DE102017104998A1

DE102017104998A1 - Fördereinrichtung und Verfahren zur Ermittlung der Oberflächengeschwindigkeit einer Transportoberfläche

Info

Publication number: DE102017104998A1
Application number: DE102017104998.3A
Authority: DE
Inventors: Leopold von Keudell
Original assignee: Weber Maschinenbau GmbH Breidenbach
Current assignee: Weber Food Technology De GmbH
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2017-03-09
Publication date: 2018-09-13

Abstract

Eine Fördereinrichtung (1) mit mindestens einem endlos umlaufend antreibbaren Transportelement (2), das eine Transportoberfläche (5) zum Bewegen von Objekten (12) in Umlaufrichtung des Transportelementes (2) hat, wird beschrieben. Es ist eine Detektionseinheit (10) mit mindestens einem Sensor (7a, 7b, 9a, 9b, 11a, 11b, 13, 16) zur Detektion und/oder zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit (v) der Transportoberfläche (5) des Transportelementes (2) in Umlaufrichtung vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung mit mindestens einem endlos umlaufend antreibbaren Transportelement, das eine Transportoberfläche zum Bewegen von Objekten in Umlaufrichtung des Transportelementes hat.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Ermittlung der Oberflächengeschwindigkeit einer Transportoberfläche eines endlos umlaufend antreibbaren Transportelementes, wobei die Transportoberfläche zum Bewegen von Objekten in Umlaufrichtung des Transportelementes vorgesehen ist.
Die Vorschubgeschwindigkeit eines umlaufend antreibbaren Transportelementes einer Fördereinrichtung wird in der Praxis über die Antriebe in Abhängigkeit von der gemessenen Drehzahl der Antriebswellen geregelt. Dabei kann es zu einer Abweichung des Vorschubs der Transportoberfläche im Verhältnis zur Drehzahl der Antriebswelle bspw. durch Schlupf kommen.
So werden bspw. zum Transportieren von Produkten insbesondere in der Lebensmittelindustrie flache Förderbänder oder parallel angeordnete Rund- oder Trapez-Riemen eingesetzt. Diese Fördereinrichtungen sollen einfach demontierbar und reinigbar sein. Daher ist bei solchen Fördereinrichtungen oftmals kein Formschluss zum Antriebselement vorgesehen, wie z.B. mit Antriebswellen. Wenn solche Förderbänder über viele Umlenkrollen geführt werden, dann ist eine Verzahnung hinderlich. Die Kraftübertragung erfolgt somit durch Kraftschluss. Hierzu werden die Förderbänder oder Riemen vorgespannt. Sie sind aus Elastomeren hergestellt, die einen hohen Reibwert besitzen.
Bei solchen Fördereinrichtungen kommt es regelmäßig zu einer Abweichung zwischen der geforderten Geschwindigkeit der Bandoberfläche und der geregelten Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle. Diese Abweichung kann verschiedene Ursachen haben:

- Toleranz der Antriebswellendurchmesser, auch durch lokal anhaftende Verschmutzungen;
- Toleranz der (Wand-)Dicke der Förderbänder;
- Schlupf zwischen Antriebswelle und Förderband;
- Dehnung von Förderbändern oder Riemen bei Beschleunigungsvorgängen.

Für die Förderung von Produkten ist die Einhaltung der durch eine Regelung geforderten Oberflächengeschwindigkeit der Fördermittel wichtig. Damit wird sichergestellt, dass die geförderten Objekte zu gewünschter Zeit bzw. nach einer bestimmten Zeit eine gewünschte Position oder Lage für die Weiterverarbeitung erreicht haben. So ist bspw. eine präzise Lage mehrerer Objekte zueinander bei parallelen Objektförderströmen wichtig, um Objekte, wie bspw. Teilportionen, zueinander genau zu positionieren und bspw. übereinander zu legen.
Ebenso ist die Einhaltung einer Position eines Objektes oder einer Portion im Zusammenhang mit Robotik-Anwendungen von großer Bedeutung. Dies betrifft bspw. das Aufnehmen und Übergeben von Objekten (z.B. Produkte, Portionen oder ähnliches). Ein solches Objekt lässt sich zwar vor einem Greifvorgang mit einer Sensorik erfassen. Es ist aber hilfreich, wenn sich die Position und Ausrichtung eines Objektes auf der Fördereinrichtung von einem Förderweg bis zu einem Greif- oder Übergabepunkt nicht mehr ändert, um auf diese Weise Aufnahme- und/oder Abgabefehler zu vermeiden, die eventuell einen direkten Einfluss auf nachfolgende Prozessschritte, wie bspw. das Verpacken, haben.
DE 10 2015 202 658 A1 offenbart eine Transportvorrichtung zum stehenden Transport von Behältern in einem Behälterstrom entlang einer Transportstrecke. Der letzte Behälter im Behälterstrom wird an die vorangegangenen Behälter im Behälterstrom derart angedrückt, dass im Behälterstrom ein Staudruck in Transportrichtung erzeugt wird. Das Transportband kann dabei im Betrieb unter den gestauten Behälter wegrutschen, also einen Schlupf aufweisen. Dies ist dann aber unerheblich, da eine Folge von Behältern mit definierter Anordnung hintereinander aufgereiht sind.
