DE3709837A1 - Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung und/oder steuerung von antrieben von foerdergeraeten, foerderanlagen oder dergleichen insbes. im tagebau und haldenbetrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung und/oder Steuerung von Antrieben von Fördergeräten, Förderanlagen oder dergleichen, insbesondere im Tagebau und Haldenbetrieb.

Bei Fördergeräten im Tagebau und Haldenbetrieb ist es bekannt, die Leistungsaufnahme von Antrieben unterschiedlicher Vorrich­ tungen zu messen und in Abhängigkeit davon andere Antriebe bzw. deren Leistungsaufnahme zu steuern.

Die DE-OS 34 43 909 zeigt und beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung der vorliegenden Art, bei der die Kraftübertragung in einem oder mehreren Wälzlagern des Gerätes gemessen und die Meßwerte zur Überwachung und/oder Steuerung der Antriebe der Fördergeräte, Förderanlagen oder dergleichen benutzt werden. Dabei kann dieses Verfahren bzw. diese Vorrichtung an unter­ schiedlicher Stelle eingesetzt sein. So kann z. B. die Kraftübertragung in den Lagern des oder der Antriebswellen der Fahrwerke zur Betriebsüberwachung der mechanischen Teile benutzt werden. Bei einer anderen Ausführungsform können die Kraftübertragung in den Lagern der Schaufelradwelle eines Schaufelradbaggers gemessen und die Meßimpulse zur Betriebsüberwachung benutzt werden.

Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß die Kraftübertragung in dem Schwenklager eines Schaufelradbaggers oder eines Fördergerätes mit schwenkbaren Oberbau gemessen und zur Betriebsüberwachung benutzt wird. In der DE-OS 34 43 909 sind noch weitere Ausführungsformen dieses Verfahrens erläutert.

Die DE-OS 34 43 909 zeigt weiterhin Vorrichtungen zur Durchführung der erörterten Verfahren, bei denen in den Lagerschalen der Außenringe und/oder der Innenringe der Wälzlager Dehnmeßstreifen angeordnet sind, die in ansich bekannte Meßgeräte eingeschaltet sind. Bei diesen Geräten werden die auftretenden Kräfte nahezu unmittelbar an der Stelle der Krafteinleitung erfaßt und gemessen und können nunmehr zur Steuerung der Geräte herangezogen werden. Eine einfache und zweckmäßige Bauform dieser Meßvorrichtung besteht darin, daß der Lageraußen- und/oder Innenring mit einer dünnwandigen Hülse zur Aufnahme des Dehnmeßstreifens versehen ist. Wenn beispielsweise die Kraftübertragung in dem Schwenklager des Schwenkwerkes eines Fördergerätes wie Schaufelradbagger gemessen werden soll, können in der unteren Kugellaufbahn des Schwenklagers mehrere Dehnmeßstreifen eingelassen sein, dabei können die Dehnmeßstreifen auch in Dehnmeßplatten untergebracht sein.

In allen Fällen ist es möglich, daß mehrere Dehnmeßstreifen bzw. Drehnmeßplatten zu Gruppen zusammengefaßt werden. Bei der bekannten Vorrichtung liegen die Druckmeßelemente wie die Dehnmeßstreifen unmittelbar im Bereich der Kraftübertragung.

Die Erfindung erstrebt eine Überwachung des Betriebsverhaltens der Fördergeräte oder dergleichen für alle Triebwerksteile, die ohne die Verwendung von Druckmeßelementen wie Dehnmeßstreifen auskommt und die andererseits ein Abweichen von dem normalen Betriebsverhalten feststellt und zwar unabhängig von einer indi­ rekten Messung wie z. B. der Stromaufnahme von Antriebsmotoren. Durch die Überwachung sollen möglicherweise im Betrieb auftre­ tende Schäden oder Überlastungen der Geräte frühzeitig erkannt werden, so daß entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden können. Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit den Merk­ malen des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß Unregelmäßigkeiten in dem Kraftfluß der einzelnen Antriebe für Fördergeräte, Förderanlagen oder dergleichen unmittelbar festgestellt und zur Überwachung und/oder Steuerung der Vorgänge verwendet werden können. Das Auftreten von Laufgeräuschen, die von den normalen Laufgeräuschen eines Antriebs abweichen, zeigt an, daß im Antrieb Störungen in der Kraftübertragung aufgetreten sind. Das genügt zur Überwachung der Antriebe. Gemäß der Erfindungen werden also Abweichungen vom normalen Betriebsverhalten als Störgeräusche sofort angezeigt. Die Meßwerte können zur Überwachung und/oder Steuerung der Vorgänge in dem Fördergerät verwendet werden. Eine verzögerte Messung von Überlastung wird vermieden. Die Erfindung gestattet eine Früherkennung eines möglicherweise auftretenden Schadens, in dem ständig das Betriebsverhalten der Antriebe mit einem dem jeweiligen Arbeitsprozeß entsprechendem Betriebsverhalten der Antriebe verglichen und Abweichungen angezeigt werden. Außerdem werden hierdurch auch plötzlich auftretende größere Schäden wie Totalschäden vermieden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind anhand der in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert und zwar zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Trommellager

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Antriebsschemas eines Fördergurtantriebes

Fig. 3 eine schematische Darstellung der umlaufenden Teile eines Schaufelradantriebes

Fig. 4 das Schema eines Fahrantriebes für ein Raupenkettenfahrzeug im axialen Schnitt

Fig. 5 eine Aufsicht auf die Gesamtordnung eines Sechsraupenfahrwerks.

