Struktur kann festgestellt, mit den Kennungen der tragenden Strukturen assoziiert und an das Überwachungssystem weitergeleitet werden. Die tragende Struktur kann eine Vielzahl an Elementen beinhalten und eine Charakteristik jedes Elementes kann durch einen oder mehrere entsprechende Sensoren erkannt werden.
Die Patentanmeldung WO 2007 / 026135 mit Datum 08.03.2007 von May Anthony, betitelt „Überwachung eines Förderbandes“ beschreibt ein System für den Überwachungsbetrieb für die eine Förderbandeinrichtung mit einem Transportband, welches Stahl und anderes Verstärkungsmaterial aufweist, das relativ magnetisch durchlässig ist, umfassend das genannte System in der Nähe des Transportbandes, einen Feldgenerator zur Erstellung eines magnetischen Feldes und eine Sensoreinheit in einer Position stromabwärts des Feldgenerators, wobei diese Sensoreinheit das Magnetfeld erfasst, welches von dem vorbeiführenden Transportband kommt, und Überwachungsmittel zum Empfang mit den Eigenschaften des Magnetfeldes zusammenhängender Daten, welche von der Sensoreinheit während mehrerer Schritten an der gesamten Länge des Transportbandes jenseits Sensoreinheit erfasst werden, wobei diese Vergleichsmittel Vergleichsmittel zum Vergleich einer Gesamtheit von Daten mit einer zuvor empfangenen Gesamtheit von Daten, und einen Datenausgang zum Erzeugen eines Ausgangssignal, welches einen Schaden oder Verschleiß der Einfassung angeben, wenn die nachfolgend empfangenen Daten von den zuvor empfangenen Daten um mehr als ein vorgegebenes Maß abweichen.
Keines der genannten Dokumente beschreibt oder zeigt einen Multifunktionssensor, der an ein Siegel einer Walze eines Förderbandes angekoppelt ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ziel der Erfindung ist ein Multifunktionssender, der sich in einem Siegel einer Förderbandwalze befindet, mit einem Multifunktionssensor, welcher sich neben einem Siegel einer Förderbandwalze und neben einem Kugellager angeordnet ist, welches mit einer Walzenachse verbunden ist, welche eine Abdeckung hat und sich innerhalb einer Kavität befindet; der Multifunktionssensor ist an mindestens einem Ende der Walze angeordnet, mindestens als eine oder mehrere Sensorwalzen in einem Überwachungssystem gewählt; der Multifunktionssensor besteht aus einer Platte, und in einem Teilstück dieser Platte befindet sich ein Stromkreis, der einen Sendeempfänger, und einen RFID-Leser, einen magnetischen Sensor, einen zentralen Prozessor und einen Schallsensor, einen dreiachsigen Beschleunigungsmesser und einen Temperatursensor aufweist; außerdem befindet sich in der Nähe dieses Stromkreises ein RFID-Tag oder ein durch Radiofrequenz erkennbares Identifikationsetikett (Radio Frequency Identification) und ein Modul zur Geolokalisierung; im Rest der Platte befinden sich eine oder eine Gruppe von Batterien oder ein anderes Energiespeichergerät.
Figurenliste
Nachfolgend sind die Erkenntnisse der Erfindung, lediglich beispielhaft, mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 eine Walze beschreibt, die in einem Förderband verwendet wird, welche als Siegel eines Multifunktionssensor verstanden wird.
2 die Position des Multifunktionssensors beschreibt, welcher sich neben dem Siegel befindet.
3A, 3B den Multifunktionssensor mit seinen Komponenten und der Halterung beschreiben.
4 einen zusätzlichen Sensor in der Ummantelung oder der Abdeckung der Walze beschreibt.
5 das Überwachungssystem eines Förderbandes beschreibt.

Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein drahtloses Überwachungssystem eines Förderbandes mittels Sensoren. Genauer gesagt auf einen Multifunktionssensor, der sich in einer Walze befindet, welche der Überwachung eines Förderbandes dient.
