DE10131019A1 - Mess- und Erfassungsrolle - Google Patents

Abstract

Rolle (R1), insbesondere für Rollenbahnen von Transport- und/oder Logistiksystemen, mit integrierter Sensorik (SE1, SE2). Die Rolle kann als passive Rolle oder als Antriebsrolle ausgebildet sein. Weiterhin kann die Rolle einen integrierten Antrieb und/oder integrierte informationsverarbeitende Einheiten (EM) aufweisen. Der Formschluss zwischen Rolle (R1) und Traggestell (S1, S2) kann über mindestens ein Polygonprofil am Rollenende erfolgen. Die Kontakte zu den Leitungen für die Energieversorgung (EL) und den Datenbus (DB) werden vorteilhaft mit Durchdringungsclips (DC) hergestellt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rolle für eine Rollen­ bahn, insbesondere für Transport- und/oder Logistiksysteme.

Eine derartige Rollenbahn kommt beispielsweise zur Beförde­ rung von Gütern bzw. Teilen von einer Station zu einer weite­ ren Station zum Einsatz.

In der nicht vorveröffentlichten Anmeldung DE 199 59 536.4 ist vorgeschlagen worden, einen Antrieb sowie informationsverar­ beitende Einheiten in Rollen für Logistiksysteme zu integrie­ ren.

Aus der DE 199 12 391 A1 ist es bekannt, eine Lichtschranke als Sensor für die Steuerung von Rollenbahnen zu verwenden. Solche externen Sensoren müssen aber aufwendig montiert und eingestellt werden und sie sind außerdem nicht "vandalensi­ cher".

In "Sensoren in der Automatisierungstechnik", G. Schnell (Hrsg.), Verlag Vieweg & Sohn, 1991 sind verschiedenartige Sensoren beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, Rollen für Rollenbahnen der eingangs genannten Art so auszubilden, dass das Erfassen von Fördergütern und das Vermessen von Transportwegen sehr ein­ fach und effizient erfolgt. In diesem Zusammenhang sei er­ wähnt, dass in einer Rollenbahn neben den Antriebsrollen durchaus eine bestimmte Anzahl von nicht angetriebenen Rollen befindlich sein kann. Ferner ist es auch möglich, dass über Kuppelelemente die Bewegung von elektrisch angetriebenen An­ triebsrollen auf motorlose Rollen übertragen wird.

Die oben genannte Aufgabe wird durch die Erfindung für Rollen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Rollen eine integrierte Sensorik beinhalten. Bei diesen Rollen ist die Sensorik geschützt gegen externe mechanische Einflüsse und sie muss nicht separat extern montiert werden. Ein weite­ rer Vorteil liegt in der Wartungsfreiheit solcher Systeme, eine Justage der Sensorik ist nicht mehr notwendig. Die Ver­ drahtung erfolgt über Bohrungen in den Rollenachsen. Die Ver­ drahtung kann z. B. über ein Bussystem mit "Klips-Technik" er­ folgen. Die integrierte Sensorik kann sowohl in passiven Rol­ len, als auch in Antriebsrollen (Rollen mit Antriebseinheit) eingebracht sein.

