DE102019112868A1

DE102019112868A1 - Transportsystem sowie Transportverfahren

Info

Publication number: DE102019112868A1
Application number: DE102019112868.4A
Authority: DE
Inventors: Yimin Gan; Rolf Hofbauer; Jochen Beck; Michael Thumm; Ludwig Albrecht
Original assignee: Homag GmbH
Current assignee: Homag GmbH
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2020-07-23
Also published as: EP3969394A1; JP2022533130A; US11866265B2; WO2020229598A1; US20220212877A1; CN113811421A

Abstract

Transportsystem (1) zum Transportieren von Werkstücken (2), die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, aufweisend mindestens ein Umlauftransportmittel (15); eine Führungsanordnung (4) zur Führung des mindestens einen Umlauftransportmittels (15); mindestens einen Sensor (10, 11, 12) zur Erfassung mindestens einer Zustandsgröße, insbesondere der Vorspannkraft und/oder Momentanlast des mindestens einen Umlauftransportmittels (15) und/oder des dynamischen Verhaltens mindestens eines Abschnitts (6, 8) des Transportsystems (1); und mindestens ein Stellglied (13, 20) zur Beeinflussung einer mindestens Zustandsgröße des Transportsystems (1).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Transportsystem und ein Transportverfahren.
Stand der Technik
Bearbeitungsmaschinen können ausgebildet sein, verschiedenartige, beispielsweise spanende oder trennende Bearbeitungsoperationen an kontinuierlich zugeführten Werkstücken durchzuführen. Zu diesem Zweck können die zu bearbeitenden Werkstücke unter Verwendung eines oder mehrerer Transportmittel durch den Bearbeitungsbereich einer Bearbeitungsmaschine transportiert werden. Bearbeitungsmaschinen, bei denen die Werkstücke kontinuierlich einen oder mehrere Bearbeitungsbereiche durchlaufen, werden auch als Durchlaufmaschinen bezeichnet.
Ein Transportsystem, das zum Transport der zu bearbeitenden Werkstücke durch den Bearbeitungsbereich einer Durchlaufmaschine eingesetzt werden kann, ist beispielsweise in der EP 2377786 A1 offenbart.
Zum Zweck des Werkstücktransports kann ein Transportsystem Transportstrukturen aufweisen, die während des Transports in direktem Kontakt mit dem zu bearbeitenden Werkstück stehen, wie etwa Ketten, Riemen oder sonstige Umlauftransportmittel. Die zum Transport der Werkstücke notwendige Verbindung zwischen dem (Umlauf-)Transportmittel und dem Werkstück kann beispielsweise durch die aus der Schwerkraft resultierende Haftreibung zwischen Werkstück und Transportstruktur oder durch Mitnehmerelemente erzeugt werden. Zusätzlich können Oberdruckriemen eingesetzt werden. Innerhalb einer Bearbeitungsmaschine ist ein derartiges Transportsystem üblicherweise in einem Transportmittelgehäuse angeordnet.
Die Funktionalität, Zuverlässigkeit und Lebensdauer eines Transportsystems mit Umlauftransportmittel hängt dabei von vielen Faktoren ab, wie etwa der passenden Vorspannung, Positionsgenauigkeit der Verzahnung und Verschleißgrad des Umlauftransportsystems ab. Diese Parameter verändern sich während des Betriebes aufgrund der mechanischen und thermischen Beanspruchung. Dies kann zu einer verminderten Präzision des Förderbetriebes führen, was sich bei Bearbeitungsmaschinen in einer verminderten Bearbeitungsqualität und Bearbeitungsgenauigkeit niederschlagen kann.
Es ist auch bekannt, dass das Transportsystem nach einer bestimmten Laufzeit eine Wartung benötigt, um die in Abhängigkeit des Verschleißgrades veränderten Parameter nach zu justieren oder anzupassen. Ohne rechtzeitige Wartung und Anpassung kann es zu einem frühzeitigen Verschleiß oder sogar einem Ausfall des Transportsystems kommen. Daraus kann ein großer wirtschaftlicher Schaden entstehen. Eine bekannte Lösung ist, eine Wartung in einem kurzen Wartungszyklus wie etwa zweiwöchig auszuführen. Diese präventive Maßnahme hat jedoch wirtschaftliche Nachteile aufgrund der verminderten Verfügbarkeit der Maschine.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Transportsystem bzw. ein Transportverfahren bereitzustellen, das einen präzisen Förderbetrieb, eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer sowie einen geringen Wartungsaufwand aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Transportsystem nach Anspruch 1 sowie durch ein Transportverfahren nach Anspruch 16 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Ursachen der oben genannten Probleme frühzeitig zu erkennen und aktiv auf das System einzuwirken, um diese zu beseitigen oder abzumildern. Zu diesem Zweck weist das erfindungsgemäße Transportsystem mindestens einen Sensor zur Erfassung mindestens einer Zustandsgröße, insbesondere der Vorspannkraft und/oder Momentanlast des mindestens einen Umlauftransportmittels und/oder des dynamischen Verhaltens mindestens eines Abschnitts des Transportsystems, und mindestens ein Stellglied zur Beeinflussung mindestens einer Zustandsgröße des Transportsystems.
