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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Messen eines Weges und/oder einer Geschwindigkeit eines sich relativ zu der Messvorrichtung bewegenden Objektes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Solch eine Messvorrichtung wird beispielsweise in der Automatisierungsindustrie dazu verwendet, den Weg und/oder die Geschwindigkeit eines Objektes, wie beispielsweise eines Transportbandes, zu bestimmen, wobei sich das Transportband relativ zu der Messvorrichtung bewegt. Die Messvorrichtung ist an einem Bauteil, wie beispielsweise einer Wand oder einem Gestell, befestigt, das sich ortsfest zu dem Transportband befindet.
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Die Messvorrichtung umfasst ein Messrad, das eine vorzugsweise gummierte, gerändelte oder in ähnlicher Weise aufbereitete Lauffläche aufweist und an einer Welle eines Drehgebers befestigt ist. Die vorzugsweise gummierte, gerändelte oder in ähnlicher Weise aufbereitete Lauffläche des Messrades ist auf dem Transportband, insbesondere auf einer Oberfläche des Transportbandes, reibschlüssig aufgesetzt.
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Ferner umfasst die Messvorrichtung eine Haltereinrichtung, die vorgesehen ist, um den Drehgeber zu halten und den Drehgeber mit dem ortsfesten Bauteil zu verbinden. Die Haltereinrichtung ist ausgebildet, über den Drehgeber das Messrad gegen die Oberfläche des Transportbandes zu drücken. Durch die Bewegung des Transportbandes wird das Messrad der Messvorrichtung mitbewegt, so dass die Drehung des Messrades über die Welle an den Drehgeber drehwinkelgenau weitergegeben wird, der den Weg und/oder die Geschwindigkeit des Messrades und somit des Transportbandes ermitteln kann.
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Um eine genaue Messung des Weges und/oder der Geschwindigkeit zu erhalten, ist ein schlupffreier Kontakt zwischen dem Transportband und dem Messrad erforderlich.
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Hierzu wird die Haltereinrichtung üblicherweise mittels eines Federmechanismus vorgespannt, wodurch das Messrad der Messvorrichtung an die sich bewegende und zu messende Oberfläche des Objektes angedrückt wird, wobei der Federmechanismus in der Haltereinrichtung vorgesehen ist. Je nach Beschaffenheit der Oberfläche des Objektes und deren Beschleunigung ist ein Anpressdruck des Federmechanismus der Haltereinrichtung anzupassen.
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Die Anpassung des Anpressdrucks wird üblicherweise einmalig bei einer Inbetriebnahme der Messvorrichtung ausgeführt. Hierbei wird der Federmechanismus der Haltereinrichtung mit einer vorgegebenen Federkraft gegenüber dem Transportband vorgespannt, woraus sich der Anpressdruck des Messrades auf die Oberfläche des Transportbandes ergibt.
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Aus
EP 3 091 331 B1 ist solch eine Messvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
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Eine Messvorrichtung mit dem beschriebenen Federmechanismus weist den Nachteil auf, dass der Anpressdruck über die Feder fest eingestellt ist, wodurch es beispielsweise bei einem zunehmenden Verschleiß der Lauffläche des Messrades zu einer Verringerung des Anpressdrucks und damit zu einem Schlupf zwischen dem Messrad und der Oberfläche des Transportbandes und damit zu fehlerhaften Messungen kommen kann.
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Da der Anpressdruck fest eingestellt ist, kann beispielsweise eine Unebenheit der Oberfläche des Transportbandes zu einer Abstandsänderung zwischen dem Messrad und der Oberfläche des Transportbandes führen, wobei die Abstandsänderung zu einem Schlupf zwischen dem Messrad und der Oberfläche des Transportbandes und damit zu einer fehlerhaften Messung führen kann, wenn sich der Abstand vergrößert.
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Aus der Abstandsänderung kann sich aber auch ein verstärkter Verschleiß der Lauffläche des Messrades ergeben, wenn sich der Abstand verkleinert und der festeingestellte Anpressdruck das Messrad stärker gegen die Oberfläche des Transportbandes presst.