Eine erste vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Sensorik zumindest einen induktiven Sensor umfasst. Diese Ausgestaltung ist insbeson­ dere für das Erkennen von metallischen Fördergütern von Vor­ teil. Induktive Einzelsensoren und/oder induktive Flächensen­ soren werden im Inneren der Rolle angebracht. Das Material der Rolle kann Kunststoff oder Metall sein. Die induktiven Sensoren werden dabei so montiert, dass ihr elektromagneti­ sches Erfassungsfeld in Richtung des Fördergutes ausgerichtet ist. Durch geeignete Auswahl induktiver Sensoren und durch einen geeigneten Einbau der induktiven Sensoren (evtl. mit einem Kupferabschirmring) ist eine Ausblendung der metalli­ schen Förderrolle möglich. Bewegt sich nun ein metallisches Fördergut über die Rolle, erfolgt eine Verstimmung des elekt­ romagnetischen Feldes. Dabei erkennt der Sensor das Vorhan­ densein eines Fördergutes und meldet dies an seinem Schalt­ ausgang. Ein weiterer Vorteil induktiver Sensoren liegt dar­ in, dass sie berührungslos und rückwirkungsfrei arbeiten und eine große Lebensdauer bei einer hohen Zuverlässigkeit besit­ zen.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, dass die integrierte Sensorik zumindest einen kapazitiven Sensor umfasst. Diese Ausgestaltung ist insbesondere für Rollen aus Kunststoff von Vorteil. Kapaziti­ ve Einzelsensoren und/oder kapazitive Flächensensoren werden im Inneren der Rolle angebracht. Das Material der Rolle soll­ te Kunststoff sein. Die kapazitiven Sensoren werden dabei so montiert, dass ihr elektrisches Erfassungsfeld in Richtung des Fördergutes ausgerichtet ist. Die kapazitiven Sensoren werden so ausgerichtet, dass Rollen aus Kunststoff ausgeblen­ det werden. Bewegt sich nun ein Fördergut über die Rolle, er­ folgt eine Verstimmung des elektrischen Feldes. Dabei erkennt der Sensor das Vorhandensein eines Fördergutes und meldet dies an seinem Schaltausgang. Kapazitive Sensoren arbeiten ebenso wie induktive Sensoren berührungslos und rückwirkungs­ frei. Kapazitive Sensoren können auch nichtleitende Materia­ lien detektieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, dass die integrierte Sensorik zumindest einen optischen Sensor umfasst. Ist ein optischer Sensor (z. B. ein Reflexlichttaster oder eine Reflexlichtschranke) in die Rolle integriert, können externe Störeinflüsse wirkungs­ voll unterdrückt werden. Auf Vorrichtungen zur Störunterdrü­ ckung kann daher bei dieser Ausgestaltung fast vollständig verzichtet werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, dass die integrierte Sensorik zumindest einen Vibrationssensor und/oder zumindest einen Piezosensor umfasst. Solche Rollen sind für viele unterschiedliche Typen von Fördergütern geeignet. Beim Gebrauch von Vibrationssenso­ ren wird die Rolle durch einen mechanischen Schwingungserzeu­ ger von Innen in eine leichte Vibration versetzt. Durch eine geeignete Sensorik wird diese Vibration gemessen. Der mecha­ nische Schwingungserzeuger ist dabei nicht hart an die Rolle gekoppelt. Befindet sich ein Fördergut auf der Rolle wird durch dessen Dämpfung die mechanische Schwingung verändert. Dies wird durch die Sensorik gemessen und ausgewertet. Die Schwingung der Rolle kann auch durch externe mechanische und/oder elektrodynamische und/oder magnetische Elemente er­ zeugt werden. Piezosensoren reagieren auf Druck, sie können als Membran- oder als Kristallsensor ausgebildet sein. Übli­ cherweise werden bei Kristallsensoren Quarzkristalle verwen­ det (wird ein Quarzkristall einem Druck ausgesetzt, entstehen an den Seitenflächen des Kristalls Ladungsverschiebungen als Maß des Druckes), die dann gemessen werden. Piezosensoren er­ kennen durch das Piezoprinzip Fördergüter, die sich auf der Rollenbahn befinden.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, dass die integrierte Sensorik zumindest einen Mikrowellensender und/oder zumindest einen Radarsender umfasst. Sind der Mikrowellensender bzw. der Radarsender in der Rolle integriert, dann sind sie keinen externen Störein­ flüssen (z. B. mechanischen Einwirkungen) ausgesetzt.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, dass die Rolle einen integrierten An­ trieb aufweist, der an eine elektrische Energieversorgung an­ schließbar ist. Durch diese Bauweise wird Platz eingespart und der Antrieb vor mechanischen Störungen geschützt.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, dass die Rolle eine integrierte infor­ mationsverarbeitende Einheit aufweist und dass diese über ei­ nen zentralen Datenbus anschließbar ist, der auch Anschluß­ möglichkeiten für eine Vielzahl von weiteren Aggregaten auf­ weist, wobei gesonderte Leitungen für die Energieversorgung und den Datenbus vorgesehen sind. Damit ist zum einen sicher­ gestellt, dass diese Einheit gegenüber Umwelteinflüssen ge­ schützt ist, zum anderen ist eine kompakte Bauweise der Ge­ samtanordnung gewährleistet. Weiterhin ermöglicht es die Er­ findung, neben zusätzlichen Antriebsrollen auch weitere Ag­ gregate (z. B. Aktoren) auf einfache Weise an den zentralen Datenbus anzuschließen und im Gesamtsystem zu integrieren. Durch die jeweils gesonderten Leitungen für Energieversorgung und Datenbus wird die Robustheit des Gesamtsystems erhöht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Rolle mit integriertem Sensorelement,