Durch das Vorsehen mindestens eines Sensors zur Erfassung mindestens einer Zustandsgröße kann der Förderbetrieb des erfindungsgemäßen Transportsystems stets überwacht werden, sodass mögliche Probleme und gegebenenfalls auch deren Ursachen frühzeitig erkannt werden können. Auf dieser Grundlage kann aktiv auf das System eingewirkt werden, um die Probleme und möglichst auch deren Ursachen zu beseitigen oder zumindest abzumildern.
Auf dieser Grundlage wird auch eine präzisere und reproduzierbare Einstellung der Kettenvorspannkraft ermöglich, und zwar insbesondere in Kombination mit dem mindestens einen Stellglied.
Die Schwingungs- und Lärmemission können aufgrund der optimierten Kettenvorspannkräfte minimiert werden. Weiterhin bietet das Transportsystem eine Steigerung der Prozesssicherheit durch Erkennung von falschen Prozessparametern. Auch kann durch Früherkennung von Bauteilfehlern eine Reduzierung der Wartungskosten sowie eine erhebliche Erhöhung von Standzeit und Verfügbarkeit der Maschine erreicht werden. Ferner können durch den mindestens einen Sensor auch Verschleiß und Sonderereignisse wie etwa kurzzeitige Kraft- und Spannungsspitzen detektiert werden, und das Transportsystem kann in diesem Fall automatisiert gestoppt werden. Auch die vorbeugende Wartung basierend auf Messdaten und statistischen Modellen kann ermöglicht werden. Letztlich erhöhen sich somit bei Bearbeitungsmaschinen, die mit einem erfindungsgemäßen Transportsystem ausgerüstet sind, die Standzeit des Werkzeugs und die Bearbeitungsqualität und Bearbeitungspräzision eines zu bearbeitenden Werkstücks.
Dies gilt insbesondere auch, wenn das Transportsystem mehrere Umlauftransportmittel aufweist, wie etwa bei sogenannten doppelseitigen Maschinen. Dank der Erfindung kann ein besonders synchroner Betrieb der Umlauftransportmittel erreicht werden, so dass die oben genannten Vorteile besonders ausgeprägt erzielt werden können.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Führungsanordnung mindestens zwei Abschnitte aufweist, wobei bevorzugt mindestens ein Stellglied zwischen einem ersten und einem zweiten Abschnitt der Führungsanordnung vorgesehen ist. Hierdurch eröffnen sich besonders vielfältige und wirksame Möglichkeiten, mittels mindestens eines Stellgliedes auf die dynamischen und sonstigen Eigenschaften des Transportsystems Einfluss zu nehmen, sodass sich die oben genannten Vorteile besonders einfach und wirksam erzielen lassen.
Das erfindungsgemäße Transportsystem kann eine Vielzahl von Sensoren aufweisen. Dabei ist es jedoch besonders bevorzugt, dass das Transportsystem mindestens einen ersten Sensor zur Erfassung einer Zustandsgröße umfasst, die bevorzugt ausgewählt ist aus Vorspannkraft, Momentanlast, Dehnung, Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung des mindestens einen Umlauftransportmittels. Hierdurch lassen sich besonders unmittelbar der Zustand und die aktuellen Eigenschaften des mindestens einen Transportmittels erfassen, sodass präzise Rückschlüsse gezogen und auf dieser Grundlage gegebenenfalls geeignete Maßnahmen getroffen werden können. Im Ergebnis ergeben sich hieraus erneut ein präziser Förderbetrieb, eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer sowie ein geringer Wartungsaufwand des erfindungsgemäßen Transportsystems.
