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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen des Laufs von bahnförmigem Material zwischen
zwei beabstandeten Stellen in dem Bahnlauf mittels eines Sensors,
sowie eine Wickelvorrichtung mit einer solchen Vorrichtung.
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Die
DE C1 197 55 605 offenbart
eine Wickelvorrichtung für
Erntegutballen, bei der ein Arm mit einer Streckvorrichtung um einen
Erntegutballen gedreht wird und dabei auf die Oberfläche des
Erntegutballens Streckfolie aufwickelt. Die Streckvorrichtung enthält eine
schwenkbare Rolle, deren Schwenkbewegung von einem Hebel-Seilzugzusammenbau
auf eine kippbare Lasche übertragen
wird, die je nach der Stellung der Rolle wiederum in den Erkennungsbereich
eines feststehenden Sensors gelangt oder nicht. Erfolgt an der Rolle
keine Schwenkbewegung, stellt dies ein Signal dafür dar, dass
keine Streckfolie mehr vorhanden ist oder dass sie gerissen ist.
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Das
der Erfindung zugrunde liegende Problem wird darin gesehen, dass
ein hoher baulicher Aufwand dafür
notwendig ist, das Vorhandensein von Material zu überprüfen.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
die Lehre des Patentanspruchs 1 bzw. 5 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind,
die die Lösung
in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
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Auf
diese Weise kann auf mechanische Glieder zum Erkennen oder Weiterleiten
von Signalen gänzlich
verzichtet werden. Des weiteren entfallen Probleme aufgrund von
Toleranzen und mechanischen Einflüssen oder Witterungseinflüssen in
der Bewegung des Hebel-Seilzugzusammenbaus. Vielmehr kann auch aus
einer bestimmten Entfernung und in einer geschützten Umgebung mit einem optischen
Sensor erkannt werden, ob noch Material vorhanden ist. Sobald während des
Betriebs der Wickelvorrichtung ein von dem Sender ausgesandter Lichtstrahl
nicht mehr von dem Empfänger
erkannt wird, muss davon ausgegangen werden, dass keine ordnungsgemäße Umwicklung
des Wickelgegenstands erfolgt. Die beiden Stellen in dem Bahnlauf
entsprechen vorzugsweise einerseits dem Wickelgegenstand und andererseits
einer Abgabestelle für
das Material, z. B. einer Vorratsrolle oder dergleichen. Der Sensor
wirkt somit als eine Lichtschranke.
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Anstatt
einer direkten Lichtschranke kann auch mit einem Reflektor gearbeitet
werden, was den Vorteil hat, dass der Sender und der Empfänger in
einer Einheit zusammengefasst werden können, so dass die Verlegung
von Leitung und Störungen
in diesen unterbleiben. Ein weiterer Vorteil liegt auch in der einfacheren
Ausrichtung der beiden aufeinander, die einmal eingestellt sich
nicht mehr ändert.
Da der Reflektor den Lichtstrahl nur umleitet, aber kein elektrisches
Signal erstellt und weiterleitet, kann er auch auf einem drehenden
Teil vorgesehen sein, ohne dass es einer Übertragung elektrischen Stroms
zwischen einem feststehenden und einem sich bewegenden Teil bedarf.
Der Reflektor kann also z. B. auf einem Rotor angebracht sein, der
um einen zu wickelnden Ballen dreht.
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Wenn
der Sensor und der Reflektor bzw. der Sender und der Empfänger an
dem Rahmen, also stationär,
angebracht sind, ist keine Signalübertragung zwischen einem feststehenden
und einem bewegten Teil z. B. mit Gleitringen oder dergleichen erforderlich,
was die Zuverlässigkeit
zusätzlich
erhöht.
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Wenn
der Sensor nicht nur in einer Ein-Aus-Charakteristik auf eine Warnvorrichtung
wirken soll, um anzuzeigen, dass der Wickelbetrieb unterbrochen
ist, sondern wenn zudem die Zuverlässigkeit des Signals erhöht werden
und eventuell ein Eingriff in den Wickelprozess erfolgen soll, kann
dies mit einer Signalverarbeitungsvorrichtung geschehen; in der
das Signal vorzugsweise gefiltert und/oder in seiner Stärke verändert wird.
Die Signalverarbeitungsvorrichtung kann den gesamten Wickelprozess
unterbrechen und zudem eine akustische oder optische Warnung verbreiten.