Ein Multifunktionssensor (7) befindet sich bei einem Siegel (1) einer Walze (23) und an ein Lager angrenzend (3), welche mit einer Achse (4) der Walze (23) zusammengebaut sind, welche eine Abdeckung (2) hat, wie es in der 1 gezeigt ist; der Multifunktionssensor (7) kann an beiden Enden der Walze (23) platziert werden, gewählt als Sensorwalze im Überwachungssystem. In der 2 wird detailliert die Lage des Multifunktionssensors (7) dargestellt, welcher sich zwischen dem Lager (3) und dem Siegel (1) und in dem Hohlraumes (40) enthalten ist.
Der Multifunktionssensor(7), welcher in der 3A zu sehen ist, setzt sich aus einer Platte (35) zusammen, welche einen Stromkreis (50) aufweist, der einen Sendeempfänger(9), einen RFID-Leser (10), einen Magnetsensor(11), einen Zentralprozessor (14), einen Schallsensor (15), einen dreiachsigen Beschleunigungsmesser (16) und einen Temperatursensor (17) aufweist; außerdem weist er in der Nähe des elektronischen Kreises (50) RFDI- Etikett (8) oder ein Hochfrequenzidentifikationsetikett (Radio Frequenz Identification), und ein Moduls zur Geolokalisierung (19) auf; auf dem Rest der Oberfläche befindet sich eine oder eine Gruppe von Batterien (18) oder ein anderes Energiespeichergerät; der Multifunktionssensor (7) mit seinen Komponenten, welche sich in dem Hohlraum (40) befinden werden mittels verschiedener Alternativen (28) befestigt, wie zum Beispiel mit Schrauben, mittels Einfügen zwischen Elementen und mit Klebstoffen, wie in der 3B gezeigt wird, welche eine isometrische Sichtweise der Position des Multifunktionssensors (7) und seiner Teile zeigt, welche sich in einem Grundträger (26) und einem Deckel (27) befinden, welche den Hohlraum(40) bilden.
Zusätzlich gibt es ein RFID-Tag (13), welches in einer Gummibeschichtung (6) eingefügt ist, welches die Oberfläche (2) abdeckt oder welches sich auf der Oberfläche (2) der Walze (23) selbst befindet, wie in 4 erkennbar ist, was es erlaubt, die Abnutzung dieser Gummibeschichtung (6) zu zeigen. Das RDIF-Tag (13), welches sich in der Nähe des Multifunktionssensors (7), befindet wird in der Nähe der Oberfläche (2) oder auf der Oberfläche (2) selbst installiert, üblicherweise im Zentrum derselben, damit, wenn das RFDI-Tag (13) periodisch vom RFDI-Leser (10) oder einem anderen externen Leser gelesen wird, festgestellt und angenommen wird, dass die Abnutzung bis zu einer Distanz zur Oberfläche (2) vorangeschritten ist, wenn das RFID-Tag (13) nicht reagiert oder wenn es nicht erkannt wird, wobei folglich anzunehmen ist, dass es kaputt oder in seiner Position verändert ist und somit eine nötige Inspektion vorgenommen werden soll.
Außerdem gibt es ein nicht sichtbares Energiekollektormodul, das mit der Walze (23) integriert ist und welches eine Verlängerung der Ladung der Batterien (18) oder eines anderen Energiespeichers erlaubt.
Der Multifunktionssensor (7) nimmt während des Betriebs Informationen des Magnetsensors (11) auf, wodurch das Erkennen von Veränderungen eines in der Nähe befindlichen metallischen Elements erkennbar ist, welches sich im Rotorkörper näher am Magnetsensor (11) befindet, um die Dreh- bzw. Rotationsrate bestimmen [RPM]; der Schallsensor (15) erlaubt das Niveau des von einer Vibrationsquelle ausgehenden Schalldrucks zu bestimmen, wobei diese Vibrationsquelle ein Fehlersymptom ist; der dreiachsige Beschleunigungsmesser (16) erlaubt direkt die vom Vibrationen in den drei Koordinatenachsen produzierte Beschleunigung festzustellen; der Temperatursensor (17) zeigt die Temperatur im Innern der Walze (23) an; diese Daten der gesammelten Information werden durch den Zentralprozessor (14) an den Sendeempfänger(9) geschickt, um den Betriebszustand der Walze (23) festzustellen und um Daten zur Registrierung und Rückverfolgbarkeit zu bestimmen; diese Daten mit der gesammelten Information werden an Gateways (24) geschickt und diese wiederum an einen Server in der Cloud(20) gesendet, um diese Information zu verarbeiten.