Darüber hinaus ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Transportsystem mindestens einen zweiten Sensor zur Erfassung des dynamischen Verhaltens mindestens eines Abschnitts des Transportsystems, insbesondere des Umlauftransportmittels und/oder der Führungsanordnung umfasst. Auf diese Weise kann insbesondere das dynamische Verhalten und auch die dynamische Zuverlässigkeit und Dauerhaftigkeit des erfindungsgemäßen Transportsystems optimiert werden. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass mindestens ein Sensor an mindestens einem Umlauftransportmittel angeordnet ist, um das Schwingungsverhalten des Umlauftransportmittels möglichst unmittelbar und unverfälscht zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich kann es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung jedoch auch vorteilhaft sein, dass mindestens ein Sensor an der Führungsanordnung angeordnet ist. Hierdurch kann beispielsweise ermittelt werden, ob Schwingungen ihre Ursache möglicherweise im Bereich der Führungsanordnung besitzen bzw. ob und welchen Einfluss die Führungsanordnung auf die Schwingungen des Umlauftransportmittels besitzt. Auf dieser Grundlage können, wie auch bei den vorherigen Aspekten der Erfindung, geeignete Optimierungsmaßnahmen getroffen werden, wie beispielsweise eine Anpassung des Systems unter Einsatz des mindestens einen Stellgliedes, oder auch sonstige Anpassungs- oder Wartungsmaßnahmen.
Als Stellglied kommen im Rahmen der vorliegenden Erfindung unterschiedlichste Bauteile oder Vorrichtungen in Betracht. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass mindestens ein Stellglied einen Aktor aufweist, der in der Lage ist, mindestens eine Zustandsgröße des Transportsystems (1) durch Kraftbeaufschlagung oder Positionseinstellung zu steuern bzw. regeln und bevorzugt ausgewählt ist aus pneumatischem Aktor, hydraulischem Aktor, elektromagnetischem Aktor, Piezoaktor, Gewindespindel, Servomotor und Linearmotor. Durch den Einsatz eines Aktors als „aktives“ Stellglied können die insbesondere dynamischen Eigenschaften des Transportsystems besonders wirksam optimiert werden, wobei hier erneut auf die von dem mindestens einen Sensor ermittelten Daten zurückgegriffen werden kann. Auf diese Weise erhält man ein aktives Transportsystem, das seine Eigenschaften an unterschiedlichste Einflussgrößen und Parameter anpassen kann, wie etwa Fördergeschwindigkeit, Förderlast, Temperatur, Verschleißzustand, Verschmutzungsgrad, etc.
Alternativ oder zusätzlich ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass mindestens ein Stellglied ein verstellbares Dämpfungselement aufweist, dessen Dämpfungseigenschaften verstellbar, insbesondere steuerbar bzw. regelbar sind. Auch auf diese Weise können die dynamischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Transportsystems gezielt an die jeweiligen Anforderungen bzw. an die jeweiligen Betriebsparameter angepasst werden. Dabei erfüllt das mindestens eine verstellbare Dämpfungselement eine Doppelfunktion, in dem es stets eine Schwingungsdämpfung des Transportsystems ermöglicht, dieses Dämpfungsverhalten jedoch aktiv und kontrolliert derart angepasst werden kann, dass sich insgesamt ein optimales und stets an die Anforderungen und Betriebsparameter anpassbares Verhalten des Transportsystems ergibt.
Im Hinblick auf die Steuerung bzw. Regelung des mindestens einen Stellgliedes ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Transportsystem ein Steuermodul aufweist, das eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einem Erfassungsergebnis mindestens eines Sensors das mindestens eine Stellglied und/oder mindestens ein Triebmittel zum Antreiben des Umlauftransportmittels zu steuern, bevorzugt zu regeln. Auf diese Weise stellt die Erfindung, wie bereits vorstehend angesprochen, ein aktives Transportsystem bereit, das sich schnell und wirksam an die jeweiligen Anforderungen und Betriebsparameter anpassen kann. Hierdurch wird ein großer Beitrag zur Lösung der zugrundeliegenden Aufgabe geleistet, nämlich bei einem Transportsystem einen präzisen Förderbetrieb, eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer sowie einen geringen Wartungsaufwand zu ermöglichen.
Im Rahmen der Erfindung ist es prinzipiell möglich, das mindestens eine Stellglied nur in größeren zeitlichen Abständen zur Beeinflussung mindestens einer Zustandsgröße des Transportsystems einzusetzen, beispielsweise beim Wechsel einer Betriebsart. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das Steuermodul eingerichtet ist, das mindestens eine Stellglied zumindest zeitweise mit einer Frequenz von mindestens 1 Hz zu steuern bzw. zu regeln. Hierdurch wird der Gedanke eines aktiven Transportsystems besonders konsequent umgesetzt, und es entstehen keine Zeiten, in denen sich Schwingungen verstärken, Beschädigungen fortpflanzen oder Bearbeitungsungenauigkeiten summieren können. Erneut wird hierdurch ein Beitrag zur Lösung der eingangs genannten, zugrundeliegenden Aufgabe geleistet. Dabei ist es besonders bevorzugt, beim Steuern bzw. Regeln eine Frequenz von mindestens 10 Hz, besonders bevorzugt mindestens 30 Hz zugrunde zu legen. Hierdurch werden mögliche Schwingungen oder sonstige unerwünschte Effekte bereits im Keim erstickt, sodass eine völlig neue Dimension eines präzisen, stabilen und wartungsarmen Transportvorgangs erreicht wird.