Fig. 6 die wesentlichen Teile eines Schwenkantriebes des Fördergerätes.

Ein Fördergurt 1 ist über eine Antriebstrommel 2, eine Spanntrom­ mel 3 und eine Umlenktrommel 4 geführt. Auf dem anderen Ende läuft der Fördergurt 1 über eine Umlenktrommel 5. Die Antriebs­ trommel 2 ist fest verbunden mit der Antriebswelle 6. Der Antrieb ist im einzelnen nicht dargestellt. Die Antriebswelle 6 ist beid­ seitig in Lagern 7 und 8 abgestützt. Auf den Lagerzapfen 9 sind die Innenringe 10 aufgezogen, die die Wälzkörper 11 in ansich bekannter Weise tragen. Die Wälzkörper 11 laufen auf den Außenringen 12 ab. In den Lagergehäusen 13 sind Bohrungen 14 zur Aufnahme von Sensoren 15 wie Geräuschaufnehmern eingelassen, die in nicht dargestellte, elektrische Schaltkreise mit Meßgeräten verbunden 16 sind. Dabei ist die Schaltung derart ausgebildet, daß bei normalem Betriebs- u. Leerlaufverhalten bestimmte für jede Betriebsart spezifische Meßwerte aufgezeichnet werden und daß andererseits bei gestörten Differenzbedingungen des Antriebes Abweichungen von diesen Meßwerten aufgezeichnet werden. Diese Abweichungen können für Melde- oder Steuersignale ausgenutzt werden. So kann aus Veränderungen beispielsweise an der Gurttrommel, auf Lager-, Wellen- oder Spannsatzsschäden oder dergleichen geschlossen werden.

Derartige Meßeinrichtungen können nicht nur an der Antriebstrom­ mel 2 sondern auch an der Spanntrommel 3 und der Umlenktrommel 4 und 5 eingebaut sein. Aus allen diesen Werten läßt sich dann feststellen, ob der Fördergurt 1 ordnungsgemäß umläuft, oder ob irgendwelche Störungen auftreten.

Der erfindungsgemäße Einbau von Sensoren hat den weiteren Vorteil, daß die Sensoren noch nachträglich in bereits fertig vorliegende Bauteile eingesetzt werden können. Dabei genügt es die Einbaustelle mit einer Gewindebohrung zu versehen.

Mit der Vorrichtung der beschriebenen Art kann nicht nur der Betrieb überwacht werden sondern auch eine Lastbegrenzung verbun­ den sein, die bei Überschreiten eines frei wählbaren Grenzwertes den Antrieb ausschaltet.

In Fig. 3 ist das Schaufelrad 17 auf seinem Umfang mit mehreren Schaufeln 18 bestückt. Das Schaufelrad 17 ist fest mit der Schaufelradwelle 19 verbunden, die in den beiden Hauptlagern 20 und 21 gelagert ist. Die Schaufelradwelle 19 ist mit dem Getriebe 22 verbunden, das sich bei 23a gegen den Schaufelradausleger 23 des Schaufelrades 17 abstützt. Zwischen dem Getriebe 22 und dem Antriebsmotor 25 ist eine Überlastkupplung 24 eingebaut.

Die Hauptlager 20 und 21 sind grundsätzlich in gleicher Weise wie diejenigen nach Fig. 1 ausgebildet und mit Sensoren versehen, die wiederum in elektrische Schaltkreise mit Meßgeräten eingeschaltet sind. Die auf den Schaufelradmesserkreis bezogene Grabkraft FH wirkt in Umfangsrichtung des Schaufelrades 17 und steht senkrecht zur Schaufelradwelle 19. Der Fördergutabbau erfolgt außer durch Rotation des Schaufelrades 17 durch eine Schwenkbewegung des nicht dargestellten schwenkbaren Oberbaues. In Fig. 3 ist schema­ tisch die Seitenkraft FV eingezeichnet.

Diese Kräfte einerseits und/oder das Eigengewicht des Schaufelrades sowie seines Antriebes andererseits erzeugen in den Hauptlagern 20 und 21 ein für jeden Betriebszustand typisches Laufverhalten, das als Vergleichsmaßstab in dem Meßgerät gespei­ chert wird und für Vergleichszwecke bei der Betriebsüberwachung herangezogen werden kann.

Das in den Hauptlagern 20 und 21 erfaßte Laufverhalten kann zur Steuerung aller möglichen Vorgänge und auch zur Überwachung der Arbeitsweise des Gerätes verwendet werden, so z. B. zur Abschal­ tung der Antriebe.