Dies lässt sich für Behälter, wie Flaschen oder Dosen umsetzen, nicht aber für Objekte, die nicht aneinander gepresst werden sollen oder können, wie bspw. Wurst- oder Käsescheiben.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Fördereinrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung der Oberflächengeschwindigkeit einer Transportoberfläche eines endlos umlaufend antreibbaren Transportelementes zu schaffen, sodass die tatsächliche Oberflächengeschwindigkeit auf eine zuverlässige, genaue und einfache Weise bestimmt werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Fördereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Es wird vorgeschlagen, dass die Fördereinrichtung eine Detektionseinheit mit mindestens einem Sensor zur Detektion und/oder zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit der Transportoberfläche des Transportelementes in Umlaufrichtung hat.
Es wird somit vorgeschlagen, mit einem Sensor direkt die Oberflächengeschwindigkeit der Transportoberfläche zu messen, und nicht wie bislang nur die Oberflächengeschwindigkeit der Antriebswelle. Damit kann die Vorschubgeschwindigkeit eines auf der Transportoberfläche befindlichen Objektes sehr genau gemessen werden.
Mindestens ein solcher Sensor kann eine Kamera zur Aufnahme von Bildern des Transportelementes sein, um anhand dieser aufgenommenen Folge von Bildern die Oberflächengeschwindigkeit zu detektieren. Die Detektionseinheit ist dann zur Detektion charakteristischer Markierungen des Transportelementes in den aufgenommenen Bildern und zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit aus der Lageveränderung der detektierten mindestens einen charakteristischen Markierung des Transportelementes eingerichtet. Damit werden an dem Transportelement optisch sichtbare Markierungen genutzt, um mit Hilfe einer Kamera aus der Lageveränderung der Bilder in Abhängigkeit der vergangenen Zeit, d.h. der Zeitdifferenz, die tatsächliche Geschwindigkeit der Transportoberfläche zu ermitteln. Dies ist auf einfache und sehr zuverlässige Weise realisierbar.
Mindestens ein Sensor zur Detektion der Oberflächengeschwindigkeit kann aber auch eine Kamera sein, mit der ein auf der Transportoberfläche getragenes Objekt aufgenommen wird. Die Detektionseinheit ist dann zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit des Transportelementes aus der mit den Abbildungen detektierten Lageveränderung des Objektes eingerichtet. Damit wird die Geschwindigkeit der Transportoberfläche anhand der Lageveränderung des von dem Transportelement getragenen und transportierten Objektes ermittelt. Dies ist durch Bildauswertung zuverlässig realisierbar.
Optional ist das Kombinieren der erfindungsgemäßen Kamera-Detektion mit zugeordneter, vorhandener Kameratechnik möglich. Beispielsweise kann die vor einem Roboter einlaufseitig für die Objektlage relevante Kamera auch erfindungsgemäß eingesetzt werden.
Das Transportelement kann mindestens eine magnetische Markierung haben. Es ist mindestens ein zur Detektion der Oberflächengeschwindigkeit vorgesehener Sensor als Magnetfeldsensor ausgeführt, um die magnetische Markierung an dem Transportelement zu detektieren. Die Detektionseinheit ist dann zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit des Transportelementes aus der mit dem Magnetfeldsensor detektierten Lageveränderung der mindestens einen magnetischen Markierung eingerichtet. So können bspw. zwei Magnetfeldsensoren im bekannten Abstand zueinander angeordnet sein. Die Zeitdauer zwischen den Detektionsereignissen der magnetischen Markierung durch den ersten und nachfolgenden zweiten Magnetfeldsensor führt bei dem bekannten Abstand der Magnetfeldsensoren zueinander unmittelbar zur Geschwindigkeit der Transportoberfläche. Eine solche magnetische Markierung hat den Vorteil, dass sie auch im abgedeckten oder verschmutzten Zustand zuverlässig detektierbar ist.
Mindestens ein Sensor zur Detektion der Oberflächengeschwindigkeit kann ein Laufrad mit einem Drehzahlsensor sein. Das Laufrad steht dann in Wirkverbindung mit dem Transportelement. Die Detektionseinheit ist dann zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit aus der mit dem Drehzahlsensor ermittelten Drehzahl eingerichtet. Die Oberflächengeschwindigkeit der Transportoberfläche wird damit durch Reibschluss mit Hilfe des Laufrads ermittelt. Vorteilhaft ist es dabei, wenn das Laufrad im Bereich der Antriebswelle oder einer Umlenkrolle des Transportelementes angeordnet ist, da in einem solchen Bereich das Transportelement im Wesentlichen schwingungsfrei gelagert ist. Somit ist vorzugsweise das Transportelement abgestützt und das Laufrad kann eine ausreichende Anpresskraft übertragen.
Das Transportelement kann mehrere in definiertem Abstand voneinander angeordnete charakteristische Markierungen haben. Durch den bekannten Abstand der Markierungen zueinander ist es dann mit einem Sensor möglich, aus der Zeitdifferenz zwischen zwei Detektionsereignissen für zwei hintereinander folgende Markierungen die Oberflächengeschwindigkeit der Transportoberfläche sehr präzise zu ermitteln. Die Geschwindigkeit entspricht dabei dem Quotienten aus dem bekannten Abstand zweier aufeinander folgender Markierungen und der gemessenen Zeitdifferenz, an der die Markierungen an einer Sensorposition detektiert wurden.
