DE19915489C1 - Schienenelement für eine Flurtransportanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schienenelement (1) für eine Flurtransportanlage mit fahrbaren Transporteinheiten, welche von dem Schienenelement (1) mit elektrischer Energie versorgt werden, wobei das Schienenelement (1) als Formkörper aus nicht elektrisch leitendem Material mit einer Oberfläche (2) zum bündigen Einbau in einen Boden (3), einer Unterseite (4) und zwei Seitenflächen (5, 6) ausgebildet ist und längs des Schienenelements (1) verlaufende Vertiefungen zur Führung von mindestens zwei Stromleitern sowie einen von der Oberfläche (2) ausgehenden längs verlaufenden Kanal (7) zum Eingriff von Stromabnehmern (8) der Transporteinheiten aufweist. Derartige Schienensysteme eignen sich nicht zur induktiven Energieübertragung. DOLLAR A Die Aufgabe, ein Schienenelement so weiterzubilden, daß auch bei bodengebundenen Flurtransportanlagen eine induktive, berührungslose Energieübertragung zuverlässig und effizient ermöglicht wird, wird dadurch gelöst, daß zum Zwecke der induktiven Energieübertragung von den Stromleitern (9, 10) auf die Stromabnehmer (8) die beiden Vertiefungen (11, 12) für die Stromleiter (9, 10) in die beiden Seitenflächen (5, 6) oder in die Unterseite (4) des Schienenelements (1) eingearbeitet sind und die Stromleiter (9, 10) auf dem Grund (13, 14) dieser Vertiefungen (11, 12) festklemmbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schienenelement für eine Flurtransportanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die EP 607 954 B1 beschreibt ein Schienensystem für Flurtransportanlagen, wobei Transporteinheiten zur Beförderung von Gütern entlang des Schienensystems verfahrbar sind. Das Schienensystem dient hier zum einen der Führung der Transporteinheiten als auch der Zuführung von elektrischer Energie zu diesen Transporteinheiten, und zwar über ein Schleifleitungssystem, welches in dem Schienensystem angeordnet ist, wobei den Transporteinheiten zugeordnete Stromabnehmer auf den Schleifleitungen gleiten. Das in der genannten Schrift beschriebene Schienensystem ist aus Schienenelementen gebildet, wobei jedes Schienenelement als einstückiger Kunststoff-Formkörper von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist. Jedes Element weist eine glatte Unterseite, zwei hierzu senkrecht verlaufende Seitenflächen und eine Oberseite auf. Ausgehend von der Oberseite ist in das Element ein Kanal eingearbeitet, der zum einen der Führung der Transporteinheiten und zum anderen der Aufnahme einer Schleifleitung, also der Energieübertragung, dient. Parallel hierzu verläuft, ebenfalls ausgehend von der Oberfläche, ein zweiter, weniger tiefer Kanal, der ebenfalls eine Schleifleitung aufweist. Die Schienenelemente werden zur Bildung eines Schienensystems so in den Boden, z. B. in einen Hallenboden, eingebaut, daß ihre Oberfläche bündig mit der Bodenoberfläche abschließt.

Die beschriebene Anordnung ist zur kontaktgebundenen Stromübertragung mittels Schleifleitungen konzipiert.

Daneben sind eine Vielzahl induktiver Energieübertragungssysteme bekannt, wobei nur beispielsweise auf die WO 92/17929 verwiesen wird. Ein induktives Energieübertragungssystem in der Anwendung auf die Energieversorgung beweglicher Verbraucher besteht im wesentlichen aus einem Primärkreis, wobei entlang des Verfahrwegs des Verbrauchers sowohl die Hinführ- als auch die Rückführleitung geführt ist. Der Primärkreis wird mit Wechselstrom beaufschlagt. Die beweglichen Verbraucher, also z. B. Transporteinheiten weisen Stromabnehmer auf, die im wesentlichen aus einer Aufnehmerspule bestehen, welche zusammen mit den Transporteinheiten entlang des Verfahrwegs verfahren wird und im Wege der elektrischen Induktion Energie aus den stromdurchflossenen Primärleitern aufnimmt. Dieser, in der Sekundärspule erzeugte Strom wird dann innerhalb der Transporteinheit durch eine elektronische Schaltung aufbereitet und kann anschließend z. B. zum Antrieb der Transporteinheit, zu Beleuchtungszwecken oder anderweitig benutzt werden.