Der Multisensormodul (7) hat außerdem ein Modul zur Geolokalisierung(19), welches den Standpunkt der Walzen (23) bestimmt.
Der Multifunktionssensor (7) benutzt einen energiesparendes drahtloses Kommunikationsprotokoll und erlaubt so durch die Batterien (18) eine hohe Unabhängigkeit; dieser Multifunktionssensor (7) braucht sehr wenig Platz, er ist in das Siegel der Walze (23) oder in jedes beliebige für die Überwachung der reibungslosen Funktion, Geolokalisierung und Rückverfolgung der Walzen (23) notwendige Gerät integrierbar.
Der Multifunktionssensor (7) sollte sich in der Nähe der Achse (4), der Lager (3) oder der zugänglichen Strukturen befinden, welche die interessierenden Variablen übermitteln, wie zum Beispiel Vibration, Temperatur, Rotationsrate, Abnutzung der Gummiverkleidung (6), welche die Oberfläche (2) bedeckt. In den 3A und 3B ist der Multifunktionssensor (7) in der für die Anwendung bei Walzen angemessenen Form gezeigt, ohne dass andere Verpackungsarten ausgeschlossen werden.
Der Cloudserver (20) entspricht mehreren virtuellen Servern, welche mit der Anzahl der Multisensormodule (7) skalierbar sind, welche einen Teil der Überwachung bilden, darin wird eine Visualisierungs- und Analyse-Plattform (21) ausgeführt, welche ein auf künstlicher Intelligenz basierende System bildet für die Analyse und Visualisierung der gesammelten Daten der gesamten Multisensormodule (7) in Echtzeit, von der Visualisierungs- und Analyse-Plattform (21) wird das komplette Netz der Multisensormodule (7), Gateways(24) und Servern in der Cloud(20) verwaltet.
Der Multisensor (7) erkennt mittels des RFID-Lesers (10) die Anwesenheit des RFID- Etiketts (13) welches sich in der Gummiummantelung (6) oder in der Abdeckung (2) selbst befindet, die durch den RFID-Leser (10) gesammelten Erkennungsinformationen werden im Zentralprozessor (14) verarbeitet, welcher diese durch den Sendeempfänger (9) an das Gateway (24) weiterleitet, um an dem Cloudserver (20) eingegeben zu werden und um die Warnungen durch die Visualisierungs- und Analyse-Plattform (21) zu verwalten. Außerdem kann das RFID-Tag (13) durch einen nicht dargestellten externen Leser erkannt werden, welcher dieses mittels eines eigenen Sendeempfängers an den Cloud Server(20) schickt und somit wird in das System der 5 eingibt, um ausgewertet zu werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

WO 2016/019431 [0004]
US 2009/194390 [0005]
WO 2007/026135 [0006]

Claims

Multifunktionssensor, der sich in einem Siegel einer Walze eines Förderbandes befindet, wobei es sich um einen Multifunktionssenor (7) handelt, welcher neben einem Siegel (1) einer Walze (23) und an ein Lager(3) anschließend angeordnet ist, welche mit einer Achse (4) der Walze (23) verbunden sind, welche eine Abdeckung (2) hat und sich innerhalb eines Hohlraums (40) befindet; wobei der Multifunktionssensor (7) an mindestens einem Ende der Walze (23) angeordnet ist, gewählt als Walzensensor in einem Überwachungssystem(7); der Multifunktionssensor (7) aus einer Platte (35) besteht, und in einem Teil dieser Platte (35) ein Stromkreis (50) angeordnet ist, welcher einen Sendeempfänger (9), einen RFID-Leser (10), einen Magnetsensor (11), einen Zentralprozessor (14), einen Schallsensor (15) und einen Temperatursensor (17) aufweist; außerdem in der Nähe des genannten Stromkreises (50) ist ein RFID-Tag (8) oder ein Radiofrequenzidentifikations(Radio Frequency identification)-Etikett und ein Geolokalisationsmodul (19) angeordnet ist; im Rest der Platte(35) eine oder mehrere Batterien (18) oder andere Energiespeicherungselemente angeordnet sind; gekennzeichnet durch einen dreiachsigen Beschleunigungsmesser (16) über ein Etikett RFID (13) verfügt, welches in einer Gummiummantelung (6), welche die Abdeckung (2) bedeckt, oder in der Abdeckung (2) der Walze (23) angeordnet ist, wodurch ermöglicht ist, die Abnutzung der Ummantelung (6) festzustellen; wobei das RFID-Tag (13), welches nahe dem Multifunktionssensor(7) angeordnet ist, in der Nähe der Abdeckung (2) installiert ist, üblicherweise in deren Mitte, derart, dass, wenn das Etikett RFID (10) installiert ist, es periodisch von dem RFID-Leser (10) oder einem anderen externen Leser gelesen werden kann; und wobei der Schallsensor (15) ermöglicht, eine von einer Vibrationsquelle emittierte Schalldruckhöhe zu bestimmen, wobei diese Vibrationsquelle ein Fehlersymptom ist; und der dreiachsige Beschleunigungsmesser (16) ermöglicht, direkt die durch die Vibrationen in den drei Koordinatenachsen verursachten Beschleunigungen festzustellen.