Zur Erreichung der vorstehen genannten Vorteile ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass eine Ansteuerung des mindestens einen Stellgliedes nicht nur in einem Ruhezustand des Transportsystems stattfindet, sondern dass das Steuermodul eingerichtet ist, das mindestens eine Stellglied während einer Transportbewegung des mindestens einen Umlauftransportmittels zu steuern bzw. zu regeln. Es ist somit nicht erforderlich, die Maschine zwecks Ansteuerung des mindestens einen Stellgliedes anzuhalten. Vielmehr kann gemäß dieser Weiterbildung sogar während des Förderbetriebs eines bestimmten Werkstücks stets flexibel auf die jeweiligen Betriebsparameter reagiert werden. So kann beispielsweise eine Ansteuerung des mindestens einen Aktors erfolgen, sobald ein auf dem Transportsystem gefördertes Werkstück mit einem Bearbeitungsaggregat in Eingriff gerät, sodass selbst Schwingungen und Kräfte, die von einem Bearbeitungsaggregat auf ein Werkstück und somit auf das Transportsystem aufgebracht werden, durch das erfindungsgemäße Transportsystem ausgeglichen werden können. Es liegt rückblickend auf der Hand, dass sich hierdurch eine drastische Erhöhung der Bearbeitungspräzision und Bearbeitungsqualität erzielen lässt, während gleichzeitig Beschädigungen des Transportsystems und auch der gegebenenfalls vorhandenen Bearbeitungsaggregate vermieden werden.
Obgleich es sich bei dem erfindungsgemäßen Transportsystem auch um ein passives Transportsystem handeln kann, bei welchem die zu transportierenden Gegenstände anderweitig vorgeschoben werden, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Transportsystem ein Triebmittel zum Antreiben des Umlauftransportmittels aufweist. Auf diese Weise kann in noch größerem Umfang Einfluss auf den Transportbetrieb des Transportsystems genommen werden, beispielsweise indem das Triebmittel auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses des mindestens eines Sensors gesteuert bzw. geregelt wird.
Das Umlauftransportmittel kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf unterschiedliche Art und Weise ausgestaltet sein. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das Umlauftransportmittel ein Gliedertransportmittel wie insbesondere eine Transportkette und/oder einen Riemen aufweist. Diese Umlauftransportmittel haben sich in der Praxis bewährt. Gleichzeitig lassen sich bei derartigen Umlauftransportmitteln die Vorteile der Erfindung besonders wirksam realisieren. Insbesondere bei Gliedertransportmitteln lässt sich mittels der Erfindung der sogenannte Polygoneffekt ausgleichen, sodass im Ergebnis mit einfachen Mitteln ein robustes und präzises Transportsystem mit hoher Zuverlässigkeit und Lebensdauer sowie geringem Wartungsaufwand bereitgestellt werden kann. Ähnliche Überlegungen gelten für Riemen, bei denen je nach Ausgestaltung ebenfalls ein Polygoneffekt auftreten kann, und bei denen je nach Längssteifigkeit dynamische Besonderheiten auftreten können, welche durch das erfindungsgemäße Transportsystem vorteilhaft ausgeglichen werden können.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass das Transportsystem eine Schnittstelle aufweist, die mit dem Steuermodul kommuniziert und ausgestaltet ist, mindestens eine Zustandsgröße des Transportsystems an eine Datenbank zu senden und/oder Daten von einer Datenbank zu empfangen, um diese an das Steuermodul weiterzugeben. Auf diese Weise ist nicht nur eine allgemeine Vernetzung des Transportsystems mit anderen Produktionseinheiten möglich, sondern es werden auch völlig neue Möglichkeiten für eine Optimierung der Betriebsparameter sowie eine Wartung und Reparatur des Transportsystems eröffnet. So können über die Schnittstelle und die Datenbank Betriebsparameter unterschiedlicher Transportsysteme zusammengeführt und abgeglichen werden, um auf dieser Grundlage optimale Einstellungen zu identifizieren, beispielsweise für das mindestens eine Stellglied. Darüber hinaus wird auch die Möglichkeit einer gezielten Zustandsüberwachung („condition monitoring“) eröffnet, die es erlaubt, Wartungs- und Reparaturmaßnahmen deutlich gezielter und somit mit geringerer Beeinträchtigung des Produktionsbetriebes zu planen und durchzuführen („predictive maintenance“). Insbesondere können potenzielle Wartungs- und Reparaturbedarfe frühzeitig erkannt werden. So können anhand der Daten des mindestens einen Sensors Rückschlüsse auf den Verschleißzustand bestimmter Bauteile gezogen werden, sodass gegebenenfalls rechtzeitig eine Bestellung von Ersatzteilen eingeleitet und ein Wartungs- oder Reparaturtermin in den Produktionsablauf eingeplant werden kann. Dies führt zu einer drastischen Steigerung der Maschinenverfügbarkeit und verringert nicht zuletzt auch die Gefahr von fatalen Unfällen an dem Transportsystem.