Das Transportelement kann auch charakteristische Markierungen an der Transportoberfläche haben. Solche charakteristischen Markierungen an der Transportoberfläche können bspw. in das Transportelement eingelassene Elemente, aufgeklebte Elemente, gelaserte Strukturen, Einprägungen, Einformungen, lokale Einfärbungen, Vertiefungen und/oder Riefenmuster und ähnliches sein. Auch Herstellerlogos, Barcodes oder zur Kennzeichnung des Transportelementes genutzte Schriftzüge können als solche charakteristischen Markierungen genutzt werden. Vorzugsweise wird bei Transportelementen wie Riemen oder Bändern ein periodisches Muster angestrebt, weil dieses sehr fehlerredundant mit einer Kamera erfasst werden kann.
Das Transportelement kann somit auch charakteristische Objektkennzeichnungen haben, wobei die Detektionsvorrichtung zur Detektion der Objektkennzeichnungen und zur Validierung des Transportelementes in Abhängigkeit von der detektierten Objektkennzeichnung und zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit aus der detektierten Lageveränderung der Objektkennzeichnung eingerichtet ist. Damit werden die charakteristischen Markierungen nicht nur zur Detektion der Oberflächengeschwindigkeit der Transportoberfläche genutzt, sondern dienen auch gleichzeitig als Kennung des Fördermittels, um anhand der Teilekennzeichnung festzustellen, ob das passende und zulässige Transportelement eingebaut ist und gegebenenfalls ob Original-Ersatzteile verwendet wurden. Auf diese Weise ist über die Messung der Oberflächengeschwindigkeit der Transportoberfläche mit dem Detektionssystem eine Verifizierung und Identifizierung des Transportelementes gleichzeitig möglich.
Die Fördereinrichtung kann mindestens eine Umlenkrolle haben, wobei das Transportelement an dem Umfang der Umlenkrolle anliegt. Mindestens ein zur Detektion der Oberflächengeschwindigkeit vorgesehener Sensor ist dann in der Nähe der Umlenkrolle angeordnet, die schwingungsgedämpfter ist. Der Sensor ist dabei auf den Anlagebereich des Transportelementes an der Umlenkrolle oder einen daran angrenzenden Bereich ausgerichtet. Der Einfluss von Messfehlern durch Schwingungen des Transportelementes wird auf diese Weise wesentlich verringert.
Die Detektionseinheit kann zur kontinuierlichen Detektion der Oberflächengeschwindigkeit des Transportelementes eingerichtet sein. Damit wird eine Regelung der Fördereinrichtung ermöglicht, um einen kontinuierlichen oder exakt vorgegebenen Vorschub eines auf der Transportoberfläche angeordneten Objektes zu erreichen.
Die Detektionseinheit kann aber auch zur sporadischen und/oder getakteten Detektion der Oberflächengeschwindigkeit des Transportelementes eingerichtet sein. Dabei kann im Regelfall die Ermittlung der Oberflächengeschwindigkeit des Transportelementes anhand der Drehzahl der Antriebswelle als ausreichend erachtet werden. Die sporadische und/oder getaktete Detektion der Oberflächengeschwindigkeit ermöglicht dann eine Kontrolle und gegebenenfalls Nachjustierung. Dies ist oftmals ausreichend, wenn die zur Abweichung der Oberflächengeschwindigkeit führenden Ursachen aus Langzeitveränderungen, bspw. durch die Dehnung von Transportbändern, bedingt sind.
Die Fördereinrichtung kann eingerichtet sein, um in Abhängigkeit einer festgestellten Fehlerhäufigkeit eine Detektion der Oberflächengeschwindigkeit der Transporteinheit mit der Detektionseinheit und dem mindestens einen Sensor durchzuführen. Eine solche Fehlerhäufigkeit kann bspw. im Zusammenhang mit einer Handhabungseinheit festgestellt werden, die auf der Transportoberfläche geförderte Objekte handhabt und bei der es bei einem unabgestimmten Timing der Oberflächengeschwindigkeit der Transportoberfläche zu Handhabungsfehlern kommt.
Die Fördereinrichtung kann ausgebildet sein, um in Abhängigkeit des Detektionsergebnisses Signale, wie z.B. Steuerungs-, Regelungs- oder Warnsignale abzugeben. So ist die Weitergabe eines Signals an eine zusammenwirkende / korrespondierende / vor- oder nachgelagerte Einrichtung denkbar, die sowohl eine Handhabungsvorrichtung, als auch ein weiteres Transportelement sein kann. Auf diese Weise kann z.B. ein Ausrichtband nachgeregelt werden, um Abstände und/oder Seitenausrichtungen von mehreren Objekten zu korrigieren bzw. danach genau einzustellen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 - Skizze einer Fördereinrichtung mit zwei in festem Abstand zueinander angeordneten Sensoren und einer Detektionseinheit zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit der Transportoberfläche in der Seitenansicht und Draufsicht;
2 - Skizze der Fördereinrichtung aus 1 mit einer Detektionseinheit zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit des Transportelementes mit Hilfe der detektierten Lageveränderung eines Objektes;
3 - Skizze einer Fördereinrichtung als Seitenansicht mit einem Laufrad zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit des Transportelementes;
Figur 4 - Draufsicht auf eine Fördereinrichtung mit einem Drehzahlsensor an der Abtriebswelle.