Die beschriebenen induktiven Energieübertragungssysteme wurden bereits für Elektrohängebahnen benutzt, nicht jedoch für bodengebundene Flurtransportanlagen. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß die bisher bekannten Stromabnehmer, wie sie beispielsweise auch in der genannten WO 92/17929 beschrieben sind, E-förmig ausgebildet sind und damit mindestens drei Schlitze in den Boden einzubringen gewesen wären, was insbesondere bei häufigen Biegungen mit erhöhtem Fertigungsaufwand verbunden und deshalb offensichtlich zu umständlich wäre.

Auch das Schienensystem der eingangs genannten EP 607 954 B1 eignet sich nicht für induktive Energieübertragung, da der Stromabnehmer an keiner geeigneten Stelle geführt werden könnte. Die naheliegende Kombination der eingangs beschriebenen Schriften ergibt ein Schienenelement mit 3 Kanälen, in welche die Schenkel des E- förmigen Stromabnehmers eingreifen. Diese Anordnung bringt jedoch Nachteile hinsichtlich der mechanischen Stabilität und der Begehbarkeit bzw. der Befahrbarkeit, erfordert einen entsprechend hohen Fertigungsaufwand und ist überdies sehr anfällig gegen Verschmutzung. Außerdem hat es sich als schwierig erwiesen, die geometrischen Toleranzforderungen des induktiven Energieübertragungssystems mit einer entsprechend konstruierten Schiene zu erfüllen, was zu einer niedrigen Effizienz bei der Energieübertragung führt.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Schienenelement der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß auch bei bodengebundenen Flurtransportanlagen eine induktive, berührungslose Energieübertragung zuverlässig und effizient ermöglicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschrieben, welche zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Schienenelement;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein im Boden eingebautes Schienenelement gemäß Fig. 1, zusammen mit dem Stromabnehmer einer Transporteinheit; und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Anordnung aus Fig. 2.

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Schienenelement in einer weiteren Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schienenelement für eine Flurtransportanlage. Das Element, welches entlang seiner Länge immer den gleichen Querschnitt aufweist, besteht aus einem elektrisch nichtleitenden und nichtmagnetischen Material mit guten Gleiteigenschaften und hoher Abriebresistenz, beispielsweise aus einem Kunststoff wie dem "ultrahochmodulierten Niederdruckpolyethylen (PE-UHMW)", welches im Handel von den Firmen "Murtseldt" und "Siegle" unter der Bezeichnung "S-Grün" erhältlich ist. Die Abriebresistenz und die Gleiteigenschaften dieses Materials können durch Hinzugabe von Kohlenstoff noch verbessert werden. Ein solches kohlenstoffdotiertes PE-UHMW ist im Handel von den oben genannten Firmen unter der Bezeichnung "S-Schwarz" erhältlich.

Das Schienenelement ist einstückig ausgebildet und weist im Querschnitt betrachtet eine glatte Unterseite 4 und zwei hierzu senkrechte Seitenflächen 5 und 6 sowie eine Oberfläche 2 auf. In der Mitte der Oberfläche 2 befindet sich ein längs des Schienenelements 1 verlaufender, ebenfalls rechteckiger Kanal 7 mit einer Grundfläche 25 und zwei Seitenflächen 15, die als Führungsflächen ausgebildet sein können.

In ihrem oberen, also der Oberfläche 2 zugewandten, Bereich weisen beide Seitenflächen 5 bzw. 6 jeweils eine Vertiefung 11 bzw. 12 auf. Diese Vertiefungen 11 und 12 sind - ausgehend von den Seitenflächen 5 bzw. 6 - zunächst von konstanter Breite B und erweitern sich anschließend kreisbogenförmig, wobei der gebildete Kreisbogen sich über mehr als 180° erstreckt und einen Durchmesser D aufweist, der größer ist als die Breite B der Vertiefungen 11 bzw. 12 im Bereich unmittelbar nach den Seitenflächen 5 bzw. 6.

Mit den Bezugszahlen 13 und 14 ist der jeweilige Grund, also die von den Seitenflächen 5 bzw. 6 gesehen tiefste Stelle der Vertiefungen 11 bzw. 12 bezeichnet.

