DE102011109531A1

DE102011109531A1 - Anlage und Verfahren zum Betreiben einer Anlage

Info

Publication number: DE102011109531A1
Application number: DE102011109531A
Authority: DE
Inventors: Josef Schmidt; Lars Kövari; Friedrich Manz
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2031-08-06
Also published as: DE102011109531B4

Abstract

Anlage und Verfahren zum Betreiben einer Anlage, aufweisend zumindest eine Maschine und ein Mobilteil, wobei das Mobilteil einen Energiespeicher aufweist, aus welchem ein Fahrantrieb des Mobilteils versorgbar ist zum Bewegen des Mobilteils relativ zur Maschine, wobei die Maschine ein Mittel zur Energieübertragung aufweist, wobei das Mobilteil ein weiteres Mittel zur Energieübertragung aufweist, wobei, insbesondere bei Andocken des Mobilteils an die Maschine, Energie vom Energiespeicher des Mobilteils an die Maschine, insbesondere an einen Energiespeicher der Maschine, übertragbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Anlage und Verfahren zum Betreiben einer Anlage.
Allgemein sind als Mobilteile Gabelstapler bekannt, die ein Werkstück transportieren und einen Energiespeicher aufweisen.
Ebenso sind Maschinen zur Bearbeitung von Werkstücken allgemein bekannt.
Außerdem sind allgemein Spielzeugroboter bekannt, welche einen Energiespeicher aufweisen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlage und ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage weiterzubilden, wobei die Sicherheit in der Anlage erhöht werden soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Anlage nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Anlage sind, dass sie zumindest eine Maschine und ein Mobilteil aufweist,
wobei das Mobilteil einen Energiespeicher aufweist, aus welchem ein Fahrantrieb des Mobilteils versorgbar ist zum Bewegen des Mobilteils relativ zur Maschine,
wobei die Maschine ein Mittel zur Energieübertragung aufweist,
wobei das Mobilteil ein weiteres Mittel zur Energieübertragung aufweist,
wobei, insbesondere bei Andocken des Mobilteils an die Maschine, Energie vom Energiespeicher des Mobilteils an die Maschine, insbesondere an einen Energiespeicher der Maschine, übertragbar ist.
Von Vorteil ist dabei, dass die Maschine keine elektrischen Versorgungsleitungen benötigt und die zur Bearbeitung notwendige Energie vom Mobilteil herantransportiert wird. Somit ist die Sicherheit erhöht. Denn nur bei herangefahrenem, an der Maschine positioniertem Mobilteil steht der Maschine die Energie zur Verfügung.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Mobilteil ein erstes Mittel zur Energieübertragung auf, mittels dessen Energie von einem am Boden der Anlage angeordneten und/oder bodenverlegtem elektrischen Leiter, insbesondere Schleifleitung oder Primärleiter, ans Mobilteil übertragbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Mobilteil aus einem bodenverlegten Teil versorgbar ist. Somit ist eine Versorgung an einer Position oder entlang einer Bahnkurve ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mittels des Mobilteils ein Werkstück zur Maschine transportierbar, welches von der Maschine bearbeitbar ist,
insbesondere wobei die von der Maschine zur Bearbeitung benötigte Energiemenge vom Mobilteil an die Maschine übertragen wird, insbesondere vom Energiespeicher des Mobilteils an die Maschine übertragen wird. Von Vorteil ist dabei, dass schon über die Steuerung der Bearbeitungsenergie die Sicherheit erhöht ist. Denn nur wenn das Mobilteil an der Andockposition neben der Maschine geparkt ist, ist Energie übertragbar. Daher ist eine Bearbeitung ohne Anwesenheit des Mobilteils nicht ausführbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die zur Energieübertragung zwischen Mobilteil und Maschine vorgesehenen Mittel jeweils eine Wicklung auf, insbesondere zur induktiven Energieübertragung. Von Vorteil ist dabei, dass eine induktive Energieübertragung ausführbar ist, also eine Energieübertragung in einfacher Weise ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jeder Wicklung eine Kapazität parallel und/oder in Reihe zugeschaltet, so dass die zugehörige Resonanzfrequenz des so gebildeten Schwingkreises im Wesentlichen der Frequenz des primärseitig eingeprägten Stroms entspricht. Von Vorteil ist dabei, dass ein hoher Wirkungsgrad erhalten bleibt bei der Energieübertragung – auch wenn der Abstand zwischen den beiden schwankt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Mobilteil ein Peilsystem, einen Rad-Umdrehungszähler an einem Rad des Fahrzeugs, ein stationär angeordneter RFID-Transponder