Fig. 2 eine Rolle mit integriertem flachen Sensorelement,

Fig. 3 eine Rolle mit integrierter optischer Sensorik,

Fig. 4 Einzelheiten zu einer Rolle mit integrierter infor­ mationsverarbeitender Einheit und integriertem An­ trieb, sowie zur Energieversorgung,

Fig. 5 Einzelheiten zum mechanischen Formschluss zwischen Rolle und Traggestell und

Fig. 6 Einzelheiten zur Kontaktherstellung zwischen der Energiezufuhr und der Rolle.

Die Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt eine Rolle R1 mit integ­ riertem Sensorelement SE1. Das Sensorelement SE1 befindet sich im Innern der Rolle R1 und ist schematisch als Quader dargestellt. Es können sich mehrere, auch unterschiedliche, Sensorelemente in einer Rolle befinden. Eine Rolle kann dabei als passive oder als Antriebsrolle (Rolle mit integrierten oder externen Antrieb) ausgebildet sein. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in der Darstellung gemäß Fig. 1 die Be­ festigungsmittel, die einen stabilen Halt der Sensorelemente gewährleisten, nicht dargestellt. Es ist vorstellbar die Sen­ sorelemente SE1 an den Befestigungsteilen (B1, B2; Fig. 4) oder an der Rolle R1 zu befestigen, z. B. durch eine Spannvor­ richtung oder durch eine Spreizmechanik (SM; Fig. 4), wie in Fig. 4 beschrieben.

Das Seitenprofil der Fördertechnik oder der Seitenführung sollte so ausgeführt sein, dass der Halter für die Sensorik ohne großen Aufwand befestigt werden kann.

Die Sensorelemente SE1 der erfindungsgemäßen Rolle können un­ terschiedlichen Typs sein: induktive Sensoren, kapazitive Sensoren, optische Sensoren, Photosensoren, Magnetfeldsenso­ ren, Temperatursensoren, Gewichtssensoren, Verformungssenso­ ren, Drucksensoren etc. sein.

Die Darstellung gemäß Fig. 2 zeigt eine Rolle R1 mit integ­ riertem Sensorelement SE2. Das Sensorelement SE2 ist als Flä­ chensensor ausgebildet. Das Sensorelement SE2 befindet sich im Innern der Rolle R1 und ist schematisch als flache Platte dargestellt. Es können sich mehrere, auch unterschiedliche, Sensorelemente in einer Rolle befinden. Eine Rolle kann dabei als passive oder als Antriebsrolle (Rolle mit integrierten oder externen Antrieb) ausgebildet sein. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in der Darstellung gemäß Fig. 2 die Be­ festigungsmittel, die einen stabilen Halt der Sensorelemente gewährleisten, nicht dargestellt. Es ist vorstellbar die Sen­ sorelemente SE2 an den Befestigungsteilen (B1, B2; Fig. 4) oder an der Rolle R1 zu befestigen, z. B. durch eine Spannvor­ richtung oder durch eine Spreizmechanik (SM; Fig. 4), wie in Fig. 4 beschrieben.

Die Sensorelemente SE2 der erfindungsgemäßen Rolle können un­ terschiedlichen Typs sein: induktive Sensoren, kapazitive Sensoren, optische Sensoren, Photosensoren, Magnetfeldsenso­ ren, Temperatursensoren, Gewichtssensoren, Verformungssenso­ ren, Drucksensoren etc. sein. Des Weiteren wird darauf hinge­ wiesen, dass Sensorelemente unterschiedlichen Typs und unter­ schiedlicher Form sich in einer Rolle befinden können. Auch weitere z. B. informationsverarbeitende Einheiten (EM; Fig. 4) können sich in einer Rolle befinden.