In Fig. 2 ist das in Fig. 1 dargestellte Schienenelement 1 im eingebauten Zustand, zusammen mit einem Stromabnehmer 8 einer (nicht dargestellten) Transporteinheit gezeigt. Bei dem Boden 3 handelt es sich beispielsweise um den Boden einer Lager- oder Produktionshalle, der regelmäßig aus Beton oder Stahlbeton besteht. Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, sind zwei mit den Bezugszahlen 9 und 10 bezeichnete, im wesentlichen runde Stromleiter 9 und 10 in den Grund 13 bzw. 14 der Vertiefungen 11 bzw. 12 eingedrückt. Bei dem einen Stromleiter 9 handelt es sich beispielsweise um die von der Stromquelle kommende Hinführleitung, während es sich dann bei der anderen Stromleitung 10 um die zur Stromquelle zurückgehende Rückführleitung handelt. Am einen Ende der Schienenanordnung sind die Leitungen 9 und 10 daher miteinander verbunden, während sich am anderen Ende an die Stromquelle angeschlossen sind.

Da es zur Erzielung einer hohen Zuverlässigkeit wichtig ist, daß der Abstand zwischen den Stromleitern 9 bzw. 10 und dem in den Kanal 7 ragenden Bereich des Stromabnehmers 8 so konstant wie möglich gehalten wird, sind die Stromleiter 9 und 10 in die kreisbogenförmigen Bereiche (Durchmesser D) der Vertiefungen 11 und 12 eingedrückt und werden dort in ihrer Position gehalten. Dies wird dadurch ermöglicht, daß der Außendurchmesser der Stromleiter 9 bzw. 10 in etwa gleich oder geringfügig größer ist als der Durchmesser D im kreisbogenförmigen Bereich der Vertiefungen 11 und 12. Beim Einschieben der Stromleiter 9 und 10 in die Vertiefungen 11 und 12 muß also nur darauf geachtet werden, daß die Stromleiter 9 bzw. 10 in den kreisbogenförmigen Bereich "einrasten" oder "einschnappen". Anschließend werden sie von selbst in dieser Position gehalten und durch den verengten Bereich mit der Breite B gegen Herausrutschen gesichert. Auf diese Weise ist auch der Abstand zwischen Stromleitern 9 bzw. 10 und dem Kanal 7 entlang der Schienenanordnung an jeder Stelle gleich und entspricht dem vorher gewählten Wert.

Aus Fig. 2 ist ferner ersichtlich, daß die Oberfläche 2 des Schienenelements 1 mit dem Boden 3 fluchtet. Die sich hieraus ergebenden Vorteile zur Begehbarkeit und Befahrbarkeit des Bodens sind bereits in der EP 607 954 B1 beschrieben, worauf hier Bezug genommen wird. Weiter ist aus Fig. 2 die Art der Befestigung des Schienenelements 1 im Boden 3 schematisch dargestellt. Das Schienenelement 1 ist nämlich in einen vorher ausgebrochenen Montagekanal 16 eingebracht, der anschließend oberflächenbündig mit einem Estrich oder Mörtel 17 ausgegossen ist.

Hierdurch ist ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung der Vertiefungen 11 und 12 erkennbar. Der Mörtel, mit dem der Montagekanal 16 vergossen ist, dringt nämlich von der Seite in die Ausnehmungen 11 und 12 ein und sichert so sowohl Schienenelement 1 in seiner Position im Boden 3 als auch die Stromleiter 9 und 10 in ihrer Position im Schienenelement 1. Durch das Vergiessen des Schienenelements 1 mit Mörtel ist eine zusätzliche Fixierung im Boden, wie sie beispielsweise nach dem Stand der Technik mit seitlich angebrachten Ankerplatten verwirklicht wird, nicht mehr notwendig.

Bei gemeinsamer Betrachtung der Fig. 2 und 3 ist erkennbar, wie der Stromabnehmer 8 entlang des Schienenelements 1 (und der damit gefertigten Schienenanordnung) verfahrbar ist. Der Stromabnehmer 8 besteht im wesentlichen aus einem T-förmigen Ferritkern 18, welcher in einem Gehäuse 19 untergebracht ist. Das im wesentlichen flache, quaderförmige Gehäuse 19 weist an seiner Unterseite ein hervorstehenden Führungsschiffchen 20 auf. Der T-förmige Ferritkern 18 ist derart in dem Gehäuse 19 angeordnet, daß der Mittelsteg des T in das Schiffchen 20 hineinragt. Die Seitenstege des T-förmigen Ferritkerns sind jeweils mit einer Spule 21 bzw. 22 umwickelt, welche auch miteinander verbunden sein können. An die Spulen 21 bzw. 22 schließt sich eine Elektrik ein, die häufig als Konditionierelektrik bezeichnet wird und dazu dient, den vom Abnehmer 8 stammenden Strom gleichzurichten, umzuspannen oder in anderer Weise und je nach späterer Verwendung umzuformen. Diese, an sich bekannten Einzelheiten sind nicht dargestellt.

