DE20305678U1

DE20305678U1 - Überwachungssystem für Energieführungskette

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Publication number: DE20305678U1
Application number: DE20305678U
Authority: DE
Original assignee: Igus GmbH
Current assignee: Igus GmbH
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2003-07-24
Anticipated expiration: 2013-04-08
Also published as: DE20312266U1

Description

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LIPPERT, STACHOW, SCHMIDT & PARTNER Gu-Al /mn Patentanwälte - European Patent Attorneys - European Trademark Attorneys

P.O. Box 30 02 08, D-51412 Bergisch Gladbach ⁷· April 2003

Telefon +49 (0) 22 04.92 33-0
Telefax +49 (0) 22 04.6 26 06

Igus Spritzgußteile für die Industrie GmbH 51147 Köln

Überwachungssystem für Energieführungskette

Die Erfindung betrifft ein Überwachungssystem für den Betrieb wenigstens einer Energieführungskette, die mehrere miteinander gelenkig verbundene Kettenglieder umfasst und zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Anschlussstellen Schläuche, Kabel oder dergleichen führt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kettenglied, das vorzugsweise für das Überwachungssystem eingesetzt werden kann.

Wird eine Anschlussstelle der Energieführungskette bewegt, bewegt sich auch die der Anschlussstelle folgende Energieführungskette oder zumindest ein Teil der Energieführunsgkette. Die Bewegung der Kette verursacht aufgrund Reibung und Trägheit immer eine der Bewegung entgegengesetzte Kraft. Insbesondere bei langen und schweren Energieführungsketten wie zum Beispiel für Lastkräne können diese Reibkräfte und Trägheitskräfte erhebliche Ausmaße annehmen.

Durch ein Überwachungssystem kann die auf die Kette wirkende Kraft gemessen werden. Übersteigt dabei der Messwert einen vorbestimmten Grenzwert, wird üblicherweise die Bewegung der beweglichen Anschlussstelle gestoppt, sodass ein weiterer Anstieg der Kraft und damit eine mögliche Beschädigung der Energieführungskette vermieden wird. Dabei wird in der Regel an der beweglichen Anschlussstelle die Kraft in Längsrichtung der Ener-

gieführungskette gemessen. Diese resultierende Kraft am Ende der Energieführungskette entspricht der Summe der auf die einzelnen Kettenglieder wirkenden Einzelkräfte. Erzeugt daher ein Kettenglied aufgrund Beschädigung oder verstärkten Verschleißes eine erhöhte Reibung, wirkt sich dies auch auf die gemessene Kraft am Ende der Energieführungskette aus. Somit kann anhand der gemessenen Kraft am Ende der Energieführungskette sicher festgestellt werden, wenn an einem beliebigen Kettenglied eine erhöhte Reibung durch Beschädigung oder Verschleiß vorliegt. IQ Jedoch ist daraus nicht ableitbar, welches Kettenglied für die erhöhte Kraft am Kettenende verantwortlich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Überwachungssystem für eine Energieführungskette bereitzustellen, die nicht nur einen ordnungsgemäßen Betrieb der Energieführungskette sicherstellt, sondern auch eine schnelle Identifizierung der Stelle der Energieführungskette ermöglicht, an welcher eine Beschädigung oder ein erhöhter Verschleiß aufgetreten ist.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Überwachungssystem für den Betrieb wenigstens einer Energieführungskette mit der Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst. Das Überwachungssystem umfasst dabei eine erste Messeinrichtung, die eine auf ein Kettenglied wirkende Kraft und/oder eine andere physikalisehe Größe an diesem Kettenglied misst, und wenigstens eine zweite Messeinrichtung, die eine auf ein anderes Kettenglied wirkende Kraft und/oder eine andere physikalische Größe an diesem anderen Kettenglied misst. Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße Überwachungssystem eine Auswerteeinheit, die wenigstens einen Messwert einer Messeinrichtung mit einem jeweiligen Sollwert vergleicht und wenigstens ein Signal erzeugt, wenn der Messwert außerhalb eines Toleranzbereiches des jeweiligen Sollwerts liegt.