Die Darstellung gemäß Fig. 3 zeigt eine Rolle R1 mit integ­ rierter optischer Sensorik. Der optische Sensor mit Licht­ leitsystem LLS und Sende- und Empfangsdiode D ist in der vor­ liegenden Ausgestaltung an einem Befestigungselement (B1, B2; Fig. 4) der Rolle R1 befestigt. Der optische Sensor ist dabei ortsfest im Hohlraum der Rolle R1 befestigt. Das Gehäuse der Rolle dreht sich um ihn. Auf einer der Stirnseiten im Rollen­ inneren ist ein Folienreflektor FR aufgebracht, der den Lichtstrahl LS1 des Lichtleitsystems LLS erfasst und durch den Lichtstrahl LS2 an das Lichtleitsystems LLS zurückreflek­ tiert. Aus dem am Lichtleitsystem LLS empfangenen optischen Signalen des Lichtstrahls LS2 können ein elektronische Aus­ gangssignale erzeugt werden, die direkt oder über eine Busan­ schaltung (z. B. AS-I Bus) an eine Steuerung geleitet werden. Es ist auch vorstellbar die optischen Signale durch eine in die Rolle integrierte informationsverarbeitende Einheit (EM; Fig. 4) auszuwerten bzw. vorauszuwerten und dann entsprechende elektrische Signale an die Steuerung zu senden.

Die in der Rolle integrierte optischen Sensorik kann z. B. als Reflexionslichttaster, als Reflexlichtschranke oder als Durchlichtschranke realisiert sein. Auch können unterschied­ liche Methoden verwendet werden, um Störeinflüsse zu unter­ drücken, z. B. Störunterdrückung durch digitale Filterung, Störunterdrückung durch Austastung, Störunterdrückung durch Bandpass oder die Benutzung von Polarisationsfiltern. Auch unterschiedliche Technologien bei den Dioden können verwendet werden, z. B. PN-Dioden, PIN-Dioden, PSD-Dioden (Position Sen­ sitive Detector), oder LED-Dioden und IRED-Dioden.

In der Darstellung gemäß Fig. 4 ist eine Rolle R1 einer Rol­ lenbahn gezeigt, deren weiteren Rollen in der Tiefe hinter der Rolle R1 gestaffelt angeordnet sein können. Diese und die weiteren Rollen sind in Ständerelementen S1 und S2 eines Traggestells fixiert. Die Rolle R1 gemäß Darstellung in Fig. 4 ist eine aktive Rolle, die einen Motor M aufweist, der über ein Getriebe G und eine Spreizmechanik SM den Mantel der Rol­ le R1 in Rotation versetzt. Dazu wird der Motor M über eine informationsverarbeitende Einheit in Form eines Elektronikmo­ duls EM mit Leistung versorgt, wobei der Energiefluß hierzu zweipolig über Befestigungsteil B1 erreicht wird. Das Befes­ tigungsteil B1 ist dabei elektrisch mit der Energieleitung EL kontaktiert, die beispielsweise mit einem Isolierteil I ver­ sehen ist. Das Befestigungsteil B2 ist mit einem Datenbus DB verbunden, über den eine bidirektionale Kommunikation zu an­ deren Antriebsrollen bzw. zu weiteren Aggregaten des Logis­ tiksystems hergestellt wird. Die Ständerelemente S1 und S2 des Traggestells sind an Masse geschaltet.

Dadurch, dass die Energieleitung EL und der Datenbus DB im Profil des zugehörigen Traggestells S1, S2, jeweils von der Rolle abgewandt, verlegt sind, kann durch die Verkabelung die mechanische Arbeitsweise der Rolle R1 nicht beeinträchtigt werden. Außerdem sind durch diese Art der Verkabelung die Leitungen für das Servicepersonal leicht zugänglich.

In der Darstellung gemäß Fig. 5 wird gezeigt, wie der mechani­ sche Formschluß zwischen der Rolle R1 und den Ständerelemen­ ten S1 bzw. S2 des Traggestells erfolgt. Am Ende der Rolle R1 befinden sich Befestigungsteile B1 bzw. B2. Hier wird exem­ plarisch das Befestigungsteil B1 mit einem viereckigen Profil dargestellt. Dieses Viereckprofil des Befestigungsteils B1 wird in die Aussparung A des Traggestells (angedeutet durch Ständerelement S1) eingelegt. Die Maße der Aussparung A erge­ ben sich aus den Seitenlängen des Viereckprofils des Befesti­ gungsteils B1. Sie müssen so gewählt sein, dass eine form­ schlüssige und stabile Verbindung zwischen Traggestell und Rolle entsteht. Dazu kann ein so enger Formschluß gewählt werden, dass ein Preßsitz entsteht. Das Eigengewicht der Rol­ le sowie die beschriebene Ausgestaltung der Verbindung zwi­ schen Rolle und Traggestell an mindestens einem Rollenende ermöglichen den korrekten Betrieb der Rolle ohne weitere Hal­ te- bzw. Feststellmechanismen.