Die Signalverarbeitungsvorrichtung kann als programmierbarer Rechner
auf Soft- und Hardwarebasis ausgebildet werden oder als verdrahtete
Schaltung aufgebaut sein. Eine solche Signalverarbeitungsvorrichtung
kann auch bei Materialien wie Netz ermitteln, ob zwischen dem Sensor
und dem Reflektor ein Material vorhanden ist oder nicht. Die Signalverarbeitungsvorrichtung
kann auch unterscheiden, ob der erkannte Lichtstrahl von fehlendem Material
herrührt,
oder daher, dass eine ohnehin ungehinderte "Sicht" zwischen dem Sender und dem Empfänger herrscht,
z. B. weil sich ein Wickelgerät neben
dem Lichtstrahl befindet.
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Wenn
der Sensor mit dem Sender und dem Empfänger an dem Rahmen einer Wickelvorrichtung oder
einer mit diesem verbundenen Vorrichtung, z. B. einer Presse, angebracht
ist und sich der Reflektor an einem relativ zu einem Wickelgegenstand
bewegbaren Rotor, der Material trägt, befindet, wobei der Reflektor
an dem Rotor und dem Material voreilend vorgesehen ist, kann das
Signal ausgesandt und mittels des Reflektors empfangen werden, ohne
dass es einer elektrischen Signalübertragung zwischen sich bewegenden
Teilen bedarf.
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Wenn
eine den Sensor und den Reflektor bzw. den Sender und den Empfänger verbindende Gerade
eine Sehne des Umlaufkreis der Materialabgabevorrichtung(en) zwischen
der jeweiligen Materialabgabevorrichtung und dem Wickelgegenstand darstellt,
kann der Reflektor bzw. Empfänger
sowohl ortsfest am Rahmen angebracht als auch dauerhaft zuverlässig auf
den Sensor bzw. Sender ausgerichtet werden.
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Um
sicher zu stellen, dass die ermittelte Reflektion auch tatsächlich in
Zusammenhang mit einem Wickelbetrieb steht, wird gleichzeitig ermittelt, ob
und mit welcher Frequenz sich der Rotor mit dem Material dreht.
Auf diese Weise wird nicht nur vermieden, dass irrtümlich ein
Materiallauf angenommen wird, wenn z. B. das Material anstatt infolge
eines Wickelvorgangs von Laufrädern
einer fahrenden Wickelvorrichtung mitgenommen wird; es wird vielmehr auch
erkannt, dass eine sonstige Störung
vorliegt, wenn ohne Drehbewegung des Rotors eine Reflektion auftritt.
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In
der Zeichnung sind zwei nachfolgend näher beschriebene Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
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1 eine Wickelvorrichtung
in Verbindung mit einer Presse und mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Überwachen
des Laufs von bahnförmigem
Material in Draufsicht und in sehr schematischer Darstellung nach
einem ersten Ausführungsbeispiel
und
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2 eine vergleichbare Wickelvorrichtung in
Verbindung mit einer Presse und mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Überwachen
des Laufs von bahnförmigem
Material in Draufsicht und in sehr schematischer Darstellung nach
einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In
beiden Figuren der Zeichnung ist eine an sich bekannte Wickelvorrichtung 10 zusammen
mit einer Presse 12 gezeigt, die gemeinsam von einem Rahmen 14 getragen
werden. Die Wickelvorrichtung 10 ist mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 16 zum Überwachen
des Laufs von bahnförmigem
Material versehen, die ebenfalls schematisch als elektrischer Kreislauf
dargestellt ist.
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Die
Wickelvorrichtung 10 ist in bekannter Weise mit einem Wickeltisch 18 und
einem Rotor 24 versehen. Die Wickelvorrichtung 10 kann
auch vollkommen unabhängig
von der Presse 12 betrieben und ausgebildet werden.
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Der
Wickeltisch 18 steht fest oder ist verfahrbar und dient
der Aufnahme eines in diesem Fall als Ballen ausgebildeten Wickelgegenstands 20 zum Bewickeln
mit Material 22. Der Wickeltisch 18 enthält ein nicht
gezeigtes Transportband, das einen auf ihm liegenden Wickelgegenstand 18 um
eine quer zur Fahrtrichtung verlaufende Achse dreht.
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Bei
dem Material 22 handelt es sich in diesem Fall um Streckfolie,
die verwendet wird, um den Wickelgegenstand 20 luftdicht
zu verpacken und die mit einer Klebeschicht versehen ist oder deren
Lagen aufgrund von Adhäsion
aufeinander haften. Während der
Aufbringung auf den Wickelgegenstand 20 wird das Material 22 erheblich
vorgespannt. In anderen Anwendungsfällen kann das Material 22 auch
eine gewöhnliche
Folie, ein Netz oder dergleichen sein. Das Material 22 erstreckt
sich während
des Abwickelns zwischen einer Rolle 30 und der Oberfläche des
Wickelgegenstands 20.