1 zeigt eine Skizze einer Fördereinrichtung 1 in der Seitenansicht und etwas abgewandelt in der Draufsicht. Die Fördereinrichtung 1 hat ein Transportelement 2 in Form eines Förderbandes, das endlos umlaufend auf Antriebswellen 3a und Abtriebswellen 3b gelagert ist. Die Antriebswelle 3a wird durch einen Antrieb 4 angetrieben. Dieser Antrieb 4 wird so angesteuert, dass die Antriebswelle 3a eine vorgegebene Winkelgeschwindigkeit hat und sich damit das Transportelement 2 mit einer vorgegebenen Umlaufgeschwindigkeit bzw. Oberflächengeschwindigkeit v der Transportoberfläche 5 des Transportelementes 2 bewegt.
Zwischen der geregelten Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle 3 und der geforderten Oberflächengeschwindigkeit v der Transportoberfläche 5 kann es aus unterschiedlichen Gründen zu Abweichungen kommen. So kann es trotz genau geregelter Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle 3a durch Toleranzen der Antriebswellendurchmesser, durch Toleranzen der Dicke des Transportelementes 2, durch Schlupf zwischen der Antriebswelle 3a oder Abtriebswelle 3b und dem Transportelement 2, durch Dehnung des Transportelementes 2 bei Beschleunigungsvorgängen etc. zu einer Abweichung der Proportionalität zwischen der Oberflächengeschwindigkeit v der Transportoberfläche 5 und der Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle 3a kommen.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Transportelement 2 optisch sichtbare Markierungen 6. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine einzige Markierung 6 zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten t₁ und t₂ skizziert. Die Markierung 6 des Transportelementes 2 befindet sich zum Zeitpunkt t₁ an einer von einem ersten Sensor 7a detektierbaren Position. Dieser erste Sensor 7a kann bspw. eine Kamera sein. Zur Ausleuchtung des Sensorbereichs ist eine erste Beleuchtungseinheit 8a vorgesehen, die auf die Transportoberfläche 5 im Sichtbereich des ersten Sensors 7a ausgerichtet ist.
In einem definierten Abstand L von dem ersten Sensor 7a ist ein zweiter Sensor 7b angeordnet, der ebenfalls auf die Transportoberfläche 5 ausgerichtet ist. Auch hier ist eine Beleuchtungseinheit 8b vorgesehen, um den von dem zweiten Sensor 7b erfassten Bereich auszuleuchten.
Wenn sich nun die Markierung 6 in Vorschubrichtung (Pfeilrichtung) bewegt, dann gelangt in einer von der Oberflächengeschwindigkeit v der Transportoberfläche 5 abhängigen Zeit t₂ die Markierung 6 (gestrichelt dargestellt) in den Sichtbereich des zweiten Sensors 7b.
Nun kann aus der Lageerkennung der Markierung 6 zeitlich hintereinander durch den ersten und zweiten Sensor 7a, 7b unter Berücksichtigung eines bekannten Abstands L zwischen den beiden erkannten Lagen die Oberflächengeschwindigkeit v einfach aus dem Quotienten des bekannten Abstands l und der Zeitdifferenz t₂-t₁ berechnet werden. Der Zeitpunkt t₁ ist der Zeitpunkt, an dem die charakteristische Markierung 6 an einer vorgegebenen Position von dem ersten Sensor 7a erkannt wird. Der Zeitpunkt t₂ ist der Zeitpunkt, an dem die charakteristische Markierung 6 durch den zweiten Sensor 7b an einer dem definierten Abstand l entsprechenden Position detektiert wurde.
Aus der Draufsicht im unteren Bereich der 1 wird deutlich, dass die charakteristische Markierung 6 an einem seitlichen Randbereich des Transportelementes 2 angebracht werden kann. Dann ist auch denkbar, dass es sich bei der charakteristischen Markierung 6 bspw. um eine magnetische Markierung handelt, die mit einem Magnetfeldsensor 9a, 9b erfassbar ist.
Die im bekannten Abstand l zueinander ausgerichteten Sensoren 7a, 7b zur optischen Detektion von charakteristischen Markierungen oder die Sensoren 9a, 9b als Magnetfeldsensor zur Detektion einer magnetischen charakteristischen Markierung 6 sind mit einer Detektionseinheit 10 verbunden. Diese ist durch geeignete Verschaltung und/oder in Form einer Datenverarbeitungseinrichtung durch geeignete Programmierung dazu eingerichtet, um die Oberflächengeschwindigkeit v aus der Lageveränderung der detektierten mindestens einen charakteristischen Markierung 6 des Transportelementes 2 zu ermitteln.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Fördereinrichtung 1 mit einem endlos umlaufend antreibbaren Transportelement 2. Zum grundsätzlichen Aufbau kann auf die vorherigen Ausführungen verwiesen werden. Auch hier sind in einem vorgegebenen Abstand l zwei zur Detektion der Oberflächengeschwindigkeit der Transportoberfläche 5 ausgebildete Sensoren 7a, 7b vorhanden. Diese Sensoren 7a, 7b sind jeweils auf einen Detektionsbereich der Transportoberfläche 5 ausgerichtet. Dieser Detektionsbereich wird durch eine jeweilige Beleuchtungseinheit 8a, 8b ausgeleuchtet.
Optional können die Sensoren auch seitlich angeordnet werden, wie dies anhand des Sensorenpaares 11a, 11b skizziert ist. Hier kann bspw. eine Art Lichtschranke in Form einer Unterbrechungslichtschranke oder Reflexionslichtschranke vorgesehen sein.