In der Darstellung gemäß Fig. 6 wird gezeigt, wie für die Rol­ le R1 über das Befestigungsteil B1 die Energiezufuhr über die Energieleitung EL erfolgt. Dabei wird mit einem Durchdrin­ gungsclip DC der Kontakt zwischen der Energieleitung EL und dem Befestigungsteil B1 hergestellt. Über den Befestigungs­ teil B1 erfolgt dann die Energiezuführung ins Innere der Rol­ le und zwar zum Elektronikmodul (EM; Fig. 4) und zum Motor (M; Fig. 4) die Energiezuführung ins Innere der Rolle und zwar zum Elektronikmodul (EM; Fig. 4) und zum Motor (M; Fig. 4). Die Energieleitung EL und das Befestigungsteil B1 sind auf der der Rolle R1 abgewandten Seite des Profils des Traggestells S1 mit einem Isolierteil I umgeben.

Die Kontaktierung des Datenbusses DB mit der Rolle R1 erfolgt ebenfalls mit Durchdringungsclips DC, in die entsprechenden Befestigungsteile B2. Mit Hilfe der Durchdringungsclips DC wird neben der Kontaktierung auch die Befestigung von Ener­ gieleitung EL und Datenbus DB erreicht und gewährleistet.

Auf gleiche Art und Weise lassen sich neben anderen zusätzli­ chen Rollen oder Antriebsrollen auch noch weitere Aggregate wie z. B. Sensoren oder Aktoren an die Energieleitung EL und an den Datenbus DB anschließen und im Logistiksystem integ­ rieren. Erfindungsgemäß ausgestattete Logistiksysteme sind somit sehr leicht erweiter- und modifizierbar. Auch eine De­ montage läßt sich sehr einfach und kostengünstig erreichen. Nachdem man die Durchdringungsclips wieder entfernt hat, müs­ sen die Rollen nur herausgehoben werden.

Rolle, insbesondere für Rollenbahnen von Transport- und/oder Logistiksystemen, mit integrierter Sensorik. Die Rolle kann als passive Rolle oder als Antriebsrolle ausgebildet sein. Weiterhin kann die Rolle einen integrierten Antrieb und/oder integrierte informationsverarbeitende Einheiten aufweisen. Der Formschluss zwischen Rolle und Traggestell kann über min­ destens ein Polygonprofil am Rollenende erfolgen. Die Kontak­ te zu den Leitungen für die Energieversorgung und den Daten­ bus werden vorteilhaft mit Durchdringungsclips hergestellt.

Claims (8)

1. Rolle (R1) für eine Rollenbahn, insbesondere für Trans­ port- und/oder Logistiksysteme, gekennzeichnet durch eine integrierte Sensorik (SE1, SE2).

2. Rolle (R1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Sensorik (SE1, SE2) zumindest einen in­ duktiven Sensor umfasst.

3. Rolle (R1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Sensorik (SE1, SE2) zumindest einen ka­ pazitiven Sensor umfasst.

4. Rolle (R1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Sensorik (SE1, SE2) zumindest einen op­ tischen Sensor (LLS, D) umfasst.

5. Rolle (R1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Sensorik (SE1, SE2) zumindest einen Vib­ rationssensor und/oder zumindest einen Piezosensor umfasst.

6. Rolle (R1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Sensorik (SE1, SE2) zumindest einen Mik­ rowellensender und/oder zumindest einen Radarsender umfasst.

7. Rolle (R1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (R1) einen integrierten Antrieb (M, G) auf­ weist, der an eine elektrische Energieversorgung (EL) an­ schließbar ist.

8. Rolle (R1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (R1) eine integrierte informationsverarbeiten­ de Einheit (EM) aufweist und dass diese über einen zentralen Datenbus (DB) anschließbar ist, der auch Anschlussmöglichkei­ ten für eine Vielzahl von weiteren Aggregaten aufweist, wobei gesonderte Leitungen für die Energieversorgung (EL) und den Datenbus (DB) vorgesehen sind.