Beispielsweise kann die erste Messeinrichtung die auf ein Kettenendglied wirkende Kraft messen, während weitere Messeinrich-

tungen die Kräfte an unterschiedlichen Kettengliedern der Energieführungskette, beispielsweise im mittigen Bereich, messen. Aufgrund der Messwerte von den einzelnen Kettengliedern und durch Vergleich der einzelnen Messwerte untereinander kann festgestellt werden, in welchem Teilbereich der Kette sich ein Kettenglied befindet, das durch die Bewegung der Energieführungskette eine besonders hohe Reibung verursacht. Dadurch lässt sich ein möglicherweise beschädigtes Kettenglied schneller finden, da man aufgrund der Analyse der einzelnen Messwerte IQ den Ort der Beschädigung schneller eingrenzen kann.

Vorzugsweise liefert jede Messeinrichtung liefert einen Messwert, der mit dem jeweiligen Sollwert verglichen wird. Das Ü-berwachungssystem kann dabei so konfiguriert werden, dass ein Signal erzeugt wird, wenn lediglich ein Messwert außerhalb seines Toleranzbereiches des entsprechenden Sollwertes liegt, während die Messwerte der anderen Messeinrichtungen innerhalb der entsprechenden Toleranzbereiche liegen.

Das erzeugte Signal kann zu einer Einrichtung übertragen werden, die aufgrund des ursprünglichen oder gegebenenfalls verarbeiteten Signals den Betriebszustand der Energieführungskette ändert. Somit führt eine zu hohe Kraft oder auch eine zu niedrige Kraft automatisch zu einer Änderung des Betriebszustandes der Energieführungskette. Beispielsweise kann der Betriebszustand der Energieführungskette durch die Verlangsamung der Bewegung einer Anschlussstelle geändert werden. Auch kann das zu der Einrichtung übertragene Signal zu einem Nothalt führen, bei dem die Bewegung der Anschlussstelle beziehungsweise die ReIativbewegung der Anschlussstellen gestoppt wird.

Der jeweilige Sollwert und/oder jeweilige Toleranzbereich hängt vorzugsweise von der Position wenigstens einer beweglichen Anschlussstelle ab. Durch die Position der beweglichen Anschlussstelle ist bei ordnungsgemäßem Betrieb die Lage der mit der Anschlussstelle verbundenen Energieführungskette eindeutig fest-

gelegt. Damit kann jeder Position der beweglichen Anschlussstelle für jedes Kettenglied eine bestimmte Lage der Energieführungskette zugeordnet werden, der wiederum aufgrund vorgegebenen Führung der Energieführungskette eine bestimmte Reibungsstrecke mit zum Teil unterschiedlichen Reibungsbeiwerten zugeordnet werden kann. Dies bedeutet, dass bei ordnungsgemäßem Betrieb der Energieführungskette je nach Lage oder Position der beweglichen Anschlussstelle für die einzelnen Teilbereiche der Energieführungskette mit unterschiedlichen Reibkräften zu rechnen ist.

Wenn in einem Ausführungsbeispiel der vorbestimmte Sollwert und/oder der vorbestimmte Toleranzwert von der Position der beweglichen Anschlussstelle abhängt, wird der Auswerteeinheit neben den gemessenen Kraftwerten ein Wert zugeführt, durch den die Position der beweglichen Anschlussstelle bestimmt beziehungsweise berechnet werden kann. In einem einfachen Fall wird der zurückgelegte Weg der Anschlussstelle von einem Bezugspunkt gemessen. Es ist aber auch möglich, die Position durch andere Größen wie Zeit, Geschwindigkeit oder Beschleunigung zu ermitteln.

Auch die absolute oder relative Breite und/oder die auf den Sollwert bezogene Lage des vorbestimmten Toleranzbereiches kann von der Position der Anschlussstelle abhängen. Dadurch ist beispielsweise die Möglichkeit gegeben bei vergleichsweise hohen Sollwerten einen entsprechend breiten Toleranzbereich vorzugeben.