Die Datenbank kann im Rahmen der Erfindung lokal vorgesehen sein und dabei beispielsweise mit einem Transportsystem oder gegebenenfalls mit mehreren Maschinen vernetzt sein. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Schnittstelle eingerichtet ist, über das Internet oder eine andere Datenfernübertragungsverbindung mit der Datenbank zu kommunizieren. Hierdurch lassen sich die vorstehend genannten Vorteile besonders übergreifend erzielen. Insbesondere ist es auch möglich, die Datenbankverbindung zur Kommunikation zwischen Betreiber des Transportsystems, Wartungsfirma des Transportsystems, Herstellungsfirma des Transportsystems und gegebenenfalls weiteren Beteiligten einzusetzen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es ferner vorgesehen, dass das Transportsystem eine Anzeigeeinrichtung aufweist, die ausgestaltet ist, Daten, insbesondere von dem mindestens einen Sensor und/oder Aktor, zu visualisieren. Bei den Daten kann es sich um Rohdaten und/oder aufbereitete Daten handeln. Auf diese Weise ist eine Bedienperson stets über den jeweiligen Zustand des Transportsystems informiert („condition monitoring“) und kann bei Bedarf die erforderlichen Maßnahmen ergreifen.
Ein erfindungsgemäßes Transportverfahren unter Einsatz des erfindungsgemäßen Transportsystems ist Gegenstand des Patentanspruchs 16. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass das Erfassen mindestens einer Zustandsgröße während des eigentlichen Transportvorgangs stattfindet. Es ist somit nicht erforderlich, die Maschine anzuhalten oder einen speziellen Kalibrierbetrieb durchzuführen. Darüber hinaus ermöglicht das Verfahren ein unmittelbares Feedback, d.h. es wird auf kontinuierlicher Basis während des Transportbetriebs eine Steuerung bzw. Regelung durchgeführt, welche die vorstehend beschriebenen Vorteile ermöglicht.
Figurenliste
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und weitere Ausgestaltungen und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren:

1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Transportsystems;
2 zeigt schematisch eine teilweise Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Transportsystems;
3 zeigt schematisch eine teilweise Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Transportsystems.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Ein Transportsystem 1 als Ausführungsform der Erfindung ist in 1 schematisch in einer Seitenansicht gezeigt. In dieser Ausführungsform ist das Transportsystem 1 Teil einer Bearbeitungsvorrichtung 100, die zum Bearbeiten von Werkstücken 2 dient. Die Werkstücke können beispielsweise zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, wie sie im Bereich der Möbel- und Bauelementeindustrie verbreitet zum Einsatz kommen. Zur Bearbeitung dieser Werkstücke umfasst die Bearbeitungsvorrichtung 100 eine Bearbeitungseinheit 101 mit einem Bearbeitungswerkzeug 102. Es ist jedoch zu beachten, dass vielfältige andere Ausgestaltungen der Bearbeitungsvorrichtung 100 möglich sind. Ferner ist zu beachten, dass die Transportvorrichtung 1 auch als Einzelmaschine eingesetzt werden kann, oder dass das Transportsystem 1 auch mit völlig anderen Vorrichtungen kombiniert werden kann.
Das Transportsystem 1 umfasst ein Umlauftransportmittel 15, das in der vorliegenden Ausführungsform durch eine Transportkette gebildet ist. Alternativ oder zusätzlich können jedoch auch andere Umlauftransportmittel wie etwa Riemen oder dergleichen zum Einsatz kommen. Das Umlauftransportmittel 15 wird durch eine Führungsanordnung 4 geführt und an den beiden freien Enden der Führungseinrichtung 4 durch geeignete Räder (nicht gezeigt) umgelenkt. Die Führungsanordnung ist in der vorliegenden Ausführungsform mehrteilig ausgebildet. Wie beispielsweise in 2 zu erkennen ist, kann die Führungsanordnung einen ersten Abschnitt 6 und einen zweiten Abschnitt 8 aufweisen.
