DE19731929A1

DE19731929A1 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Befüllung mobiler Aufnahmevolumina

Info

Publication number: DE19731929A1
Application number: DE1997131929
Authority: DE
Inventors: Mario Dipl Ing Pohlscheid
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2017-07-25
Also published as: DE19731929B4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automa tischen Befüllung mobiler, eine Füllöffnung aufweisender Auf nahmevolumina mit in einer Lagereinrichtung einer eine beweg liche Umfüllvorrichtung aufweisenden Befüllstation befindli chen, im wesentlichen fließfähigen Materialien.

Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Vor richtung zur Durchführung des Verfahrens.

Unter im wesentlichen fließfähigen Materialien werden im Sin ne der vorliegenden Erfindung im wesentlichen Schüttgüter verstanden, jedoch läßt sich die Erfindung auch ohne weiteres auf alle anderen bekannten fließfähigen Materialien anwenden, die im pumpfähigen oder sonstwie umfüllbaren Zustand sind. Auch läßt sich die Erfindung grundsätzlich zur Umladung von Sperrgütern einsetzen, wenn es darum geht, die Aufnahmeein heiten automatisch zu beladen.

Aufnahmevolumina sind im Rahmen eines erfindungswesentlichen Anwendungsbereiches LKW-Ladeflächen.

Es ist durchaus bekannt, in sogenannten Befüllstationen, die über ein Lager für fließfähige Materialien, insbesondere Schüttgut, verfügen, befahrbare Beladebereiche vorzusehen. Diese Beladebereiche liegen im erreichbaren Einzugsbereich von Umfüllvorrichtungen, die in der Lage sind, beispielsweise Schüttgut aus dem Lager zu entnehmen, zum Beladebereich zu transportieren und auf die LKW-Ladefläche abzuladen. Dieser Vorgang erfolgt jedoch im Stand der Technik nach wie vor ma nuell, um ein unnötiges Falschbeladen oder gar unnötiges Da nebenschütten des Materials zu vermeiden.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen die Befüllung der mobilen Aufnahmevolumina vollautoma tisch durchgeführt werden kann, wobei die Realisierung mit geringen wirtschaftlichem Aufwand unter einer möglichst hohen Sicherheitsgarantie ermöglicht sein soll.

Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird verfahrensgemäß vorgeschlagen, daß

- ein Aufnahmevolumina in einem vorgegebenen Areal im Ein zugsbereich der Umfüllvorrichtung plaziert wird,
- die genaue Position des Aufnahmevolumina mittels wenigstens einer Sensoreinheit erfaßt,
- und einer Steuereinheit für die Umfüllvorrichtung zur Ver fügung gestellt wird,
- so daß über die Steuereinheit die Umfüllvorrichtung zwi schen der Lagereinrichtung zur Materialaufnahme und der Po sition des Aufnahmevoluminas zur Materialabgabe gesteuert wird.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird verfahrensgemäß zu nächst in einem vordefinierten Areal eine grobe Vorplazierung des Aufnahmevoluminas, beispielsweise der mobilen und varia blen LKW-Ladefläche, vorgenommen. Wenigstens eine Sensorein heit erfaßt die Position des Volumens, genauer gesagt wird die Position der Öffnung erfaßt. Über eine Steuereinheit wird dann die Umfüllvorrichtung zur Materialaufnahme und anschlie ßend aufgrund der von der Sensoreinheit erfaßten Werte zur Materialabgabe über das Aufnahmevolumen gesteuert.

Als wenigstens eine Sensoreinheit wird gemäß einem vorteil haften Vorschlag der Erfindung ein sogenannter Laserscanner verwendet.

Dieser arbeitet beispielsweise nach einem Pulslaufzeitmeßver fahren, so daß die Position, die Lage und/oder die Geometrie des Aufnahmevoluminas erfaßt werden. Es lassen sich in einer Auswerteeinheit, gemäß einem vorteilhaften Vorschlag der Er findung ein Computer, die exakte Öffnungsposition, das Volu men und dergleichen errechnen und an eine Steuereinheit über geben. Die Umfüllvorrichtung ist in vorteilhafter Weise ein Kran, der gemäß einem vorteilhaften Vorschlag der Erfindung an einem Trägersystem verfahrbar angeordnet ist. An einem Träger kann die Kraneinheit in einer im wesentlichen horizon talen Richtung hin- und herverfahren werden, beispielsweise zwischen Lagereinrichtung und befüllbarem Aufnahmevolumina. Dieser Träger kann wiederum in einer dazu im wesentlichen rechtwinklig liegenden Richtung querverfahren werden, so daß der Kran in zwei Dimensionen über der Ladefläche verfahrbar ist, also exakt positioniert werden kann. Gemäß der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß der Kran um eine im wesentli chen vertikale Achse verdrehbar ist, um auch die Öffnungs richtung und die Füllage bestimmen zu können. Schließlich ist der Kran in an sich bekannter Weise beispielsweise seilge steuert vertikal in bezug auf den Horizontalträger verfahr bar. Die Steuereinheit ist in vorteilhafter Weise eine Kran steuerung.