In Fig. 4 und 5 sind drei Fahrwerksgruppen 26, 27 und 28 einer ansich bekannten Dreipunktabstützung schematisch dargestellt. Die Schwingen sind nur in Fig. 4, die eine Einzelheit zeigt, angedeu­ tet. Die Dreipunktabstützung ist in dem Dreieck 29 erkennbar.

Jedes Fahrwerk der Fahrwerksgruppen 26, 27 und 28 ist über einen eigenen Antriebsmotor 30 und ein eigenes Getriebe 31 angetrieben. Wie Fig. 5 erkennen läßt, sind sechs Antriebseinheiten vorhanden.

In Fig. 4 sind eine Antriebseinheit und zwar der vordere Umlenkpunkt einer Raupenkette und die auf Kettenglieder 34 wirkende Vortriebskraft F (3) der Raupenkette dargestellt, bei der der Antriebsmotor 30 über ein Getriebe 31 die Turaswelle 32 des jeweiligen Antriebes antreibt. Auf der Antriebswelle 32 sitzt ein Polygonrad 33, das in die Kettenglieder 34 der Bodenplatten eingreift und die Vortriebskraft F (3) erzeugt.

Diese Vortriebskraft belastet die beiden Lager C und D, die in gleicher Weise wie die Lager nach Fig. 1 ausgebildet und mit Sensoren versehen sind.

Die Lager C und D werden in entgegengesetzter Richtung zur Kraft F (3) belastet. Mit den Sensoren kann das Laufverhalten der Fahr­ antriebe gemessen und untereinander verglichen werden. Die Strom­ kreise der einzelnen Antriebsmotoren des in Fig. 5 dargestellten Fahrantriebes können bei Störmeldungen abgeschaltet werden. Derart können die Lager und die Triebwerksteile fortlaufend auf normales Betriebsverhalten kontrolliert werden. Wenn irgendwel­ che Störungen auftreten, ist sofort erkennbar, an welchem Antrieb diese Störungen vorliegen.

In Fig. 6 ist ein Teil eines Oberbau-Schwenkwerkes eines Fördergerätes dargestellt. Das Fördergerät ist in ansich bekannter Weise auf nicht dargestellte Fahrwerksgruppen abgestützt.

Der Unterbau trägt das Schwenklager 35, das aus zwei kreisförmigen Laufbahnen 36 und 37 besteht, in denen eine Viel­ zahl Stahlkugeln 38 abrollen.

Zum Antrieb des Oberbaues dient ein Zahnkranz 39, in dem ein oder mehrere Antriebsritzel 40 eingreifen, die auf der Antriebswelle 41 sitzen. Die Antriebswelle 41 ist in Lagern 42 und 43 des Schwenkgetriebes 44 gelagert. Das Gehäuse des Lagers 42 ist mit Bohrungen zur Aufnahme von Sensoren 45 versehen.

Die Sensoren 45 sind in nicht dargestellte Meßkreise einge­ schaltet.

Claims (7)

1. Verfahren zur Überwachung und/oder Steuerung von Antrieben von Fördergeräten, Förderanlagen oder dergleichen, insbeson­ dere im Tagebau und Haldenbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe von in einem oder mehreren Antriebsbauteilen wie Lagergehäusen (13), Motorgehäusen, Abstützungen oder dergleichen Sensoren (15, 45) wie Beschleunigungsmesser, Geräuschaufnehmer oder dergleichen angeordnet und das Laufverhalten wie Geräusche, Erschütterungen oder dergleichen gemessen und die Meßwerte zur Überwachung und/oder Steuerung der Antriebe der Fördergeräte, Förderanlagen oder dergleichen benutzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufverhalten bei Leerlauf, bei normalen Betriebsbedingungen oder dergleichen bestimmt und gespeichert wird und fort­ laufend mit dem Laufverhalten beim Betrieb der Fördergeräte verglichen wird und danach die Antriebe der Fördergeräte gesteuert bzw. abgeschaltet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufverhalten des Lagers (C und D) des oder der Antriebs­ wellen (32) der Fahrwerke (26, 27,28) zur Betriebsüberwachung benutzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufverhalten der Hauptlager (20, 21) der Schaufelradwelle (19) eines Schaufelradbaggers gemessen und die Meßimpulse zur Betriebsüberwachung und/oder zur Regelung des Schaufelradantriebes und/oder des Fahr- bzw. des Schwenkantriebes benutzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufverhalten eines Eimerkettenantriebes eines Eimerkettenbaggers gemessen und die Meßimpulse zur Betriebsüberwachung und/oder zur Regelung der Vorschub- bzw. der Fahrgeschwindigkeit des Eimerkettenbaggers benutzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufverhalten in den Lagern (7, 8) einer und/oder mehreren Antriebstrommeln (2) von Förderbandanlagen gemessen und zur Betriebsüberwachung und/oder Steuerung der Bandtrommel benutzt werden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Lagergehäuse (13) oder deren Umgebung Sensoren (15) angeordnet sind, die an ansich bekannte Meßgeräte angeschaltet sind.