umfassendes System und/oder ein sonstiges Navigationssystem auf, welches mit einer Steuereinheit des Mobilteils zur Datenübertragung verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine Navigation oder eine Spurführung ausführbar ist und somit ein Bewegen des Mobilteils auf einen Zielposition hin oder entlang einer Soll-Bahnkurve ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Maschine ein Mittel zur Informationsübertragung an das Mobilteil auf, wobei das Mobilteil ein entsprechendes Mittel zur Informationsübertragung aufweist, das mit dem ersten Mittel zur Informationsübertragung in Wirkverbindung tritt zur Datenübertragung. Von Vorteil ist dabei, dass Daten vom Mobilteil an die Maschine übertragbar sind, und somit die Bearbeitung des Werkstücks steuerbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Mittel zur Informationsübertragung einstückig mit dem Mittel zur Energieübertragung ausführbar, wobei die Daten aufmoduliert sind auf den zur Energieübertragung vorgesehenen Stromanteil. Von Vorteil ist dabei, dass ein kompakter Aufbau erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zur Energieübertragung vorgesehene Stromanteil mindestens zehnmal größer als der zur Datenübertragung vorgesehene. Von Vorteil ist dabei, dass zwar bei der Datenübertragung ebenfalls geringe Energiemengen übertragen werden. Jedoch werden die zum Betreiben der Maschine notwendigen Energiemengen über die miteinander gekoppelten Mittel zur Energieübertragung von dem Mobilteil an die Maschine übertragen. Dabei ist eine kontaktbehaftete oder eine induktive Energieübertragung ausführbar.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben einer Anlage sind, dass ein Mobilteil ein Werkstück zu einer Maschine zur Bearbeitung des Werkstücks transportiert,
wobei das Mobilteil einen Energiespeicher aufweist,
wobei das Mobilteil die bei der Bearbeitung des Werkstücks von der Maschine benötigte Energie zur Maschine transportiert.
Von Vorteil ist dabei, dass die Energie für die Bearbeitung vom Mobilteil übertragen wird, wenn dieses an die Maschine angekoppelt ist. Somit ist sichergestellt, dass die Maschine nicht vorzeitig aktiviert wird und eine Gefahr für Menschen oder Dinge darstellt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden in einem weiteren Verfahrensschritt Werkstück und/oder Energiemenge vom Mobilteil an die Maschine übergeben,
insbesondere wobei in einem späteren Verfahrensschritt das Werkstück vom Mobilteil wieder aufgenommen wird und wegtransportiert wird, insbesondere zu einer nächsten Zielposition und/oder weiteren Maschine. Von Vorteil ist dabei, dass das Mobilteil mehrere verschiedene Bearbeitungsmaschinen sukzessive anfährt und das Werkstück mit den jeweiligen Bearbeitungsschritten bearbeitet wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Energiespeicher des Mobilteils einen Kondensator, einen Doppelschichtkondensator, einen Akkumulator und/oder eine Batterie auf. Von Vorteil ist dabei, dass große energiemengen speicherbar sind und somit entsprechend Energie-intensive Bearbeitungsschritte von der Maschine am Werkstück ausführbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden nach Eintreffen des Mobilteils bei der Maschine Daten von dem Mobilteil an die Maschine übertragen, insbesondere Daten zwischen Mobilteil und Maschine ausgetauscht werden,
insbesondere wobei der von der Maschine ausgeführte Bearbeitungsprozess gesteuert wird von einer Steuereinheit der Maschine und/oder des Mobilteils, wobei Parameter des Prozesses von dem Mobilteil an die Maschine übertragen werden. Von Vorteil ist dabei, dass die Steuerung des Bearbeitungsprozesses von dem Mobilteil aus ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Mobilteil von einer Steuereinheit zur Maschine geführt, die mit einem Navigationssystem verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Navigieren des Mobilteils ermöglicht ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Mobilteil 1 in Seitenansicht schematisch gezeigt, das als Fahrzeug, wie fahrerloses Transportsystem FTS, automated guided vehicle AGV oder anderer mobiler Roboter, ausführbar ist.
In der 2 ist die stationär in einer Anlage angeordnete erfindungsgemäße Maschine zur Bearbeitung eines Werkstücks in Seitenansicht schematisch gezeigt.
In der 3 ist eine zugehörige schematische Draufsicht auf das erfindungsgemäße System gezeigt, wobei das Mobilteil 1 an die Maschine 20 angekoppelt ist.
Wie in 1 gezeigt weist das Mobilteil einen elektrisch aus einem Energiespeicher 4 des Mobilteils 1 versorgbaren Antrieb auf, welcher die Räder 3 des Mobilteils 1 antreibt.