Gemäß einem besonders vorteilhaften Vorschlag der Erfindung wird eine Steuereinheit mit integrierter Auswerteeinheit, al so eine zentrale Kontrolleinheit verwendet.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung erfolgt eine Kranschaufelverwiegung, so daß die exakte Füll menge ebenfalls errechnet und gesteuert werden kann.

Die genannten, erfindungswesentlichen Merkmale sind nicht be schränkend. Als Umfüllvorrichtung können Pumpen, Gebläse und dergleichen eingesetzt werden. In diesem Fall geht es darum, die Ausgaberohre exakt über dem Aufnahmevolumen zu positio nieren. Als Sensoreinheiten können darüber hinaus alternativ und/oder kommulativ Bildverarbeitungseinheiten, also rechner gesteuerte und rechneranalysierte Videoeinheiten, Passiv-Infrarot einheiten, Infraroteinheiten und dergleichen einge setzt werden. Auch sind Kombinationen mit Druckmeßsensoren, Lichtschranken und dergleichen im Rahmen der Erfindung. We sentlich ist, daß die exakte Lage der Aufnahmeöffnung des Aufnahmevolumens erfaßbar und in Form von Steuerdaten dar stellbar ist. Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, die exakte geometrische Lage der Öffnung und des Aufnahmevolu mens, die Größe des Aufnahmevolumens, die Tragfähigkeit des LKWs und dergleichen zu erfassen beziehungsweise in die Steuerung mit einzubeziehen.

Vorrichtungsseitig besteht die Lösung der der Erfindung zu grundeliegenden Aufgabe in einer Vorrichtung zur automati schen Befüllung mobiler, eine Füllöffnung aufweisender Auf nahmevolumina mit in einer Lagereinrichtung einer eine beweg liche Umfüllvorrichtung aufweisenden Befüllstation befindli chen, im wesentlichen fließfähigen Materialien, mit

- einem Positionierareal für das Aufnahmevolumina im Einzugs bereich der Umfüllvorrichtung;
- wenigstens einer Sensoreinheit zur Ermittlung der genauen Position des Aufnahmevolumens im Positionierareal;
- und wenigstens einer Steuereinheit für die Umfüllvorrich tung;
- so daß die Umfüllvorrichtung mittels der Steuereinheit zwi schen der Lagereinrichtung zur Materialaufnahme und der er mittelten Position des Aufnahmevoluminas zur Materialabgabe steuerbar ist.

Mit der Erfindung wird eine einfache technische Lösung für ein komplexes, vollautomatisch ablaufendes Befüllproblem an gegeben. Die Sensoreinheit ist in vorteilhafter Weise ein La serscanner, alternativ oder ergänzend auch eine Bildverarbei tungseinrichtung, eine Infraroteinheit, eine PIR-Einheit oder dergleichen. Auch können eine Vielzahl von Sensoreinheiten kombiniert sein. Die Umfüllvorrichtung ist in vorteilhafter Weise ein Kran, der dreidimensional verfahrbar beziehungswei se positionierbar ist. Die Steuereinheit, die mit einer Aus werteinheit für die Sensoreinheiten kombiniert sein kann, ist gemäß einem vorteilhaften Vorschlag der Erfindung eine Kran steuerung.

Die Vorrichtung kann ergänzt werden um eine Wiegeeinrichtung entweder für das Aufnahmevolumen, wobei der gesamte LKW mit Ladefläche verwiegbar sein kann, oder eine Verwiegeeinrich tung für die Kranschaufel. Auch sind andere Meßmethoden für die Füllmenge denkbar, beispielsweise Hochrechnungen von Um füllvolumenmengen und dergleichen.

Mit der Erfindung wird eine wirtschaftlich mit einfachen Mit teln herstellbare, unanfällige und sicher arbeitende Vorrich tung für eine automatische Befüllung, beispielsweise eine au tomatische LKW-Beladung mit Schüttgut, bereitgestellt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiel für ein Automatisierungskonzept und