Multifunktionssender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Multifunk-tionssensor (7) mit seinen Komponenten, welche in dem Hohlraum (40) angeordnet sind, mittels verschiedener Alternativen (28), beispielsweise Schrauben, Anordnen zwischen Komponenten oder Klebstoff, fixiert ist und innerhalb einer Stützbasis (25) und einem Deckel (27) angeordnet ist, die zusammen den Hohlraum (40) bilden.
Multifunktionssensor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Energiespeichermodul, welches in der Walze (23) integriert ist, wodurch ermöglicht ist, die Nutzungszeit der Batterien (18) oder anderen Energiespeicherungselemente zu verlängern.
Multifunktionssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Multifunktionssensor (7) während der Nutzung Informationen von dem Magnetsensors (11) sammelt, wodurch ermöglicht ist, Veränderungen eines metallischen Elementes in der Nähe zu erfassen, welches sich im Rotorkörper näher am Magnetsensor (11) befindet, um die Drehrate [RPM] zu bestimmen; und der Temperatursensor (17) die Temperatur im Innern der Walze (23) angibt.
Multifunktionssensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten der durch den Zentralprozessor (14) gesammelten Informationen an den Sendeempfänger (9) geschickt werden, um den Funktionsstatus der Walze (23), Daten zur Registrierung und Rückverfolgbarkeit zu bestimmen; wobei diese Daten mit den gesammelten Informationen an Gateways (24) geschickt werden und diese die Daten wiederum für das Verarbeiten dieser gesammelten Informationen an einen Cloudserver (20) senden.
Multifunktionssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifunktionssensormodul (7) weiterhin ein Geolokalisierungsmodul (19) aufweist, welches ermöglicht, den Standpunkt der Walzen (23) zu bestimmen.
Multifunktionssensor nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Cloudserver (20) mehreren virtuellen Servern entspricht, welche gemäß der Anzahl von Multisensormodule (7) skalierbar sind, welche Teil eines Überwachungssystems sind, welches in einer Visualisierungs- und Analyse-Plattform (21) ausgeführt wird, welche einem auf künstlicher Intelligenz basierenden System für die Analyse und Visualisierung von von allen Multisensormodulen (7) gesammelten Daten in Echtzeit entspricht, wobei von der Visualisierungs- und Analyse-Plattform (21) das komplette Netz der Multisensormodule (7), Gateways (24) und Cloudservern (20) verwaltet wird.
Multifunktionssensor nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Multifunktionssensor (7) mittels des RFID-Lesers (10) die Anwesenheit des RFID-Tags (13) erfasst, welches in der Gummiummantelung (6) oder in der Abdeckung (2) angeordnet ist, die durch den RFID-Leser(10) gesammelten Erfassungsinformationen im Zentralprozessor (14) verarbeitet werden, welcher diese mittels des Sendeempfängers (9) an das Gateway (24) weiterleitet, um an den Server der Cloud (20) eingeben zu werden und die Warnungen durch die Visualisierungs- und Analyse-Plattform (21) zu verwalten.
Multifunktionssensor nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass das RFID-Tag (13) weiterhin durch einen externen Leser erkannt werden kann, welcher es durch einen eigenen Sendeempfänger an den Cloudserver (20) schickt und somit in das Überwachungssystem einträgt.