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Der
Rotor 24 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit zwei diametral
gegenüberliegenden
Armen 26 versehen, an deren äußeren Endbereichen jeweils
eine Materialabgabevorrichtung 28 angebracht ist, die das
Material 22 üblicherweise
in Rollenform enthält.
Die Materialabgabevorrichtungen 28 sind sehr vereinfacht
dargestellt und zeigen nur die Rolle 30, auf der das Material 22 aufgewickelt
ist. Materialhalter, Schneidevorrichtung und Streckrollen sind hingegen
nicht gezeigt, da sie für
die Erfindung nicht bedeutend und an sich hinlänglich bekannt sind. Aus der
Zeichnung ist zu entnehmen, dass die Materialabgabevorrichtungen 28 und
mit ihnen die Rollen 30 auf einer im Wesentlichen horizontalen
Kreisbahn bewegt werden. Der Rotor 24 wird nur während des Wickelvorgangs
angetrieben und zwar mit einer konstanten Geschwindigkeit, die auf
die des Tränsportbands
in dem Wickeltisch 18 abgestimmt ist, so dass beim Wickelvorgang
eine gleichmäßige Überlappung des
Materials 22 auf dem Wickelgegenstand 20 erreicht
wird.
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Die
Vorrichtung 16 zum Überwachen
des Laufs von bahnförmigem
Material 22 enthält
einen Sensor 32, einen Reflektor 44, eine Signalverarbeitungsvorrichtung 34 und
in diesem Fall ein Endgerät 36,
sowie Verbindungen zwischen diesen Drahtverbindungen, drahtlose
oder CAN-Bus. Diese Vorrichtung 16 ist Teil von oder Zusatz
zu einer ohnehin auf der Wickelvorrichtung 10 oder der
Presse 12 vorhandenen nicht gezeichneten Steuer- oder Regelvorrichtung.
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Der
Sensor 32 ist mit einem Sender 40, der entweder
stets oder in Intervallen einen gezielten Lichtstrahl aussendet,
und mit einem Empfänger 42 ausgestattet,
der den ausgesandten und gegebenenfalls von dem Reflektor 44 reflektierten
Lichtstrahl erfasst und in ein elektrisches analoges oder digitales Signale
umwandelt. Der Sensor 32 ist so angeordnet, dass sich jede
Materialabgabevorrichtung 28 beim Umlauf des Rotors 24 möglichst
nahe an ihm vorbei bewegt. Es wird folglich pro Materialabgabevorrichtung 28 und
pro Umdrehung zu einer bestimmten Zeit ein Lichtimpuls erfasst werden
können,
wenn kein Material 22 mehr vorhanden oder dieses gerissen
ist. Wahlweise kann der Sensor 32 verstellbar an dem Rahmen 14 angebracht
sein, so dass entweder der Sender 40 auf den Empfänger 42 oder
der Sender 40 auf den Reflektor 44 und dieser
auf den Empfänger 42 optimal
ausgerichtet werden kann.
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Die
Signalverarbeitungsvorrichtung 34 stellt den Oberbegriff
für alle
erforderlichen insbesondere elektrischen Komponenten dar, die erforderlich
sind, aus dem reflektierten Licht ein elektrisches Signal zu bilden,
das zu einer Anzeige bzw. einem Alarm, z. B. an dem Endgerät 36 oder
zu einer Veränderung
bzw. Unterbrechung des Antriebs des Rotors 24 verwendet
werden kann. Selbstverständlich
müssen
diese Komponenten nicht kompakt in einer Einheit zusammengefasst
sein, sondern sie können
getrennt an geeigneten Stellen an der Wickelvorrichtung 10,
der Presse 12 und/oder gar auf einem nicht gezeigten Zugfahrzeug
untergebracht sein. Zu den üblichen und
wesentlichen Komponenten gehören
Analog-Digitalwandler, Verstärker,
Filter, Zeitglieder, Schalter, möglicherweise
Speicher und dergleichen auf elektrischer oder elektronischer Basis.
In der Signalverarbeitungsvorrichtung 34 ist ein soft-
oder hardwaremäßiges Programm
enthalten, das prüft,
ob der Rotor 24 angetrieben wird und ob ein Lichtimpuls
an den Empfänger 42 abgegeben
wird oder im optimalen Falle nicht. Die Signalverarbeitungsvorrichtung 34 ist insbesondere
in der Lage, z. B. an der Klarheit oder Stärke des reflektierten Signals
zu erkennen, ob das Signal von dem Reflektor 44 stammt
oder z. B. vom Auftreffen des ausgesandten Lichtstrahls auf die
Rolle 30 oder die Materialabgabevorrichtung 28.