Das Gehäuse 19 des Stromabnehmers 8 weist an seiner dem Schienenelement 1 zugewandten Unterseite, links und rechts des Schiffchens 20, eine Gleitbeschichtung 23 auf, welche auf dem Schienenelement 1 aufliegt. Die Gleitbeschichtung 23 erstreckt sich vorteilhafterweise auch über die Außenseite des Führungsschiffchens 20. Diese Gleitbeschichtung besteht beispielsweise aus Keramik oder ebenfalls aus abriebfestem Kunststoff. Dies ermöglicht ein leichtes Gleiten des Gehäuses 19 auf der Oberseite 2 des Schienenelements 1 sowie an den Seitenflächen 15 und der Grundfläche 25 des Kanals 7.

Die beschriebene Anordnung funktioniert wie folgt: Von dem nicht dargestellten Netzgerät werden die Primär-Stromleiter 9 und 10 mit Strom versorgt, wobei der Strom im Stromleiter 9 hin und im Stromleiter 10 zurückfließt. Hierdurch wird um die Stromleiter 9 und 10 ein Magnetfeld erzeugt, dessen Feldlinien vor allem im Bereich des Kanals 7 besonders dicht konzentriert sind. Genau in diesem Bereich kann man also möglichst effektiv auf induktiven Wege über eine Spule Energie aus dem Magnetfeld entziehen und somit mit hohem Wirkungsgrad Energie übertragen. Genau in dem Kanal 7 befindet sich, innerhalb des Schiffchens 20 des Gehäuses 19, der Mittelsteg des T- förmigen Ferritkerns 18, der auch die Spulen 21 und 22 trägt. Hierdurch befindet sich der wirksame Bereich des Stromabnehmers 8 an der Stelle eines besonders starken Magnetfelds. Aufgrund des Induktionsgesetzes wird in den Spulen 21 und 22 wiederum ein Strom erzeugt, der dann, wie oben beschrieben, weiter behandelt wird.

Wird der Stromabnehmer 8 entlang des Schienenelements 1 verfahren, ändern sich die Bedingungen nicht, da der Abstand zwischen dem Mittelstück des Ferritkerns 18 und den Stromleitern 9 und 10, bedingt durch die "Schnappaufnahme" der Stromleiter 9 und 10 in den Vertiefungen 11 und 12 an jeder Stelle gleich ist. Durch das Eingreifen des Führungsschiffchens 20 in den Kanal 7 erfolgt zudem eine seitliche Führung des Stromabnehmers 8, so daß der Mittelsteg des Ferritkerns 18 beim Verfahren möglichst gleichbleibend mittig zwischen den Stromleitern 9, 10 plaziert ist.

In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen besteht das Schienenelement 1 nicht aus Kunststoff, sondern beispielsweise aus keramischem Material. Diese Ausführungsform weist insbesondere wegen der Temperaturbeständigkeit und der Formstabilität von keramischen Werkstoffen Vorteile auf. Bei dieser Ausführungsform kann das Führungsschiffchen 20 aus Metall gefertigt sein. Auch können die Vertiefungen 11 und 12 in anderer Weise ausgeführt sein. Beispielsweise kann der kreisbogenförmige Bereich sich nur über einen Winkel von 180° erstrecken, wodurch der Durchmesser D genau gleich der Breite B der Vertiefungen 11 und 12 im Bereich der Seitenflächen 5 und 6 entspricht. Hierdurch schnappen zwar die Stromleiter 9 und 10 nicht ein, können aber durch geeignete Dimensionierung noch immer elastisch gegen den Grund 13 bzw. 14 der Vertiefungen 11 bzw. 12 verklemmt werden.

Schließlich kann in einer alternativen Ausführungsform die Gesamtbreite des Schienenelements 1 im Bereich über den Vertiefungen 11 und 12 geringer sein als im Bereich unter den Vertiefungen. Dies ist in Fig. 1 durch die gestrichelten Linien 24 dargestellt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß auch bei nur sehr engem Montagekanal 16 ein zuverlässiges Ausgießen der Vertiefungen 11 und 12 mit dem Mörtel ermöglicht wird, da der Mörtel auch von oben in diese Vertiefungen 11 und 12 einfließen kann.