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Weiterhin muss der Betrieb der Messvorrichtung und des Transportbandes unterbrochen werden, wenn der Anpressdruck neu eingestellt bzw. angepasst werden muss.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Messvorrichtung zum Messen eines Weges und/oder einer Geschwindigkeit eines sich relativ zu der Messvorrichtung bewegenden Objektes gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 derart zu verbessern, dass die genannten Nachteile vermieden werden können.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Hierbei umfasst die Messvorrichtung zum Messen eines Weges und/oder einer Geschwindigkeit eines sich relativ zu der Messvorrichtung bewegenden Objektes, ein Messrad, das an einer Welle eines Drehgebers befestigt ist und mit einer Lauffläche auf dem Objekt aufsetzbar ist, und eine Haltereinrichtung zum Halten des Drehgebers, wobei die Haltereinrichtung eine Antriebseinheit aufweist, und wobei die Antriebseinheit ausgebildet ist, den Drehgeber zwischen einer Wartungsposition und einer Messposition zu bewegen und den Drehgeber in der Messposition gegenüber dem Objekt gesteuert zu verfahren.
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Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass durch das gesteuerte Verfahren des Drehgebers in der Messposition mittels der Antriebseinheit der Anpressdruck des Messrades auf die Oberfläche des Objektes, insbesondere des Transportbandes, automatisch angepasst werden kann, so dass ein Kontakt zwischen der Lauffläche des Messrades mit der Oberfläche des Objektes bei unveränderlichem Anpressdruck gewährleistet werden kann. Insbesondere kann vorteilhafterweise eine Wartung der Messvorrichtung ohne Unterbrechung des Betriebs des Objektes ausgeführt werden.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinheit ausgebildet, den Drehgeber in eine Höhe gegenüber dem Objekt zu heben oder zu senken, um einen Anpressdruck des Messrades auf das Objekt konstant zu halten. Hierdurch kann vorteilhafterweise eine Position der Messvorrichtung gegenüber dem Objekt automatisch eingestellt werden, um eine genaue Messung ohne Schlupf auszuführen. Ferner kann vorteilhafterweise auf einen Federmechanismus in der Haltereinrichtung verzichtet werden, wodurch Kosten zusätzlich eingespart werden könnten.
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Weiterhin ist gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel mindestens ein Abstandssensor vorgesehen, der ausgebildet ist, eine Abstandsänderung zwischen einem Bezugspunkt an dem Messrad und dem Abstandssensor oder zwischen dem Objekt und dem Abstandssensor zu erfassen und ein entsprechendes Sensorsignal zu erzeugen. Durch die Bestimmung der Abstandsänderung kann auf einfache Weise auf eine notwendige Anpassung des Anpressdruckes geschlossen werden. Die Information bzgl. der notwendigen Anpassung kann insbesondere in dem Sensorsignal hinterlegt sein, wobei die notwendige Anpassung des Anpressdruckes durch die Antriebseinheit automatisch ausführbar ist.
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Vorteilhafterweise ist eine Steuereinheit vorgesehen, die ausgebildet ist, entsprechend dem Sensorsignal die Antriebseinheit anzusteuern, um die Abstandsänderung auszugleichen.
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Vorzugsweise ist der Abstandssensor auf die Lauffläche des Messrades gerichtet, so dass die Abstandsänderung aus einem Verschleiß der Lauffläche ableitbar ist, oder der Abstandsensor ist auf das Objekt gerichtet, so dass die Abstandsänderung aus einer Konturänderung einer Oberfläche des Objektes ableitbar ist. Hierdurch ist eine automatische Anpassung des Anpressdruckes des Messrades auf das Objekt bzw. ein gesteuertes Verfahren des Drehgebers bzw. des Messrades durch die Antriebseinheit möglich, um den möglichen Verschleiß der Lauffläche des Messrades oder die Unebenheit der Oberfläche des Objektes zu kompensieren.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der Abstandssensor einen optischen Sensor oder einen Ultraschallsensor, wodurch eine exakte Bestimmung der Abstandsänderung und ein genaues automatisches Nachführen des Messrades durch die Antriebseinheit möglich sind.
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Ferner umfasst gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel die Haltereinrichtung einen Halterarm, der den Drehgeber mit der Antriebseinheit verbindet. Vorteilhafterweise ist der Halterarm ausgebildet, mittels einer Feder den Drehgeber und damit auch das Messrad mit einer definierten Federkraft in Richtung des Objektes zu drücken. Dadurch kann das Messrad der Messvorrichtung mit einem voreingestellten Anpressdruck in Betrieb genommen werden, der dann durch die Antriebseinheit geregelt konstant gehalten werden kann.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Antriebseinheit einen Linearantrieb, wodurch die gesteuerte Regelung des Anpressdruckes genau ausgeführt werden kann und ein nachträgliches Umrüsten einer bereits im Betrieb befindlichen Messvorrichtung zu einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung einfach ausgeführt werden kann.