Der jeweilige Sollwert und/oder der jeweilige Toleranzbereich kann von der Bewegungsrichtung wenigstens einer beweglichen Anschlussstelle abhängen. Durch die Abhängigkeit des Sollwertes von der Bewegungsrichtung wird sichergestellt, dass sich der Sollwert auch an der Wirkrichtung der der Bewegungsrichtung der Energieführungskette entgegenwirkenden Reib- beziehungsweise Trägheitskräften orientiert. Hierbei ist es notwendig, dass die

Bewegungsrichtung der Anschlussstelle ermittelt wird und eine entsprechende Information der Auswerteeinheit zugeführt wird. In diesem Fall umfasst das Überwachungssystem ein Mittel zur Erfassung der Bewegungsrichtung der beweglichen Anschlussstel-Ie.

Der jeweilige Sollwert und/oder der jeweilige Toleranzbereich kann nicht nur von der augenblicklichen Bewegungsrichtung der Anschlussstelle abhängen, sondern auch von der Bewegungsrichtung, in die sich die Anschlussstelle zuvor bewegt hat. Bewegt sich beispielsweise die Anschlussstelle in eine Richtung, wird dann gestoppt, und schließlich weiter in die gleiche Richtung bewegt, werden sich ohne jegliche Zeitverzögerung die einzelnen Kettenglieder der Energieführungskette ebenfalls in Bewegung setzen, weil die einzelnen Kettenglieder in der entsprechenden Bewegungsrichtung ohne Spiel in Längsrichtung der Energieführungskette aneinander anliegen. Wechselt hingegen nach einem Stopp der beweglichen Anschlussstelle die Bewegungsrichtung, tritt eine Bewegung der einzelnen Kettenglieder aufgrund des gegebenen Spiels zwischen den einzelnen Kettengliedern mit zeitlicher Verzögerung ein. Dies bedeutet aber auch, dass auch die an den einzelnen Kettengliedern gemessenen Kräfte erst mit zeitlicher Verzögerung gemessen werden. Diese zeitliche Verzögerungen können ebenfalls bei der Festlegung der Sollwerte und/oder Toleranzbereiche berücksichtigt werden.

Vorzugsweise weist die Auswerteeinheit einen Speicher auf,
der die erfassten Messwerte speichert. Somit besteht die
Möglichkeit, anhand gespeicherter Messwerte einen allmähli-

chen Verschleiß der Energieführungskette zu erkennen. Beispielsweise
können bei der Inbetriebnahme der Energieführungskette
die gemessenen Werte als Grundlage für die Festlegung
der Sollwerte und/oder der Toleranzbereiche verwendet
werden. Dabei werden in einem Probelauf die Messwerte er-

fasst und gespeichert. Diese dienen dann für den Normalbetrieb
als Sollwerte.

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Es ist auch möglich, dass nicht nur bei der Inbetriebnahme, sondern auch in gewissen Prüfabständen die dann derzeitigen Messwerte als Grundlage für neu einzustellende Sollwerte und/oder Toleranzbereiche verwendet. So kann eine zu sensible Abschaltung vermieden werden, wenn aufgrund moderaten Verschleißes der Energieführungskette die Reibkräfte zwar ansteigen, jedoch noch in einem tolerierbaren Bereich liegen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Messwert der ersten Messeinrichtung als Grundlage für die Festlegung des Sollwerts und/oder des Toleranzbereiches des Messwerts der zweiten Messeinrichtung verwendet. Misst beispielsweise eine Messeinrichtung die Kraft, die an einem Kettenglied in der Mitte der Energieführungskette angreift, und eine Messeinrichtung die Kraft, die an der beweglichen Anschlussstelle auf das entsprechende Kettenendglied wirkt, so könnte die Hälfte des Messwerts am Kettenendglied als Sollwert für den Messwert des in der Mittel befindlichen Kettengliedes dienen.