Zur Energieversorgung weist das Mobilteil 1 an seiner Unterseite ein Mittel 5 zur Energieübertragung auf. Dieses ist in einer ersten Ausführungsvariante als Schleifkontaktmittel zur Versorgung des Mobilteils aus einer stationär in der Anlage verlegten, elektrischen Schleifleitung vorgesehen. In einer zweiten Ausführungsvariante weist das Mittel 5 eine Wicklung auf, mit der eine induktive Ankopplung an einen stationär in der Anlage verlegten Primärleiter ermöglicht ist und somit im induktiven Kopplungsbereich eine kontaktlose Energieübertragung ermöglicht ist.
Außerdem weist die Mobileinheit 1 ein weiteres Mittel 2 zur Energieübertragung auf, das ebenfalls mit einer Wicklung oder einem elektrischen Kontaktteil ausführbar ist. Dieses Mittel 2 dient zur Energieübertragung zwischen dem Mobilteil 1 und der Maschine 20.
Somit ist Energie aus dem Energiespeicher des Mobilteils 1 und/oder aus dem stationär verlegten Leiter, insbesondere Primärleiter oder elektrische Schleifleitung, Energie an die Maschine dann übertragbar, wenn das Mobilteil 1 an die Maschine 20 zur Energieübertragung angekoppelt ist.
Außerdem weist das Mobilteil 1 eine Steuereinheit 7 auf, die den Fahrantrieb ansteuert. Vorzugsweise steuert die Steuereinheit 7 eine Lenkeinheit an, welche die Fahrtrichtung des Mobilteils 1 bestimmt. Das Mobilteil 1 weist außerdem Spurführungsmittel auf, die mit der Steuereinheit 7 verbunden sind.
Somit ist das Mobilteil 1 entlang dem stationär verlegten Primärleiter beziehungsweise entlang der stationär verlegten Schleifleitung führbar.
Bei über eines der Mittel (2, 5) ans Mobilteil 1 übertragener Energie ist der Energiespeicher 4 beladbar. Somit ist das Mobilteil 1 auch zeitabschnittsweise ohne Energiezufuhr von außen betreibbar.
Der Energiespeicher ist sogar derart groß ausgelegt, dass ein Teil der gespeicherten Energie auch an die stationär angeordnete Maschine 20 übertragbar ist und diese Maschine 20 daraus versorgbar ist.
Somit ist die Sicherheit erhöht. Denn nur bei angedocktem Mobilteil 1 ist Energie an die Maschine übertragbar, so dass diese nur dann arbeitsfähig ist.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist die Maschine 20 einen Energiespeicher 23 auf, so dass überschüssige, vom Mobilteil 1 angelieferte und übertragene Energie speicherbar ist und die Maschine 20 auch nach dem Abkoppeln des Mobilteils 1 von der Maschine 20 betreibbar ist, insbesondere zur dauerhaften Versorgung der Steuereinheit 7.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist die Mobileinheit 20 anstatt der Spurführung oder zusätzlich zur Spurführung ein Navigationssystem auf. Somit ist die Mobileinheit 1 entlang einer Sollbahn verfahrbar und/oder kann Zielpositionen anfahren.
Das Mobilteil 1 weist auch ein Mittel 6 zur Informationsübertragung auf, das Daten von einer zentralen Einheit empfangen oder Daten mit dieser austauschen kann.
Die Maschine 20 weist ebenfalls ein Mittel zur Mittel 22 zur Energieübertragung auf, so dass vom Mobilteil mittels Ankoppelung des Mittels 5 an das Mittel 22 Energie übertragbar ist.
Die Maschine 20 weist eine Steuereinheit 25 auf, die aus einem an der Maschine 20 angeordneten Energiespeicher 23 versorgbar ist.
Mittels eines Mittels 24 zur Informationsübertragung sind Informationen austauschbar zwischen Mobilteil 1 und Maschine 20. Somit sind bei an die Maschine 20 angedocktem Mobilteil 1 Steuerdaten und Parameter und/oder andere Daten übertragbar vom Mobilteil 1 an die Maschine 20. Somit ist die Maschine 20 vom Mobilteil 1 aus ansteuerbar und mit Energie versorgbar.
Die Maschine 20 benötigt also keine elektrischen Versorgungskabel oder sonstige Installationen für stationäre Energieversorgung. Das Mobilteil 1 bringt sozusagen nicht nur das von der Maschine 20 zu bearbeitende Werkstück sondern auch die zur Bearbeitung von der Maschine 20 benötigte Energiemenge mit.
Bei der Maschine 20 ist das Mittel 24 zur Informationsübertragung vom Mobilteil 1 an die Maschine 20 das einzige Mittel zur Informationsübertragung. Auf diese Weise ist also Information nur vom Mobilteil 1 übertragbar an die Maschine 20. Auf diese Weise ist die Arbeitsweise vollständig kontrollierbar, also auch ansteuerbar, vom Mobilteil 1 aus.
Für das Navigationssystem sind auch Peilsystem, Radumdrehungszähler am Rad 3 des Fahrzeugs, ein stationär angeordnete RFID-Transponder umfassendes System und/oder dergleichen, verwendbar.
Das Mittel 2 und das Mittel 6 verwenden vorzugsweise dieselbe Wicklung
Bezugszeichenliste