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Die erfindungsgemäße Messvorrichtung kann auf ähnliche Weise durch weitere Merkmale ausgestaltet werden und zeigt dabei ähnliche Vorteile. Derartige weitere Merkmale sind beispielshaft, aber nicht abschließend, in den sich an dem unabhängigen Anspruch anschließenden Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen in:
- 1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einer Messposition;
- 2 eine schematische Darstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der 1 in einer Wartungsposition;
- 3 eine schematische Darstellung zweier Zustände eines Messrades eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Messvorrichtung, und
- 4 eine schematische Darstellung eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Messvorrichtung.
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In der 1 ist eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung 1 zum Messen eines Weges und/oder einer Geschwindigkeit eines sich relativ zu der Messvorrichtung 1 bewegenden Objektes O, insbesondere in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein geradliniges Transportband, gezeigt.
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Die erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 umfasst ein Messrad 2, das eine Lauffläche 2a aufweist, wobei die Lauffläche 2a des Messrades 2 auf eine Oberfläche OF des Objektes O kontaktierend aufgesetzt ist, so dass das Messrad 2 mit dem Objekt O schlupffrei mitrollen kann.
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Ferner umfasst die erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 einen Drehgeber 3 mit einer Welle W, an der das Messrad 2 befestigt ist, so dass ein Abrollen des Messrades 2 auf der Oberfläche OF des Objektes O drehwinkelgenau von dem Drehgeber 3 erfasst wird. Das Abrollen des Messrades 2 auf der Oberfläche OF des Objektes O erfasst der Drehgeber 3 über Messung des Drehwinkels bzw. der Winkelgeschwindigkeit und kann als Signal, das einen zurückgelegten Weg bzw. eine Geschwindigkeit des Objektes O wiedergibt, ausgeben werden.
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Der Drehgeber 3 und damit indirekt das Messrad 2 sind durch eine Haltereinrichtung 4 gehalten, wobei die Haltereinrichtung 4 eine Antriebseinheit 4a aufweist. Die Antriebseinheit 4a ist ausgebildet, den Drehgeber 3 zwischen einer Wartungsposition WP und einer Messposition MP zu bewegen und den Drehgeber 3 in der Messposition MP gesteuert zu verfahren. Vorzugsweise umfasst die Antriebseinheit 4a einen Linearantrieb, der kostengünstig ist und schnell und sehr fein verfahren kann.
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In diesem Zusammenhang bedeutet „gesteuert verfahren“, dass die Antriebseinheit 4a ausgebildet ist, den Drehgeber 3 aktiv derart in der Messposition MP entsprechend den Pfeilen Pf-u bzw. Pf-d von der Oberfläche OF des Objektes O weg oder zu der Oberfläche OF des Objektes O hin zu bewegen, so dass beispielsweise sich kein Abstand zwischen dem Messrad 2 und der Oberfläche OF des Objektes O ergeben kann oder ein eingestellter Anpressdruck des Messrades 2 auf die Oberfläche OF des Objektes O immer konstant bleibt.
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Weiterhin kann die Antriebseinheit 4a den Drehgeber 3, entsprechend dem Pfeil Pf-u und wie in der 2 gezeigt, in die Wartungsposition WP bewegen, die auch eine Ausgangsposition der Messvorrichtung 1 vor einer Inbetriebnahme darstellt und in der die Messvorrichtung 1 gewartet werden kann, ohne einen Betrieb des Objektes O bzw. des Transportbandes unterbrechen zu müssen.
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Vorzugsweise umfasst die Haltereinrichtung 4 einen Halterarm 4c, der den Drehgeber 3 mit der Antriebseinheit 4a verbindet. Insbesondere ist der Halterarm 4c ausgebildet, mittels einer nicht dargestellten Feder den Drehgeber 3 mit einer definierten Federkraft in Richtung des Objektes O zu drücken, so dass die Haltereinrichtung 4 zusammen mit dem Drehgeber 3 und dem Messrad 2 mit einer voreingestellten Federkraft vorgespannt sein kann, mit der der Anpressdruck des Messrades 2 auf die Oberfläche OF des Objektes O vordefiniert werden kann.
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Die Voreinstellung der Federkraft kann einfach in der Wartungsposition WP durchgeführt werden. Während des Betriebs der Messvorrichtung 1 kann der aus der Federkraft resultierende, vordefinierte Anpressdruck des Messrades 2 in der Messposition MP der Messvorrichtung 1 durch die Antriebseinheit 4a konstant gehalten werden, wobei die Antriebseinheit 4a den Drehgeber 3 zusammen mit dem Messrad 2 gesteuert anhebt oder absenkt.