Bei dieser Ausführungsform sind die Sensoren 7a, 7b, 11a, 11b zusammen mit der Detektionseinheit 10 eingerichtet, um die Lage eines von der Transportoberfläche 5 getragenen Objektes 12 zu detektieren. Auch hier ist dasselbe Objekt 12 in zwei unterschiedlichen Positionen zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten t₁ und t₂ skizziert.
Mit Hilfe eines jeweiligen Paares von Sensoren 7a, 7b bzw. 11a, 11b kann nun erkannt werden, wann ein Objekt 12 eine vorgegebene Position erreicht. Der Abstand l dieser vorgegebenen Position ist dann bekannt oder kann zusätzlich in Abhängigkeit von der bekannten Lage des Sensors 7a, 7b zum Transportelement 2 ermittelt werden.
Wenn nun bspw. eine Wurst- oder Käsescheibe 12 mit ihrer äußeren Randkante den vorgegebenen Messbereich des jeweiligen Sensors 7a, 7b erreicht, dann wird der entsprechende Zeitpunkt t₁ bzw. t₂ bestimmt. Aus der Zeitdifferenz und dem bekannten Abstand bei der Detektion desselben Objektes 12 lässt sich dann die tatsächliche Oberflächengeschwindigkeit der Transportoberfläche 5 ermitteln.
Ein Problem stellt sich, wenn eine unbekannte Anzahl von Objekten 12 hintereinander transportiert wird und der Abstand zweier Objekte 12 kleiner als der vorgegebene Abstand l der zugehörigen Sensoren 7a, 7b bzw. 11a, 11b ist. Dann muss zunächst ermittelt werden, ob es sich zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit um dieselben Objekte handelt. Dies kann mit Hilfe der Detektionseinheit 10 und den als Kameras ausgebildeten Sensoren 7a, 7b erfolgen, indem diese anhand der Oberflächenstruktur des Objektes, der Kontur oder sonstiger Merkmale z.B. durch Bildauswertung die Identität des Objektes 12 zum Zeitpunkt t₁ und t₂ bestimmt. Auch ist die zu erwartende Zeitdifferenz geeignet, das korrekte Objekt zu erfassen.
3 zeigt eine Skizze einer anderen Ausführungsform einer Fördereinrichtung 1. Dort wird die Oberflächengeschwindigkeit v der Transportoberfläche 5 des Transportelementes 2 mit einem Laufrad 13 mit einem Drehzahlsensor bestimmt. Das Laufrad 13 ist in Wirkverbindung mit dem Transportelement 2 angeordnet und mit der Detektionseinheit 10 verbunden, um aus der mit dem Drehzahlsensor ermittelten Drehzahl die Oberflächengeschwindigkeit v der Transportoberfläche 5, d.h. die Vorschubgeschwindigkeit eines von der Transportoberfläche 5 getragenen Objektes 12 zu ermitteln. Das Laufrad 13 ist dabei benachbart zu der Abtriebswelle 3b angeordnet. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Oberflächengeschwindigkeit v im schwingungsgedämpften Wirkbereich der Abtriebswelle 3b ermittelt wird. Ein gleichbleibender und zuverlässiger Anpressdruck des Laufrads 13 kann aber auch durch eine bspw. mittels Federkraft auf der dem Laufrad 13 gegenüberliegenden Seite des Transportelementes 2 angeordnete Andruckrolle 14 sichergestellt werden.
Deutlich wird weiterhin, dass die Detektionseinheit 10 mit einer Steuer- oder Regeleinheit 15 verbunden ist, um in Abhängigkeit von der ermittelten Oberflächengeschwindigkeit v den elektrischen Antrieb 4 der Fördereinrichtung 1 anzusteuern, um die gewünschte Oberflächengeschwindigkeit v sicherzustellen.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Fördereinrichtung 1 in der Draufsicht. Dort ist ein Drehzahlsensor 16 mit der Abtriebswelle 3b gekoppelt, die mit dem Transportelement 2 zusammenwirkt. Dies ist möglich, wenn ein zuverlässiger Anpressdruck des Transportelementes 2 an der Abtriebswelle 3b sichergestellt ist.
Durch die beschriebene direkte Erfassung und Regelung der Oberflächengeschwindigkeit v des Transportelementes 2 mit Hilfe der Sensoren 7a, 7b, 9a, 9b, 11a, 11b, 13 und/oder 16 gelingt es, Abweichungen zwischen der Soll- und Ist-Geschwindigkeit der Transportbandoberfläche auszuregeln, die auf eine Verkettung von Einzelfehlern zurückzuführen sind und sich über einen bestimmten Zeitraum verändern können.
Die Abfassung der Geschwindigkeit der Transportbandoberfläche kann wie beschrieben mit optischen Mitteln, die Markierungen auf der Transportbandoberfläche zu mindestens zwei Zeiten erfassen, durch Erfassen der Objekte 12 an markanten Stellen zu zwei verschiedenen Zeiten und Orten, durch berührungslose Detektion mit magnetischen oder elektromagnetischen Feldern bspw. mit Hilfe von magnetischen Markierungen am Transportband oder von RFID-Transpondern, oder mechanisch durch Erfassung der Oberflächengeschwindigkeit mit Hilfe eines Laufrads bestimmt werden.