Für das Überwachungssystem kann vorzugsweise eine Energieführungskette mit mehreren miteinander gelenkig verbundenen Kettendliedern zur Führung von Schläuchen, Kabeln oder dergleichen zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Anschlussenden verwendet werden, bei der wenigstens zwei Kettenglieder jeweils eine Messeinrichtung umfasst. Beispielsweise kann sich ein Kettenglied mit Messeinrichtung an der beweglichen Anschlussstelle und ein Kettenglied in der Mittel der Energieführungskette befinden. Bei dieser Anordnung könnte wird zum einen die in Längsrichtung auf die gesamte Energieführungskette wirkende Kraft erfasst. Zum anderen wird die Kraft erfasst, die auf eine Hälfte der Energieführungskette in wirkt. Durch Vergleich mit der am Ende wirkenden Kraft ist auch eine Aussage über die zweite Hälfte der

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Energieführungskette möglich.

Vorteilhafterweise umfasst die Messeinrichtung ein Dehnungsmessstreifen. Dieser kann in einem Bauteil des Kettengliedes eingegossen sein. Dadurch ist der Dehnungsmessstreifen durch das ihn umgebene Material geschützt.

Alternativ kann die Messeinrichtung innerhalb einer Aussparung in einem Bauteil des Kettengliedes angeordnet sein.

Durch beispielsweise Harz oder Kunststoff lässt sich die in der Aussparung befindliche Messeinrichtung abdecken. Auch ist es möglich, die Aussparung mit Hintergreifungen auszustatten, so dass ein Clip zur Abdeckung der Aussparung verwendet werden kann.

Anhand des in dem Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher beschrieben. Figur 1 zeigt in schematischer Weise ein Überwachungssystem mit einem vereinfachten mechanischen Modell für eine Energieführungskette .

Figur 1 zeigt ein vereinfachtes mechanisches Modell für eine Energieführungskette 1 mit einzelnen Kettengliedern 2a, 2b, 2c. An Kettenglied 2c schießt sich eine Anschlusseinrichtung 3 für einen beweglichen Verbraucher an, der durch die in der Energieführungskette 1 geführten Kabel, Schläuche oder dergleichen (nicht dargestellt) versorgt wird. An das Kettenglied 2a schließen sich weitere, nicht dargestellte Kettenglieder an. Bewegt sich der beweglicher Verbraucher in die Bewegungsrichtung entsprechend dem unter der Anschlusseinrichtung 3 dargestellten Pfeil, werden die einzelnen Kettenglieder aufgrund der der Bewegung entgegengesetzten Reibkräfte 4 auf Zug beansprucht .

Die Kettenglieder 2a, 2b, 2c umfassen jeweils eine Messeinrichtung 5a, 5b, 5c, durch die die jeweils auf die Kettenglieder wirkende Kraft F_a, F_b und F_c in Längsrichtung der Energiefüh-

rungskette gemessen werden. Die Messwerte F₃, F_b und F_c werden einer Auswerteeinheit 6 zugeführt, die die Messwerte mit zuvor bestimmten Sollwerten S_a, S_b und S_c vergleicht. Des weiteren wird der Auswerteeinheit 6 ein Wert bezüglich des Verfahrweges 7 der Anschlusseinrichtung 3 mit dem Verbraucher zugeführt.

Die Sollwerte sind in dem Diagramm der Figur 1 über dem Verfahrweg 7 des beweglichen Verbrauchers aufgetragen. Mit größer werdendem Verfahrweg 7 steigen die Sollwerte S₃, Sb und S_c an, IQ da in diesem Beispiel mit dem Verfahrweg die Anzahl der Kettenglieder der Energieführungskette wächst, deren Bewegung in beispielsweise einer Führungsrinne Reibung erzeugt.

