DE19934069A1

DE19934069A1 - Vorrichtung zur Überwachung einer Transportbahn

Info

Publication number: DE19934069A1
Application number: DE1999134069
Authority: DE
Inventors: Siegfried Hillenbrand
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2001-01-25

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Überwachung einer Transportbahn mit einem Radarsensor (8, 9) vorgeschlagen, die äußerst flexibel einsetzbar ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Radarsensor zur Erfassung von mechanischen Vibrationen als Doppler-Radarsensor ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung einer Transportbahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In vielfältigen Anwendungen ist die Überwachung von Transportbahnen von großer Bedeutung, beispielsweise wenn Fertigungsparameter wie die Verweildauer in einer Fertigungsstation z. B. einem Härteofen oder dergleichen von der Beschickung der Fertigungsstation mit Teilen und deren Durchlaufzeit abhängt. Häufig liegen in der Fertigungsstation bzw. deren Umgebung widrige Bedingungen vor, die die Überwachung, beispielsweise durch eine optische Überwachungskamera erschweren. In einem Härteofen beispielsweise liegen extrem hohe Temperaturen und zugleich eine Verunreinigung durch Dämpfe oder dergleichen vor.

Mit der Druckschrift P 43 37 060 ist beispielsweise ein Radarsensor bekannt geworden, der eine hohe Störfestigkeit gegen Umgebungseinflüsse wie Staub, kondensierende Dämpfe, wechselnde Beleuchtungsverhältnisse, Druck, Chemikalien und Temperatur des Prüfobjekts aufweist. Der Einsatz eines solchen Radarsensors wird hierbei unter anderem für ein Materialzuführungssystem vorgeschlagen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik in ihrem Anwendungsbereich.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der einleitend genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.

Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch aus, daß der Radarsensor ein sogenannter Doppler-Radarsensor ist. Unter Ausnützung des Dopplereffekts, das heißt der Frequenzverschiebung zwischen der emittierten und reflektierten Strahlung bei einer Relativbewegung zwischen Reflexionsfläche und Sensor können insbesondere Sekundäreffekte in nahezu idealer Weise sichtbar gemacht werden.

Ein derartiger Sekundäreffekt ist beispielsweise das Vibrationsverhalten von Reflexionsflächen. Mechanische Schwingungen der Reflexionsfläche spiegeln sich entsprechend dem Dopplereffekt als periodische Schwingung in der Dopplerfrequenz wider. Ein Dopplerradarsensor ist daher besonders gut zur Aufnahme eines Schwingungsbildes, das heißt des Vibrationsverhaltens von Teilen geeignet.

Der Erfindung liegt weiterhin die Erkenntnis zugrunde, daß über das Schwingungsverhalten von Teilen eine Vielzahl von Informationen gewonnen werden können. So kann beispielsweise der Beladungszustand einer Rollenbahn an einem bestimmten Ort durch die entsprechenden Veränderungen im Vibrationsverhalten mit einem Dopplerradar besonders gut detektiert werden.

Hierbei kommt eine Beobachtung sowohl der Teile selbst, die auf der Transportbahn befördert werden als auch von Baukomponenten der Transportbahn selbst, beispielsweise von Transportrollen einer Rollenbahn in Frage.

Die Nutzung von Sekundäreffekten ermöglicht es insbesondere auch, die Überwachung eines Teiletransports von Teilen zu bewerkstelligen, die selbst durchlässig für die verwendete Strahlung sind. Durch ihre Lagerung auf der Transportbahn kann durch die Erfassung des lokalen Schwingungsverhaltens einzelner Bauteile der Transportbahn eine Aussage über die Position oder sonstige Parameter, wie Gewicht, Größe usw. der darauf liegenden Teile getroffen werden.

In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung werden mehrere Sensoren vorgesehen, um den Überwachungsbereich zu vergrößern und insbesondere bei Bedarf die gesamte Breite der Transportbahn zu überwachen. Vorzugsweise wird hierzu eine reihenförmige Anordnung in Form eines sogenannten Sensorarrays gewählt, so daß sich gewissermaßen ein Sensorvorhang quer zur Transportbahn ergibt. Auf diese Weise werden alle den Sensorvorhang passierende Teile auf der Transportbahn erfaßt. Insbesondere kann ein derartiger Sensorvorhang vor und nach einer Fertigungsstation angeordnet werden, so daß über bestimmte Fertigungsparameter, beispielsweise der Verweildauer eines Teils in der Fertigungsstation eine vollständige Überwachung möglich ist.

Vorzugsweise wird weiterhin ein Wellenleiter zwischen dem Beobachtungsort und dem Sensor vorgesehen. Ein derartiger Wellenleiter kann in Anlagen mit besonders schwierigen Umgebungsbedingungen, beispielsweise große Hitze oder in Verbindung mit sehr aggressiven Chemikalien verwendet werden. Auch an besonders unzugängliche Stellen kann mit einem Wellenleiter leichter vorgedrungen werden.