1: Mobilteil, insbesondere Fahrzeug, wie AGV, FTS oder dergleichen
2: Mittel zur Energieübertragung
3: Räder
4: Energiespeicher
5: Mittel zur Energieübertragung
6: Mittel zur Informationsübertragung
7: Steuereinheit
20: Maschine
22: Mittel zur Energieübertragung
23: Energiespeicher
24: Mittel zur Informationsübertragung
25: Steuereinheit

Claims

Anlage, aufweisend zumindest eine Maschine und ein Mobilteil, wobei das Mobilteil einen Energiespeicher aufweist, aus welchem ein Fahrantrieb des Mobilteils versorgbar ist zum bewegen des Mobilteils relativ zur Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine ein Mittel (22) zur Energieübertragung aufweist, wobei das Mobilteil ein weiteres Mittel (2) zur Energieübertragung aufweist, wobei, insbesondere bei Andocken des Mobilteils an die Maschine, Energie vom Energiespeicher des Mobilteils an die Maschine, insbesondere an einen Energiespeicher der Maschine, übertragbar ist.
Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil ein erstes Mittel zur Energieübertragung aufweist, mittels dessen Energie von einem am Boden der Anlage angeordneten und/oder bodenverlegtem elektrischen Leiter, insbesondere Schleifleitung oder Primärleiter, ans Mobilteil übertragbar ist.
Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Mobilteils ein Werkstück zur Maschine transportierbar ist, welches von der Maschine bearbeitbar ist, insbesondere wobei die von der Maschine zur Bearbeitung benötigte Energiemenge vom Mobilteil an die Maschine übertragen wird, insbesondere vom Energiespeicher des Mobilteils an die Maschine übertragen wird.
Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Energieübertragung zwischen Mobilteil und Maschine vorgesehenen Mittel (2, 22) jeweils eine Wicklung aufweisen, insbesondere zur induktiven Energieübertragung.
Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wicklung eine Kapazität parallel und/oder in Reihe zugeschaltet ist, so dass die zugehörige Resonanzfrequenz des so gebildeten Schwingkreises im Wesentlichen der Frequenz des primärseitig eingeprägten Stroms entspracht.
Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil ein Peilsystem, einen Rad-Umdrehungszähler an einem Rad (3) des Fahrzeugs, ein stationär angeordneter RFID-Transponder umfassendes System und/oder ein sonstiges Navigationssystem aufweist, welches mit einer Steuereinheit des Mobilteils zur Datenübertragung verbunden ist.
Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine ein Mittel zur Informationsübertragung an das Mobilteil aufweist, wobei das Mobilteil ein entsprechendes Mittel zur Informationsübertragung aufweist, das mit dem ersten Mittel zur Informationsübertragung in Wirkverbindung tritt zur Datenübertragung.
Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Informationsübertragung einstückig mit dem Mittel zur Energieübertragung ausführbar ist, wobei die Daten aufmoduliert sind auf den zur Energieübertragung vorgesehenen Stromanteil.
Anlage nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Energieübertragung vorgesehene Stromanteil mindestens zehnmal größer ist als der zur Datenübertragung vorgesehene.
Verfahren zum Betreiben einer Anlage, insbesondere nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein Mobilteil ein Werkstück zu einer Maschine zur Bearbeitung des Werkstücks transportiert, wobei das Mobilteil einen Energiespeicher aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil die bei der Bearbeitung des Werkstücks von der Maschine benötigte Energie zur Maschine transportiert.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Verfahrensschritt Werkstück und/oder Energiemenge vom Mobilteil an die Maschine übergeben werden, insbesondere wobei in einem späteren Verfahrensschritt das Werkstück vom Mobilteil wieder aufgenommen wird und wegtransportiert wird, insbesondere zu einer nächsten Zielposition und/oder weiteren Maschine.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher des Mobilteils einen Kondensator, einen Doppelschichtkondensator, einen Akkumulator und/oder eine Batterie aufweist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Eintreffen des Mobilteils bei der Maschine Daten von dem Mobilteil an die Maschine übertragen werden, insbesondere Daten zwischen Mobilteil und Maschine ausgetauscht werden, insbesondere wobei der von der Maschine ausgeführte Bearbeitungsprozess gesteuert wird von einer Steuereinheit der Maschine und/oder des Mobilteils, wobei Parameter des Prozesses von dem Mobilteil an die Maschine übertragen werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil von einer Steuereinheit zur Maschine geführt wird, die mit einem Navigationssystem verbunden ist.