Mit einer solchen Fördereinrichtung und dem entsprechenden Verfahren zur Ermittlung der Oberflächengeschwindigkeit einer Transportoberfläche können auch in Förderrichtung hintereinanderliegende, unabhängig voneinander angetriebene Förderbänder synchronisiert werden. Dies ermöglicht insbesondere bei empfindlichen Produkten einen schonenden Übergang von einem Förderband auf das folgende Förderband.
Die Erfassung der Oberflächengeschwindigkeit kann zum kontinuierlichen Regeln der Produktgeschwindigkeit eingesetzt werden. Sie kann aber auch nur zur Kalibrierung des gesamten Antriebsstrangs eingesetzt werden, d.h. zu bestimmten Zeiten oder Zuständen des Förderprozesses. Eine solche Kalibrierung kann bspw. beim Einfahren der Fördereinrichtung, nach Wartungen oder Produktwechseln erfolgen.
Die Fördereinrichtung und das Verfahren zur Ermittlung der Oberflächengeschwindigkeit einer Transportoberfläche eines endlos umlaufend antreibbaren Transportelementes kann für Förderbänder für den Zuführweg zu einem Schneidprozess, wie bspw. dem Schneidvorgang von Lebensmitteln, wie Käse-, Wurst- oder Schinkenscheiben eingesetzt werden. Das Verfahren ist auch im Zusammenhang mit Förderbändern für den Produktscheiben-Ablagevorgang auf sogenannten Portionierbändern gut einsetzbar und kann für den Abtransport von Produktscheiben, die Sortierung und die Ausrichtung verwendet werden. Grundsätzlich kann auch eine Portion gedreht werden, während die geteilten Bänder unter der Portion mit definierter Differenzgeschwindigkeit betrieben werden. Umgekehrt umfasst die Erfindung auch das Erfassen des Objektverhaltens. Tritt bei zwei Riemen oder Bändern eine Objektverdrehung auf, kann diese erfasst und auch als Maß für Geschwindigkeitsunterschiede der Transportelemente dienen.
Die Ermittlung und insbesondere Regelung der tatsächlichen Oberflächengeschwindigkeit einer Transportoberfläche bietet auch einen Vorteil bei Förderbändern für den Ausrichtvorgang von mehreren Produktförderlinien nebeneinander. Damit lässt sich ein gleichzeitiges Ablegen von Produkten vom Förderband in Verpackungen oder auf nachfolgende Fördermittel oder ein gleichzeitiges Erfassen mit einer Greifvorrichtung zuverlässig realisieren. Die Fördereinrichtung und das Verfahren sind insbesondere geeignet, um Transportbänder ohne Verzahnungen einsetzen zu können. Damit wird zwar das Risiko von Schlupf erhöht, die Montage und Demontage solcher Transportbänder jedoch erleichtert und die Herstellungskosten gesenkt. Durch die genaue Ermittlung der Oberflächengeschwindigkeit der Transportoberfläche direkt lassen sich die Ungenauigkeiten der Oberflächengeschwindigkeit leicht ausgleichen.
Die Fördergeschwindigkeit kann während eines Produkttransportes korrigiert werden. Damit kann sichergestellt werden, dass ein Objekt zeitgenau an einem bestimmten Ort eine bestimmte Position erreicht.
Es kann auch eine Korrektur von Geschwindigkeiten der Fördereinrichtung vorgenommen werden, um möglichen Schlupf zwischen den von dem Transportelement getragenen Objekten und der Transportoberfläche selbst zu kompensieren. Ein solcher Schlupf zwischen Objekten und Transportoberfläche kann bspw. beim Beschleunigen oder bei einer Kreisbogen-Förderung auftreten. Insofern ist es hilfreich, die tatsächliche Oberflächengeschwindigkeit des Objektes selbst zu detektieren und eine Soll-Vorschubgeschwindigkeit des Objektes als gewünschte Oberflächengeschwindigkeit des Transportelementes selbst anzunehmen.
Wenn eine Mehrzahl von Transportelementen, wie bspw. Riemen, genutzt werden, kann die Oberflächengeschwindigkeit auch nur anhand einer Mehrzahl von parallel angeordneten Riemen bestimmt werden. Dies gilt unter der Annahme, dass die anderen Riemen sich vergleichbar verhalten. Dann kann ein solches Transportelement besonders mit zusätzlichen Markierungen zur Detektion der Oberflächengeschwindigkeit ausgestattet werden. Vorteilhaft ist es dann, wenn die Detektion der Oberflächengeschwindigkeit anhand eines äußeren Riemens in einer Produktförderspur erfolgt. Umfasst ist erfindungsgemäß die Erfassung der Oberflächengeschwindigkeit von einzelnen Riemen innerhalb eines Transportelementes.
Die vorher beschriebenen Detektionseinheiten 10 können weiterhin zur Identifizierung eines Transportelementes anhand der Markierung genutzt werden. Damit kann sichergestellt werden, dass die Fördereinrichtung nur mit zugelassenen Teilen genutzt wird.
Über eine charakteristische Markierung an dem Transportelement ist auch eine Verschleißdetektion möglich. Anhand des Zustands der charakteristischen Markierung kann die Abnutzung des Transportelementes bestimmt und eine Vorgabe zum Wechseln von Riemen oder Bandgurten gegeben werden. Dies ist insbesondere bei der optischen Detektion charakteristischer Markierungen realisierbar.