Je nach Anforderung kann in einer weiteren Ausführungsform die Gesamtbreite des Schienenelements 1 im Bereich über den Vertiefungen 11 und 12 auch größer sein als im Bereich unter den Vertiefungen. Diese Ausführungsform bewirkt eine erhöhte Stabilität an der Oberseite 2 des Schienenelements 1 gegen Druckbelastungen und einen verbesserten Schutz der Stromleiter 9, 10 gegen Beschädigungen.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schienenelements. Hier sind die beiden Vertiefungen 11, 12 zur Aufnahme der Stromleiter 9, 10 in die Unterseite 4 des Schienenelements eingearbeitet. Diese Ausführungsform erweist sich als besonders stabil beim Überfahren des Schienenelements mit schweren Fahrzeugen, beispielsweise Gabelstapler. Dies erfordert allerdings, daß der Mörtel mit dem der Montagekanal 16 vergossen wird, unter die in den Ausnehmungen 11 und 12 eingeklemmten Stromleiter 9 und 10 einfliessen kann und somit eine feste Verbindung zwischen dem Schienenelement 1 und dem Boden 3 herstellt.

Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Anordnung eines Schienenelements 3 ist gedanklich dahingehend zu erweitern, daß aus einer Vielzahl dieser Schienenelemente 3 eine Schienenanordnung aufgebaut ist, die neben geraden Stücken und gekrümmten Stücken auch Weichen und andere aus dem Schienenbau bekannte Verzweigungen enthalten kann. Hierzu können auch einzelne Schienenelemente 1 in gekrümmter Ausführungsform hergestellt werden.

Claims (9)

1. Schienenelement (1) für eine Flurtransportanlage mit fahrbaren Transporteinheiten, welche von dem Schienenelement (1) mit elektrischer Energie versorgt werden, wobei das Schienenelement (1) als Formkörper aus nicht elektrisch leitendem Material mit einer Oberfläche (2) zum bündigen Einbau in einen Boden (3), einer Unterseite (4) und zwei Seitenflächen (5, 6) ausgebildet ist und längs des Schienenelements (1) verlaufende Vertiefungen zur Führung von mindestens zwei Stromleitern sowie einen von der Oberfläche (2) ausgehenden längs verlaufenden Kanal (7) zum Eingriff von Stromabnehmern (8) der Transporteinheiten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der induktiven Energieübertragung von den Stromleitern (9, 10) auf die Stromabnehmer (8) die beiden Vertiefungen (11, 12) für die Stromleiter (9, 10) in die beiden Seitenflächen (5, 6) oder in die Unterseite (4) des Schienenelements (1) eingearbeitet sind und die Stromleiter (9, 10) auf dem Grunde (13, 14) dieser Vertiefungen (11, 12) festklemmbar sind.

2. Schienenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Stromleiter (9, 10) genauso groß oder geringfügig größer ist wie die Breite der Vertiefungen (11, 12) im Bereich ihres Grundes (13, 14).

3. Schienenelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (11, 12) im Bereich ihres Grundes (13, 14) zur Aufnahme der runden Stromleiter (9, 10) etwa halbrund ausgebildet sind.

4. Schienenelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (11, 12), ausgehend von den zugehörigen Seitenflächen (5, 6) im Querschnitt gesehen zunächst eine konstante Breite (B) aufweisen und sich anschließend unter Bildung eines Kreisbogens von über 180° und mit einem Durchmesser D < B erweitert.

5. Schienenelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der längs verlaufende Kanal (7) vertikal verlaufende, ebene Seitenführungsflächen (15) zur Führung von Führungselementen der Transporteinheiten und/oder Stromabnehmer (8) aufweist.

6. Schienenelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem abriebresistenten, verschleißarmen Kunststoff wie kohlenstoffdotiertem Polyethylen besteht.

7. Schienenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem keramischen Werkstoff besteht.

8. Schienenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Schienenelements (1), gemessen von einer Seitenfläche (5) zur anderen Seitenfläche (6), über den Vertiefungen (11, 12) geringer ist als unter den Vertiefungen (11, 12).

9. Schienenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Schienenelements (1), gemessen von einer Seitenfläche (5) zur anderen Seitenfläche (6), über den Vertiefungen (11, 12) größer ist als unter den Vertiefungen (11, 12).