So kann mit Hilfe eines Wellenleiters, der beispielsweise aus Edelstahl als Hohlleiter ausgebildet wird, beispielsweise die Wärmedämmung eines Härteofens durchsetzt werden und unter der hohen Temperatur im Härteofen eine Überwachung der Rollenbahn bzw. der darauf befindlichen Teile vorgenommen werden, ohne daß der Sensor beschädigt wird. Dabei sind mit einem Wellenleiter weiterhin die Vorzüge eines Radarsensors, d. h. die Unempfindlichkeit gegenüber weiteren Umgebungsbedingungen am Beobachtungsort wie beispielsweise Dämpfe, Verunreinigungen usw. gewährleistet. Durch die Materialauswahl des Wellenleiters läßt sich diese Unempfindlichkeit weiter verbessern.

In einer Weiterbildung dieser Erfindung wird der Wellenleiter an seinem zum Beobachtungsort hinweisenden Ende verschlossen. Das Material zum Verschließen des Hohlleiters sollte hierbei transparent für die verwendete Strahlung sein, beispielsweise aus Kunststoff oder Keramik bestehen. Im Falle einer sehr heißen Umgebung ist auch hier eine geeignete Materialauswahl für den Verschluß des Wellenleiters zu treffen. So kann beispielsweise in dem oben angeführten Anwendungsfall bei einem Härteofen für den Verschluß Teflon oder Keramik gewählt werden, also Materialien, die sehr hochtemperaturbeständig sind.

Derartige Wellenleiter können auch Verzweigungen oder Zwischenöffnungen besitzen, durch die bewußt ein Teil des Sendesignals austreten und auch Empfangssignale wieder in den Wellenleiter eingespeist werden können. Somit kann mit einem Sensor an unterschiedlichen Beobachtungsorten eine Überwachung vorgenommen werden.

Weiterhin kann ein Wellenleiter in einer Weiterbildung der Erfindung auch längenverstellbar und/oder beweglich, z. B. höhenverstellbar, ausgebildet werden, wodurch sich flexiblere Einsatzmöglichkeiten ergeben.

Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung kann beispielsweise zur Überwachung von Teilen auf der Transportbahn verwendet werden, wie bereits oben mehrfach angedeutet wurde. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann jedoch mit der gleichen Vorrichtung zugleich einen Funktionsüberwachung der Transportbahn und/oder von Teilen der Fertigungsstation vorgenommen werden. In allen diesen Fällen macht man sich den Umstand zunutze, daß durch den Betrieb der Transportbahn bzw. der Fertigungsstation zwangsweise auch mechanische Vibrationen auftreten, die in vorteilhafter Weise mit Hilfe eines Dopplerradars zu erfassen sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.

Im Einzelnen zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Fertigungsstation mit Transportband,

Fig. 2 eine Frontansicht einer Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer Sensoranordnung bei einer Rollenbahn und

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Transportbahn, die erfindungsgemäß zu überwachen ist.

In Fig. 1 ist eine Rollenbahn 1 erkennbar, die durch einen Härteofen 2 hindurch führt. Auf der Rollenbahn 1 sind Prüflinge 3 angeordnet, die während des Durchlaufens des Härteofens 2 gehärtet werden.

Der Härteofen 2 ist mit einer wärmedämmenden Decke 4 sowie einer ebenfalls wärmedämmenden Vorderwand 5 und Rückwand 6 versehen. Die Decke 4, die Vorderwand 5 und die Rückwand 6 sind haubenförmig angeordnet, so daß die Rollenbahn 1 darunter hindurch führen kann.

Erfindungsgemäß sind nun eingangsseitig und endseitig zwei Sensorarrays 7, 8 vorgesehen, die die Prüflinge 3 beim Eintritt in den Härteofen sowie beim Austritt aus dem Härteofen erfassen. Die Sensoren 9, 10 sowohl am eingangsseitigen Sensorarray 7 als auch am ausgangsseitigen Sensorarray 8 sind mit Wellenleitern 11, 12 versehen, die die wärmedämmende Decke 4 durchsetzen und knapp oberhalb der Prüflinge 3 enden. Durch diese Anordnung bleiben die Sensoren 9, 10 von der Hitze im Härteofen 2 unbeeinträchtigt. Die Wellenleiter 11, 12 werden aus entsprechendem Material, beispielsweise aus Edelstahl gebildet, die durch die Umgebungsbedingungen im Innern des Härteofens 2, insbesondere durch die hohe Temperatur nicht beeinträchtigt werden.