Fig. 2 eine detaillierte Ansicht eines Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch sowie etwas detaillierter Ausführungsbeispiele für die vorliegende Erfindung. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Gezeigt ist jeweils eine Befüllstation 1, in welcher ein La ger 2, beispielsweise ein Gipslager oder dergleichen, ange ordnet ist. Daneben befindet sich ein Positionierareal 3, in welches beispielsweise ein LKW 9 positionierbar ist. Das Po sitionierareal 3 befindet sich im Einzugsbereich einer Kra nanlage. Auf Vertikalträgern 4 ist ein üblicherweise verfahr barer Horizontalträger 5 angeordnet, an welchem der ebenfalls verfahrbare Kran 6 aufgesetzt ist. In den Fig. 1 und 2 ist der Kran 6 in Bildebene jeweils von links nach rechts über dem Horizontalträger 5 verfahrbar. Der Horizontalträger selbst kann ebenfalls verfahrbar sein, und zwar in Bildebene gesehen von vorne nach hinten. Die Kranschaufel 7 ist über das Kranhebezeug 8 in an sich bekannter Weise vertikal ver fahrbar, kann geöffnet und geschlossen werden. Somit ist die Schaufel 7 praktisch dreidimensional bewegbar, so daß nach der Befüllung der Kranschaufel 7, beispielsweise in der Mate rialaufnahmeposition 16 gemäß Fig. 2, wobei selbstverständlich die Schaufel zur Materialaufnahme in das Lager 2 abgesenkt und anschließend wieder angehoben wurde, in eine Materialab gabeposition 17 verfahrbar und exakt über der Ladefläche des LKWs 9 positionierbar ist. Zu diesem Zwecke wird die exakte Position der Ladefläche des LKWs 9 mittels des Sensors 10, beispielsweise eines Laserscanners, erfaßt. Über eine Kommu nikationsschnittstelle 11 wird in einem Auswerte-PC 12 die exakte Position der Öffnung der Ladefläche errechnet. Hier wird beispielsweise die geometrische Position im Positionier areal festgelegt. Auch kann die Volumengröße, die Gewichts aufnahmefähigkeit in kg und dergleichen ermittelt werden. Über eine Schnittstelle 13, beispielsweise eine serielle Schnittstelle, werden die Daten einer Kransteuerung 14 be reitgestellt, die ihrerseits über die Schnittstelle 15 den Kran 6 in die gewünschte Position steuert.

Die Volumenmenge in m3 oder das Füllgewicht können durch Er rechnung, Häufigkeit des Füllvorgangs, Wiegen der Schaufel oder sonstwie ermittelt werden.

Nach der automatischen Befüllung fährt der LKW aus dem Posi tionierareal und der Vorgang kann sich wiederholen.

Selbstverständlich kann die Erfindung auch in umgekehrter Weise genutzt werden, also zum Entladen. Diese ist beispiels weise auch für Stückgutvorgänge einsetzbar.

Claims

1. Verfahren zur automatischen Befüllung mobiler, eine Füll öffnung aufweisender Aufnahmevolumina mit in einer Lagerein richtung einer eine bewegliche Umfüllvorrichtung aufweisenden Befüllstation befindlichen, im wesentlichen fließfähigen Ma terialien, wobei

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß als mobile Aufnahmevolumina variable LKW-Ladeflächen eingesetzt werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß als Umfüllvor richtung ein Kran verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß ein dreidimensional verfahrbares Kran system verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß als Sensorein heit ein Laserscanner verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Positionsermittlung in einem Puls laufzeitmeßverfahren durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die geometri sche Lage des Aufnahmevoluminas ermittelt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Größe des Aufnahmenvoluminas ermittelt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß zur Auswer tung der von den Sensoreinheiten gelieferten Signale eine Auswerteeinheit eingesetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß als Auswerteeinheit ein Computer ein gesetzt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß als Steuerein heit eine Kransteuerung eingesetzt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Steuerein heit und die Auswerteeinheit in einer Kontrolleinheit inte griert werden.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß verschiedene Sensoreinheiten miteinander kombiniert werden.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß eine Befüll mengenverwiegung durchgeführt wird.

15. Vorrichtung zur automatischen Befüllung mobiler, eine Füllöffnung aufweisender Aufnahmevolumina mit in einer Lage reinrichtung einer eine bewegliche Umfüllvorrichtung aufwei senden Befüllstation befindlichen, im wesentlichen fließfähi gen Materialien, mit

- einem Positionierareal für das Aufnahmevolumina im Einzugs bereich der Umfüllvorrichtung;
- wenigstens einer Sensoreinheit zur Ermittlung der genauen Position des Aufnahmevolumens im Positionierareal;
- und wenigstens einer Steuereinheit für die Umfüllvorrich tung,
- so daß die Umfüllvorrichtung mittels der Steuereinheit zwi schen der Lagereinrichtung zur Materialaufnahme und der er mittelten Position des Aufnahmevoluminas zur Materialabgabe steuerbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge kennzeichnet, daß die Umfüllvorrichtung ein Kran ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, da durch gekennzeichnet, daß die Sensorein heit ein Laserscanner ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, da durch gekennzeichnet, daß die Auswerte einheit für die Sensoreinheit und/oder die Steuereinheit für den Kran Computer sind.

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese Si cherheitssysteme zur Sperrung des Positionierareals während der automatischen Befüllung aufweist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, da durch gekennzeichnet, daß diese eine Kranschaufelverwiegungseinheit aufweist.