Da der ausgesandte Lichtstrahl für
die Dauer von fast einer halben Umdrehung des Rotors 24 direkt
auf den Empfänger 42 bzw.
den Reflektor 44 auftrifft, erkennt die Signalverarbeitungsvorrichtung 34 entweder
aufgrund des Signals des Senders 40 oder aufgrund eines
Zeitglieds, dass das daraus resultierende Signal nicht von fehlendem
Material 22 herrührt
und löst
keine Reaktion aus.
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Das
Endgerät 36 kann
eine Eingabeeinheit, eine Anzeige, Schalter und dergleichen aufweisen, um
die Funktion der Wickelvorrichtung 10 und/oder der Presse 12 zu überwachen
und zu steuern.
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Außerdem kann
an dem Rotor 24 ein Sensor 38 vorgesehen sein,
der dessen Drehbewegung erkennt.
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Der
Reflektor 44, der in den gezeigten Ausführungsbeispielen verwendet
wird, ist in der Art eines ebenen oder gekrümmten, gegebenenfalls sogar parabolischen
Spiegels ausgebildet und nach dem Ausführungsbeispiel in 1 an der Materialabgabevorrichtung 28 angebracht
und zwar zu dem im Wickelbetrieb gestreckten Material 22 voreilend.
Diese Anordnung bewirkt folglich, dass bei vorhandenem Material 22 der
von dem Sender 40 des Sensors 32 ausgesandte Lichtstrahl
nicht auf den Reflektor 44 auftreffen und somit nicht reflektiert
werden kann.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach 2 ist insgesamt,
d. h. trotz mehrerer Materialabgabevorrichtungen 28 nur
ein einziger Reflektor 44 vorgesehen, und zwar am Rahmen 14.
Die Ausrichtung des Sensors 32, der den Sender 40 und
den Empfänger 42 in
sich trägt,
und des Reflektors 44 ist dabei so gewählt, dass der ausgesandte und
der gegebenenfalls reflektierte Lichtstrahl durch den Zwischenraum
zwischen der jeweiligen Rolle 30 und dem Wickelgegenstand 20 gelangt, über den
sich normalerweise das Material 22 erstreckt.
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Bei
der Ausführung
nach 2 könnte der Sensor 32 auch
nur den Sender 40 enthalten und der Reflektor 44 durch
den Empfänger 42 ersetzt
werden. Auf diese Weise kann auf den Reflektor 44 verzichtet
werden; es würde
lediglich der Lichtstrahl vor dem Empfang durch den Empfänger 42 nicht
mehr umgelenkt werden
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Nach
alledem ergibt sich bei den dargestellten Ausführungsbeispielen folgende Funktion,
wobei davon ausgegangen wird, dass sich auf dem Wickeltisch 18 ein
Wickelgegenstand 20 – rund
oder quaderförmig – befindet,
der gewickelt werden soll.
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Zum
Ausüben
dieses Vorgangs wird entweder automatisch ausgehend von der Signalverarbeitungsvorrichtung 34 oder
manuell über
das Endgerät 36 das
Transportband des Wickeltischs 18 und der Rotor 24 in
Drehung versetzt. Zu Beginn der Drehung wird das Material 22 mittels
eines nicht gezeigten aber bekannten Anlegers am Wickelgegenstand 20 festgehalten,
so dass sofort das Material 22 von der Rolle 30 abgezogen
wird. Entweder stets, oder wenn sich die Rolle 30 an dem
Sensor 32 vorbeibewegt, gibt dieser einen Lichtimpuls ab
und nimmt einen gegebenenfalls reflektierten Lichtstrahl auf, wandelt diesen
Impuls in ein brauchbares elektrisches Signal um und gibt es in
die Signalverarbeitungsvorrichtung 34 weiter, es sei denn,
die Umwandlung erfolgt in dieser. Die Signalverarbeitungsvorrichtung 34 erzeugt aus
diesem Signal ein Stellsignal, das den Antrieb des Rotors 24 herabsetzt,
unterbricht und/oder ein Warnsignal, das die Bedienungsperson hörbar oder visuell
von dem Endgerät 36 erreicht.
In einem Fall, in dem die Signalverarbeitungsvorrichtung 34 erkennt,
dass nicht mehr alle sondern nur noch einige oder eine der vorhandenen
Rollen 30 Material 22 abgeben, kann die Signalverarbeitungsvorrichtung 34 auch
ein Signal absetzen, das den Antrieb des Rotors 24 oder
des Transportbands auf dem Wickeltisch 18 verlangsamt,
so dass die gewünschte Überlappung
des Materials 22 auf dem Wickelgegenstand 20 erhalten
bleibt.
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Die
Wickelvorrichtung 10 kann sowohl im landwirtschaftlichen
wie auch im industriellen Betrieb eingesetzt werden, wobei in letzterem
auch Papier, Stoff oder andere Wickelmaterialien Verwendung finden.