Die Sensoren 9, 10 sind erfindungsgemäß als Radarsensoren ausgebildet, das heißt in einer nicht näher dargestellten Auswerteeinheit wird die Frequenzverschiebung zwischen der auslaufenden und der einlaufenden Strahlung erfaßt. Diese Frequenzverschiebung ist bei mechanischen Schwingungen seinerseits einer periodischen Schwingung unterworfen, die unmittelbar Aufschluß über die mechanischen Vibrationen der entsprechenden Reflexionsflächen geben.

Die mechanischen Vibrationen wiederum sind unmittelbar korreliert mit der Anordnung und Ausbildung der Prüflinge 3, so daß eine zuverlässige Überwachung stattfinden kann, ob und wo sich ein Prüfling 3 befindet oder ob er die richtige Größe, das richtige Gewicht, usw. hat.

In Fig. 2 ist die Reihenanordnung der Sensoren 9 erkennbar. Vorliegend sind 10 Sensoren 9 mit 10 Wellenleitern 11 als Sensorvorhang vorgesehen. Weiterhin ist in Fig. 2 erkennbar, daß der Härteofen beidseits mit Seitenwänden 13, 14 versehen ist, auf denen die Decke 4 aufliegt.

Zur Verwendung bei unterschiedlich hohen Prüflingen 3 können die Wellenleiter 11 mit oder ohne den Sensoren 9 auch hohen- oder längenverstellbar ausgebildet werden.

In der Darstellung gemäß Fig. 3 ist wiederum eine Rollenbahn 1 schematisch dargestellt, auf der ein Lagerring 15 eines Kugellagers transportiert wird. In dieser Ausführungsform sind zwei Doppler-Radarsensoren 16, 17 unterhalb der Rollenbahn 1 angeordnet, um zu veranschaulichen, daß die gewünschte Information auch durch Beobachtung des Vibrationsverhaltens der Rollenbahn gewonnen werden kann.

Fig. 4 wiederum zeigt die Rollenbahn 1, die mit mehreren Lagerringen 15 belegt ist. Eine Charge solcher Ringe wird in Gruppen, das heißt in mehreren aufeinander folgenden Ringreihen 18, 19 auf die Rollenbahn 1 aufgelegt und in Richtung des Pfeils T durch den Härteofen 2 transportiert. Nicht korrekt aufgelegte Ringe 20, 21 sind gestrichelt dargestellt. Fall sich abweichend von der üblichen Chargenanordnung ein Ring 20, 21 auf der Rollenbahn 1 befindet, so ist das Sensorsystem in der Lage, diese zu erfassen.

Entweder werden diese Ringe anschließend als Ausschuß ausgesondert, oder aber es wird regelnd in den Betrieb der Fertigungsstation eingegriffen, um sicherzustellen, daß auch die in der nicht gewünschten Position befindlichen Lagerringe 20, 21 einer ausreichenden Härtungsdauer unterzogen werden, um so Weichringe zu vermeiden. Ebenso ist es von Bedeutung, die exakte Position des Chargenanfangs bzw. Chargenendes zu erfassen.

Die beschriebene Vorgehensweise ist nicht auf die Verwendung bei Rollenbahnen 1 beschränkt. Sie kann bei allen Arten von Transportbahnen, auch Bandförderern und ebenso bei unterschiedlichsten Prüflingen verwendet werden.

Bezugszeichenliste

1

Rollenbahn

2

Härteofen

3

Prüfling

4

Decke

5

Vorderwand

6

Rückwand

7

Sensorarray

8

Sensorarray

9

Sensor

10

Sensor

11

Wellenleiter

12

Wellenleiter

13

Seitenwand

14

Seitenwand

15

Lagerring

16

Radarsensor

17

Radarsensor

18

Ringreihe

19

Ringreihe

20

Ring

21

Ring

Claims

1. Vorrichtung zur Überwachung einer Transportbahn wie einer Rollenbahn oder dergleichen mit einem Radarsensor, dadurch gekennzeichnet, daß der Radarsensor (9, 10) ein Doppler-Radarsensor ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sensoren (9, 10) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensorarray (7, 8) einen Sensorvorhang quer zur Transportbahn bildet.

4. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wellenleiter (11) zwischen dem Beobachtungsort und dem Sensor (9) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter (11) verschlossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter (11) in seiner Länge und/oder Lage variabel ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (9, 10) auf die Oberseite der Transportbahn und somit auf die zu überwachenden Teile (3) gerichtet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (16, 17) auf Bauelemente der Transportbahn gerichtet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteeinheit zur Teileerkennung aufgrund des Vibrationsverhaltens der beobachteten Gegenstände vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteeinheit zur Funktionsüberwachung der Transportbahn und/oder einer Fertigungseinheit im Bereich der Sensorvorrichtung vorgesehen ist.

11. Verfahren zur Überwachung einer Transportbahn, dadurch gekennzeichnet, daß mechanische Vibrationen mittels eines Doppler-Radarsensors (9, 10) erfaßt werden.