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Weiterhin umfasst die Messvorrichtung 1 mindestens einen Abstandssensor 5, der ausgebildet ist, eine Abstandsänderung ΔA oder ΔB, wie in der 3 dargestellt, zwischen einem Bezugspunkt an dem Messrad 2 und dem Abstandssensor 5 oder zwischen dem Objekt O, insbesondere der Oberfläche OF, und dem Abstandssensor 5 zu erfassen und ein entsprechendes Sensorsignal zu erzeugen. Der Abstandssensor 5 kann insbesondere einen optischen Sensor oder einen Ultraschallsensor umfassen.
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Der Bezugspunkt an dem Messrad 2 kann beispielsweise auf einen Umfang der Lauffläche 2a des Messrades 2 bezogen sein, so dass eine Abnahme der Lauffläche 2a des Messrades 2 und damit ein Verschleiß des Messrades 2 insgesamt erfasst werden kann. Hierzu ist der Abstandssensor 5, wie bereits erwähnt, vorzugsweise auf die Lauffläche 2a des Messrades 2 gerichtet, so dass die Abstandsänderung ΔA zwischen der Lauffläche 2a des Messrades 2 und dem Abstandssensor 5 aus dem Verschleiß der Lauffläche 2a ableitbar ist.
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Der Abstandssensor 5 oder ein zusätzlicher Abstandssensor kann vorzugsweise auch auf die Oberfläche OF des Objektes O gerichtet sein, so dass eine Konturänderung der Oberfläche OF des Objektes O durch die erfasste Abstandsänderung ΔB zwischen der Oberfläche OF des Objektes O und dem Abstandssensor 5 ableitbar ist.
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Wie in der 4 dargestellt, kann hierdurch die Antriebseinheit 4a den Drehgeber 3 zusammen mit dem Messrad 2 entsprechend der Konturänderung der Oberfläche OF des Objektes O entlang dieser mit gleichbleibendem Anpressdruck führen bzw. verfahren. Das heißt mit anderen Worten, die Messvorrichtung 1 ist mit Hilfe der Antriebseinheit 4a auch bei Objekten O mit unebener Oberfläche OF einsetzbar.
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Durch das gesteuerte Verfahren des Drehgebers 3 mittels der Antriebseinheit 4a wird das Messrad 2 die ganze Zeit mit konstantem Anpressdruck auf die Oberfläche OF des Objektes O gedrückt, so dass sowohl das Messrad 2 als auch die Oberfläche OF des Objektes O vor zu starkem Anpressdruck des Messrades 2 bewahrt werden können.
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Weiterhin umfasst die Messvorrichtung 1 vorzugsweise eine Steuereinheit 4b, die ausgebildet ist, mit dem Abstandssensor 5 bzw. mit den Abstandssensoren 5 verbunden zu sein und entsprechend dem aus der erfassten Abstandsänderung ΔA bzw. ΔB erzeugten Sensorsignal die Antriebseinheit 4a anzusteuern, um die Abstandsänderung ΔA bzw. ΔB auszugleichen.
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Die Steuereinheit 4b ist insbesondere ausgebildet, einen aktuellen Messwert des Abstandssensors 5 mit einem gespeicherten Wert zu vergleichen, so dass eine Differenz aus dem Vergleich als die zu bestimmende Abstandsänderung ΔA bzw. ΔB ermittelbar ist. Die Steuereinheit 4b steuert die Antriebseinheit 4a entsprechend an, um den Drehgeber 3 anzuheben oder abzusenken, so dass ein ursprünglich eingestellter Kontakt zwischen dem Messrad 2 und dem Objekt O konstant beibehalten wird.
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Die Steuereinheit 4b kann hierbei in der Antriebseinheit 4a integriert sein, um das Sensorsignal des Abstandssensors 5 zu empfangen und mit dem Sensorsignal als Steuersignal die Antriebseinheit 4a zu verfahren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Messvorrichtung
- 2
- Messrad
- 2a
- Lauffläche
- 3
- Drehgeber
- 4
- Haltereinrichtung
- 4a
- Antriebseinheit
- 4b
- Steuereinheit
- 4c
- Halterarm
- 5
- Abstandssensor
- ΔA, ΔB
- Abstandsänderung
- O
- Objekt
- OF
- Oberfläche
- Pf-u
- Pfeil Heben des Messrades
- Pf-d
- Pfeil Senken des Messrades
- W
- Welle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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