Unter der Annahme, dass beispielsweise das Kettenglied 2c aufgrund eines erhöhten Verschleißes eine sehr starke Reibung verursacht, wird der gemessene Kraftwert F_c außerhalb des Toleranzbereiches des Sollwerts S_c liegen, während die Messwerte F_a und F_b innerhalb des vorbestimmten Toleranzbereiches liegen. Aufgrund der unzulässigen Abweichung von F_a kommt es zu beispielsweise einer Abschaltung der Bewegung der Energieführungskette. Da die Kräfte F_a und F_b nicht unzulässig von ihren Sollwerten abgewichen sind, kann die Abschaltung nur durch Kettenglied 2c verursacht sein. Das erfindungsgemäße Überwachungssystem ermöglicht anhand der an unterschiedlichen Stellen der E-nergieführungskette gemessenen Werte damit eine schnellere Lokalisierung eines schadhaften oder verschleißten Kettenglieds.

LIPPERT, STACHOW, SCHMIDT & PARTNER Patentanwälte - European Patent Attorneys - European Trademark Attorneys

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Gu-Al /mn ⁷· April 2003

5 Igus Spritzgußteile für die Industrie GUbH 51147 Köln

Überwachungssystem für Energieführungskette Bezugs zeichenli s te

1 Energieführungskette

15 2 Kettenglieder (2a, 2b, 2c)

3 Anschlusseinrichtung mit beweglichen Verbraucher

4 Reibkraft

5 Messeinrichtung (5a, 5b, 5c)

6 Auswerteeinheit
20 7 Verfahrweg

Claims

1. Überwachungssystem für den Betrieb wenigstens einer Energieführungskette, die mehrere miteinander gelenkig verbundene Kettenglieder umfasst und zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Anschlussstellen Schläuche, Kabel oder dergleichen führt, mit einer ersten Messeinrichtung, die eine auf ein Kettenglied wirkende Kraft und/oder eine andere physikalische Größe an diesem Kettenglied misst, und mit wenigstens einer zweiten Messeinrichtung, die eine auf ein anderes Kettenglied wirkende Kraft und/oder eine andere physikalische Größe an diesem anderen Kettenglied misst, und mit einer Auswerteeinheit, die Messwerte der Messeinrichtungen einliest, wenigstens einen Messwert einer Messeinrichtung mit einem jeweiligen Sollwert vergleicht und ein Signal erzeugt, wenn der Messwert eines Toleranzbereiches des jeweiligen Sollwerts liegt.

2. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal zu einer Einrichtung übertragen wird, die aufgrund des ursprünglichen oder gegebenenfalls verarbeiteten Signals den Betriebszustand der Energieführungskette ändert.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal zu einer Einrichtung übertragen wird, die aufgrund des ursprünglichen oder gegebenenfalls verarbeiteten Signals eine Relativbewegung der Anschlussstellen stoppt.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Sollwerte und/oder die jeweiligen Toleranzbereiche von der Position wenigstens einer beweglichen Anschlussstelle abhängen.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Sollwerte und/oder die jeweiligen Toleranzbereiche von wenigstens einer Bewegungsrichtung wenigstens einer beweglichen Anschlussstelle abhängen.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit einen Speicher umfasst, der die Messwerte speichert.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte als Grundlage für die Festlegung der jeweiligen Sollwerte und/oder Toleranzbereiche dienen.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert der ersten Messeinrichtung als Grundlage für die Festlegung des Sollwerts und/oder Toleranzbereiches des Messwerts der zweiten Messeinrichtung dient.

9. Energieführungskette mit mehreren gelenkig miteinander verbundenen Kettengliedern zur Führung von Schläuchen, Kabeln oder dergleichen zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Anschlussstellen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Kettenglieder eine Messeinrichtung umfassen, die eine auf das jeweilige Kettenglied wirkende Kraft und/oder eine andere physikalische Größe am jeweiligen Kettenglied misst.

10. Energieführungskette nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung einen Dehnungsmessstreifen umfasst.

11. Energieführungskette nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung in einem Bauteil des Kettenglieds eingegossen ist.

12. Energieführungskette nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung in einer Aussparung in einem Bauteil des Kettenglieds angeordnet ist.