Ferner umfasst das Transportsystem in der vorliegenden Ausführungsform mehrere Sensoren 10, 11 und 12, die zur Erfassung verschiedener Zustandsgrößen des Transportsystems dienen. So ist ein erster Sensor 11 an dem ersten Abschnitt 6 der Führungseinrichtung 4 angeordnet und dient dazu, eine Vorspannkraft bzw. Momentanlast des Umlauftransportmittels 15 zu erfassen. Ein zweiter Sensor 12 ist auf dem zweiten Abschnitt 8 der Führungsanordnung angeordnet und dient dazu, das Schwingungsverhalten bzw. dynamische Verhalten des zweiten Abschnitts 8 der Führungsanordnung sowie indirekt auch des Umlauftransportmittels 15 zu erfassen. Ein weiterer Sensor 10 ist direkt auf oder in dem Umlauftransportmittel 15 vorgesehen und erfasst somit unmittelbar das Schwingungsverhalten des Umlauftransportmittels 15. Im Bereich eines Umlenkrades weist das Transportsystem einen Antrieb 14 zum Antreiben des Umlauftransportmittels 15 auf.
Darüber hinaus umfasst das Transportsystem 1 einen Aktor 13, der in der vorliegenden Ausführungsform zwischen dem ersten Abschnitt 6 und dem zweiten Abschnitt 8 der Führungsanordnung angeordnet ist, wobei, wie in 2 gezeigt, zwischen dem Aktor 13 und dem ersten Abschnitt 6 der Führungsanordnung 4 noch der erste Sensor 11 eingelegt ist.
Der Aktor 13 dient zur Beeinflussung einer oder mehrerer Zustandsgröße(n) des Transportsystems, beispielsweise indem er den lichten Abstand zwischen dem ersten Abschnitt 6 und dem zweiten Abschnitt 8 der Führungsanordnung 4 verändert und somit direkt auf die Vorspannkraft bzw. Momentanlast des Umlauftransportmittels 15 einwirkt. Auf diese Weise kann jedoch nicht nur die Spannung des Umlauftransportmittels verändert werden, sondern es können auch unmittelbar Schwingungen des Umlauftransportmittels 15 abgefangen bzw. gemildert werden. Zu diesem Zweck ist das Stellglied 13 in der vorliegenden Ausführungsform als Aktor ausgebildet, wobei es sich beispielsweise um einen pneumatischen Aktor, hydraulischen Aktor, Piezoaktor, eine Gewindespindel, einen Servomotor oder einen Linearmotor handeln kann. Selbstverständlich sind auch Kombinationen dieser Aktoren und auch andere Aktoren möglich.
Wie in 2 am besten zu erkennen ist, weist das Transportsystem 1 ferner ein Steuermodul wie etwa einen Controller 30 auf, der die von den Sensoren 10, 11 und 12 erfassten Daten als Eingangsdaten erhält und auf dieser Grundlage das (mindestens eine) Stellglied 13 und gegebenenfalls auch den Antrieb 14 steuert bzw. regelt. Unter „Steuert“ bzw. „regelt“ ist dabei zu verstehen, dass es sich im einfachsten Falle um eine Steuerung handeln kann, bevorzugt jedoch um eine Regelung.
Der Controller 30 arbeitet in der vorliegenden Ausführungsform mit einer Frequenz von 10 Hz, obwohl auch andere Frequenzen möglich sind, beispielsweise im Bereich von mindestens 1 Hz bis hin zu 100 Hz oder mehr. Mit dieser Frequenz steuert bzw. regelt der Controller 30 mindestens ein Stellglied 13 auf der Grundlage der von den Sensoren 10, 11 und 12 erfassten Daten. Das Ziel kann dabei darin bestehen, die in dem Umlauftransportmittel 15 auftretenden Schwingungen zu minimieren. Je nach Anwendungsfall können jedoch auch weitere Ziele hinzutreten, wie beispielsweise eine Minimierung des Verschleißes, eine Minimierung der Geräuschentwicklung, eine Maximierung der Betriebssicherheit etc., wobei oftmals auch mehrere Ziele gleichzeitig verfolgt bzw. gewichtet werden können.
Der Regelungsbetrieb des Controllers 30 kann prinzipiell zu jedem Zeitpunkt erfolgen, wobei der Controller 30 in der vorliegenden Ausführungsform eingerichtet ist, das mindestens eine Stellglied während einer Transportbewegung des mindestens einen Umlauftransportmittels 15 zu steuern bzw. zu regeln.
2 zeigt ferner eine Anzeigeeinrichtung 50, die dazu dient, verschiedene Daten einschließlich denjenigen der Sensoren 10, 11 und 12 sowie des Aktors 13 zu visualisieren. Dabei kann die Anzeigeeinrichtung 50 auch dazu dienen, die Maschine zu bedienen oder auch andere Funktionalitäten aufweisen.