Zur Kalibrierung ist es denkbar, dass ein spezielles Objekt mit einer standardisierten, gut mit Sensorik erfassbaren äußeren Kontur auf die Transportoberfläche gelegt und in Vorschubrichtung vorwärts bewegt wird. Damit kann bei eingeregelter Transportgeschwindigkeit überprüft werden, ob dies der tatsächlichen Oberflächengeschwindigkeit v entspricht. Eine etwaige Differenz kann dann als Korrekturfaktor bei der Steuer- oder Regeleinrichtung 15 für den Antrieb 4 des Transportelementes 2 berücksichtigt werden.
Die Sensoren zur Detektion oder Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit der Transportoberfläche können mit an der Fördereinrichtung vorhandenen Einrichtungen zur Lageerkennung von Objekten (z.B. Produkte oder Portionen) kombiniert werden. Solche Einrichtungen können bspw. Lichtschranken, Kameras oder ähnliches sein. In diesem Fall ist unter Umständen nur eine entsprechende Auswerteroutine mit der Detektionseinheit zu realisieren.
Die Ermittlung der Oberflächengeschwindigkeit der Transportoberfläche kann bspw. dann ausgelöst werden, wenn sich bei einem mit der Fördereinrichtung zusammenwirkenden Handhabungseinrichtung Greif- oder Ablagefehler häufen. Denkbar ist aber auch, dass bei einer Reduzierung des Anteils der Gut-Portionen in einer Verpackungsmaschine der Mess- und Detektionsvorgang zur Ermittlung der Oberflächengeschwindigkeit ausgelöst wird. So bestimmt eine mit der Fördereinrichtung zusammenwirkende Maschinenkomponente insbesondere bei dort auftretenden Abweichungen, die auf Positionierungsfehler zurückzuführen sind, dass zumindest eine Kontrolle und gegebenenfalls eine Nachjustierung der Oberflächengeschwindigkeit der Transportoberfläche erfolgt.
Der Mess- und Detektionsvorgang zur Ermittlung der Oberflächengeschwindigkeit kann auch in Abhängigkeit der Art des Transportelementes, des Objektverarbeitungsprogramms, wie bspw. eines bestimmten Schneidprogramms und/oder der Art des von dem Transportelement transportierten Produktes ausgelöst werden. So sind kürzere Intervalle bei größerer Verschmutzung und Schlupfgefahr durch Fette oder Fluide sinnvoll.
Bei einer von einem vorgegebenen Soll-Wert über ein vorgegebenes Maß abweichenden Oberflächengeschwindigkeit kann die Fördereinrichtung eine Warneinheit haben, um für den Bediener einen Hinweis auszugeben, dass die Bandspannung des Transportelementes erhöht oder eine Reinigung durchgeführt werden muss.
Dasselbe Verfahren zur Ermittlung der Oberflächengeschwindigkeit der Transportoberfläche kann aber auch kontinuierlich durchgeführt werden. Denkbar ist auch ein spezieller Detektions-Betriebsmodus in Betriebszuständen, bei dem das Transportelement eine geringere Vorschubgeschwindigkeit hat. Möglich ist auch eine Kombination von Erfassungsphasen, in denen das Transportelement unterschiedliche Oberflächengeschwindigkeiten (langsam-schnell-langsam) aufweist. Es können dann Vergleiche der Abweichungen zwischen der detektieren Oberflächengeschwindigkeit und der Soll-Vorschubgeschwindigkeit zwischen den unterschiedlichen Geschwindigkeiten und insbesondere in den Umschaltphasen vorgenommen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015202658 A1 [0008]

Claims

Fördereinrichtung (1) mit mindestens einem endlos umlaufend antreibbaren Transportelement (2), das eine Transportoberfläche (5) zum Bewegen von Objekten (12) in Umlaufrichtung des Transportelementes (2) hat, gekennzeichnet durch eine Detektionseinheit (10) mit mindestens einem Sensor (7a, 7b, 9a, 9b, 11a, 11b, 13, 16) zur Detektion und/oder zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit (v) der Transportoberfläche (5) des Transportelementes (2) in Umlaufrichtung.
Fördereinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (7a, 7b) zur Detektion der Oberflächengeschwindigkeit (v) eine Kamera zur Aufnahme von Bildern des Transportelementes (2) ist, wobei die Detektionseinheit (10) zur Detektion charakteristischer Markierungen des Transportelementes (2) in den aufgenommenen Bildern und zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit (v) aus der Lageveränderung der detektierten mindestens einen charakteristischen Markierung (6) des Transportelementes (2) eingerichtet ist.
Fördereinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (7a, 7b) zur Detektion der Oberflächengeschwindigkeit (v) eine Kamera zur Aufnahme eines auf der Transportoberfläche (5) getragenen Objektes (12) ist, wobei die Detektionseinheit (10) zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit (v) des Transportelementes (2) aus der mit den Abbildungen detektierten Lageveränderung des Objektes (12) eingerichtet ist.
Fördereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (2) mindestens eine magnetische Markierung (6) hat und mindestens ein Sensor (9a, 9b) zur Detektion der Oberflächengeschwindigkeit (v) ein Magnetfeldsensor zur Detektion einer magnetischen Markierung (6) ist, wobei die Detektionseinheit (10) zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit (v) des Transportelementes (2) aus der mit dem Magnetfeldsensor detektierten Lageveränderung der mindestens einen magnetischen Markierung (6) eingerichtet ist.
Fördereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor zur Detektion der Oberflächengeschwindigkeit ein Laufrad (13) mit einem Drehzahlsensor ist, wobei das Laufrad (13) in Wirkverbindung mit dem Transportelement (2) steht und die Detektionseinheit (10) zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit (v) aus der mit dem Drehzahlsensor ermittelten Drehzahl eingerichtet ist.
Fördereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (2) mehrere in definiertem Abstand voneinander angeordnete charakteristische Markierungen (6) hat.
Fördereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (2) detektierbare charakteristische Markierungen (6) an der Transportoberfläche (5) hat.
Fördereinrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die detektierbaren charakteristischen Markierungen (6) an der Transportoberfläche (5) eingelassene Elemente, aufgeklebte Elemente, gelaserte Strukturen, Einprägungen, Einformungen, lokale Einfärbungen, Vertiefungen und/oder Riefenmuster sind.
Fördereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (2) charakteristische Objektkennzeichnungen hat, wobei die Detektionsvorrichtung (10) zur Detektion der Objektkennzeichnung und Validierung des Transportelementes (2) in Abhängigkeit von der detektierten Objektkennzeichnung und zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit (v) aus der detektierten Lageveränderung der Objektkennzeichnung eingerichtet ist.
Fördereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (1) mindestens eine Umlenkrolle (3b) hat, wobei das Transportelement (2) an dem Umfang der Umlenkrolle (3b) anliegt und mindestens ein Sensor (7a, 7b, 9a, 9b, 11a, 11b, 13, 16) zur Detektion der Oberflächengeschwindigkeit im Nahbereich der Umlenkrolle (3b) angeordnet ist.
Fördereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (10) zur kontinuierlichen Detektion der Oberflächengeschwindigkeit (v) des Transportelementes (2) eingerichtet ist.
Fördereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (10) zur sporadischen und/oder getakteten Detektion der Oberflächengeschwindigkeit (v) des Transportelementes (2), insbesondere in Abhängigkeit einer Fehlerhäufigkeit einer mit dem Transportelement (2) zusammenwirkenden Handhabungseinrichtung, eingerichtet ist.
Verfahren zur Ermittlung der Oberflächengeschwindigkeit (v) einer Transportoberfläche (5) eines endlos umlaufend antreibbaren Transportelementes (2), wobei die Transportoberfläche (5) zum Bewegen von Objekten (12) in Umlaufrichtung des Transportelementes (2) vorgesehen ist, gekennzeichnet durch Detektieren der Oberflächengeschwindigkeit (v) mit mindestens einem Sensor (7a, 7b, 9a, 9b, 11a, 11b, 13, 16).
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Aufnehmen von Bildern des Transportelementes (2) oder von auf der Transportoberfläche (5) des Transportelementes (2) geförderten Objekten (12) mit einer Kamera als Sensor (7a, 7b) und Bestimmen der Oberflächengeschwindigkeit (v) der Transportoberfläche (5) aus der Lageveränderung charakteristischer Merkmale in mindestens zwei in bekannten Zeitabständen aufgenommenen Bildern.
Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit (v) der Transportoberfläche (5) des Transportelementes (2) aus der mit den Bildern detektierten Lageveränderung eines transportierten Objektes (12).
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, gekennzeichnet durch Detektion mindestens einer magnetischen Markierung (6) des Transportelementes (2) mit einem Magnetfeldsensor und Bestimmen der Oberflächengeschwindigkeit (v) der Transportoberfläche (5) des Transportelementes (2) aus der Lageveränderung der mindestens einen mit dem Magnetfeldsensor detektierten magnetischen Markierung (6).
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch Ermitteln der Drehzahl eines in Wirkverbindung mit dem Transportelement (2) angeordneten Drehzahlsensors und Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit in Abhängigkeit von der ermittelten Drehzahl.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch Detektieren charakteristischer Markierungen (6) an der Transportoberfläche (5), wobei die charakteristischen Markierungen (6) an der Transportoberfläche (5) eingelassene Elemente, aufgeklebte Elemente, gelaserte Strukturen, Einprägungen, Einformungen, lokale Einfärbungen, Vertiefungen oder Riefenmuster sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, gekennzeichnet durch Detektieren einer charakteristischen Objektkennzeichnung des Transportelementes (2) und Validieren des Transportelementes (2) in Abhängigkeit von der detektierten Objektkennzeichnung zur Bestimmung der Oberflächengeschwindigkeit (v) eine Lageveränderung der Objektkennzeichnung detektiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, gekennzeichnet durch Detektieren der Oberflächengeschwindigkeit (v) mit mindestens einem Sensor (7a, 7b, 9a, 9b, 11a, 11b, 13, 16) in einem Nahbereich einer Umlenkrolle (3b) des Transportelementes (2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, gekennzeichnet durch kontinuierliches Detektieren der Oberflächengeschwindigkeit (v) des Transportelementes (2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, gekennzeichnet durch diskontinuierliches und/oder sporadisches Detektieren der Oberflächengeschwindigkeit (v) des Transportelementes (2) in Abhängigkeit einer erfassten Fehlerhäufigkeit einer mit der Fördereinrichtung (1) zusammenwirkenden Handhabungseinrichtung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, gekennzeichnet durch Erkennung von Veränderungen von Oberflächengeschwindigkeiten einzelner paralleler Bänder oder Riemen durch Erkennung der Lageveränderungen der einzelnen Riemen oder Bänder untereinander.