Ferner weist das Transportsystem 1, wie in 2 gezeigt, eine Datenschnittstelle 32 auf, die mit dem Controller 30 kommuniziert und dazu dient, eine oder mehrere Zustandsgrößen des Transportsystems 1 an eine Datenbank 40 zu senden und/oder Daten von der Datenbank 40 zu empfangen, um diese wiederum an den Controller 30 weiterzugeben. Dabei ist die Datenbank 40 in der vorliegenden Ausführungsform „in der Cloud“ gespeichert, d.h. die Schnittstelle 32 kommuniziert mit der Datenbank 40 über das Internet oder eine andere geeignete Datenfernübertragungsverbindung.
Die Anbindung des Controllers 30 an eine Datenbank ermöglicht einerseits die gezielte Datensammlung und Vernetzung bezüglich gesamter Produktionssysteme oder auch unabhängiger Maschinen an unterschiedlichsten Orten. Gleichzeitig ermöglicht diese Vernetzung jedoch auch den Abgleich der aktuellen Zustandsgrößen des Transportsystems mit bestimmten Sollparametern, um auf dieser Grundlage Rückschlüsse beispielsweise hinsichtlich des Wartungs- und Reparaturbedarfs zu ziehen. Auf dieser Grundlage kann somit ein Vorhersagekonzept für Wartung und Reparaturen („predictive maintenance“) realisiert werden, bei welchem sich abzeichnender Wartungs- und Reparaturbedarf frühzeitig erkannt und somit auch frühzeitig geeignete Maßnahmen eingeleitet werden können, wie etwa die Bestellung von Ersatzteilen, die Terminierung von Wartungs- und Reparaturarbeiten etc. Darüber hinaus können auch die Zustandsgrößen verschiedener Transportsysteme miteinander abgeglichen werden und auf dieser Grundlage optimierte Betriebsparameter für gleichartige oder ähnliche Transportsysteme abgeleitet werden, die beispielsweise zu einem minimierten Verschleiß oder zu minimierten Schwingungen führen. Diese abgeglichenen Daten können dann als Steuer- bzw. Regeldaten an den Controller 30 zurückgespielt werden, um den Betrieb des Transportsystems 1 weiter zu optimieren.
Eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Transportsystems 1 ist in 3 schematisch dargestellt. Diese unterscheidet sich von der in 2 gezeigten Ausführungsform primär dadurch, dass anstelle des Aktors 13 ein verstellbares (steuerbares bzw. regelbares) Dämpfungselement 20 zwischen dem ersten Abschnitt 6 und dem zweiten Abschnitt 8 der Führungseinrichtung 4 vorgesehen ist. Es kommt somit ein weniger aktives Stellglied zum Einsatz, das weniger auf eine Verstellung des Abstandes zwischen dem ersten Abschnitt 6 und dem zweiten Abschnitt 8 der Führungseinrichtung gerichtet ist, sondern für eine gefederte Lagerung des zweiten Abschnitts 1 in Bezug auf den ersten Abschnitt 6 sorgt. Auch auf diese Weise lassen sich auftretende Schwingungen des Umlauftransportmittels 15 wirksam minimieren. Dabei ist zu beachten, dass auch Kombinationen beider Konzepte möglich sind, beispielsweise indem zwischen dem ersten Abschnitt 6 und dem zweiten Abschnitt 8 der Führungsanordnung 4 sowohl ein Aktor als auch ein verstellbares Dämpfungselement vorgesehen ist, wobei diese dann beispielsweise in Reihe hintereinander angeordnet sein können.
Bezugszeichenliste

1: Transportsystem
2: Werkstück
6: erster Abschnitt der Führungsanordnung
8: zweiter Abschnitt der Führungsanordnung
10: Umlaufsensor
11: erster Sensor
12: zweiter Sensor
13: Aktor
14: Triebmittel
15: Umlauftransportmittel
20: Dämpfer
30: Steuermodul
32: Schnittstelle
40: Datenbank
50: Anzeigeeinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2377786 A1 [0003]

Claims

Transportsystem (1) zum Transportieren von Werkstücken (2), die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, aufweisend: mindestens ein Umlauftransportmittel (15); eine Führungsanordnung (4) zur Führung des mindestens einen Umlauftransportmittels (15); mindestens einen Sensor (10, 11, 12) zur Erfassung mindestens einer Zustandsgröße, insbesondere der Vorspannkraft und/oder Momentanlast des mindestens einen Umlauftransportmittels (15) und/oder des dynamischen Verhaltens mindestens eines Abschnitts (6, 8) des Transportsystems (1); und mindestens ein Stellglied (13, 20) zur Beeinflussung mindestens einer Zustandsgröße des Transportsystems (1).
Transportsystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Führungsanordnung mindestens zwei Abschnitte (6, 8) aufweist, wobei bevorzugt mindestens ein Stellglied (13, 20) zwischen einem ersten (6) und einem zweiten (8) Abschnitt der Führungsanordnung (4) vorgesehen ist.
Transportsystem (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Transportsystem (1) mindestens einen ersten Sensor (11) zur Erfassung einer Zustandsgröße umfasst, die bevorzugt ausgewählt ist aus Vorspannkraft, Momentanlast, Dehnung, Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung des mindestens einen Umlauftransportmittels (15).
Transportsystem (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Transportsystem (1) mindestens einen zweiten Sensor (12, 10) zur Erfassung des dynamischen Verhaltens mindestens eines Abschnitts des Transportsystems (1), insbesondere des Umlauftransportmittels (15) und/oder der Führungsanordnung (4), umfasst.
Transportsystem (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei mindestens ein Sensor (10) an mindestens einem Umlauftransportmittel (15) angeordnet ist, und/oder mindestens ein Sensor (11, 12) an der Führungsanordnung (4) angeordnet ist.
Transportsystem (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei mindestens ein Stellglied einen Aktor (13) aufweist, der in der Lage ist, mindestens eine Zustandsgröße des Transportsystems (1) durch Kraftbeaufschlagung oder Positionseinstellung zu steuern bzw. regeln und bevorzugt ausgewählt ist aus pneumatischem Aktor, hydraulischem Aktor, elektromagnetischem Aktor, Piezoaktor, Gewindespindel, Servomotor und Linearmotor.
Transportsystem (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei mindesten ein Stellglied ein verstellbares Dämpfungselement (20) aufweist, dessen Dämpfungseigenschaften bevorzugt in Zugstufe und/oder Druckstufe verstellbar, insbesondere steuerbar bzw. regelbar sind.
Transportsystem (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Transportsystem ein Steuermodul (30) aufweist, das eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einem Erfassungsergebnis mindestens eines Sensors (10, 11, 12) das mindestens eine Stellglied (13, 20) und/oder mindestens ein Triebmittel (14) zum Antreiben des Umlauftransportmittels (15) zu steuern, bevorzugt zu regeln.
Transportsystem (1) nach Anspruch 8, wobei das Steuermodul (30) eingerichtet ist, das mindestens eine Stellglied (13, 20) zumindest zeitweise mit einer Frequenz von mindestens 1 Hz, bevorzug mindestens 10 Hz, besonders bevorzugt mindestens 30 Hz zu steuern bzw. regeln.
Transportsystem (1) nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Steuermodul (30) eingerichtet ist, das mindestens eine Stellglied (13, 20) während einer Transportbewegung des mindestens einen Umlauftransportmittels (15) zu steuern bzw. regeln.
Transportsystem (1) nach einem der vorigen Ansprüche, ferner aufweisend: ein Triebmittel (14) zum Antreiben des Umlauftransportmittels (15).
Transportsystem (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Umlauftransportmittel (15) ein Gliedertransportmittel, insbesondere eine Transportkette, und/oder einen Riemen aufweist.
Transportsystem (1) nach einem der vorigen Ansprüche, ferner aufweisend: eine Schnittstelle (32), die mit dem Steuermodul (30) kommuniziert und ausgestaltet ist, mindestens eine Zustandsgröße des Transportsystems (1) an eine Datenbank (40) zu senden und/oder Daten von einer Datenbank (40) zu empfangen, um diese an das Steuermodul (30) weiterzugeben.
Transportsystem (1) nach Anspruch 13, wobei die Schnittstelle (32) eingerichtet ist, über das Internet oder eine andere Datenfernübertragungsverbindung mit der Datenbank (40) zu kommunizieren.
Transportsystem (1) nach einem der vorigen Ansprüche, außerdem aufweisend: eine Anzeigeeinrichtung (50), die ausgestaltet ist, Daten, insbesondere von dem mindestens einen Sensor und/oder Aktor, zu visualisieren.
Transportverfahren zum Transport eines Werkstücks (2) mittels mindestens eines Umlauftransportmittels (15) eines Transportsystems (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei während des Transports mindestens eine Zustandsgröße, insbesondere der Vorspannkraft und/oder Momentanlast des mindestens einen Umlauftransportmittels (15) und/oder das dynamische Verhalten mindestens eines Abschnitts (6, 8) des Transportsystems erfasst werden, und basierend auf den erfassten Daten eine Steuerung und/oder Regelung mindestens eines Stellgliedes (13, 20) stattfindet.