DE29722544U1 - Verladeanlage zum Beladen eines Transportmittels mit Schüttgut - Google Patents

Verladeanlage zum Beladen eines Transportmittels mit Schüttgut

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Description

Verladeanlage zum Beladen eines Transportmittels mit Schüttgut
Die Erfindung betrifft eine Verladeanlage zum Beladen eines zumindest einen Transportbehälter aufweisenden Transportmittels, insbesondere eines Zuges oder eines LKWs, mit Schüttgut, wobei die Verladeanlage eine Beladevorrichtung zum Schütten des Schüttguts in den Transportbehälter aufweist.
Wichtiger Bestandteil moderner Massengutumschlagsanlagen sind Verladeanlagen. Diese Verladeanlagen können zum Verladen von Massengütern oder Schüttgütern auf Waggons oder LKW verwendet werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Verladeanlage eingangs erwähnter Art anzugeben, die es ermöglicht, die Betriebskosten gegenüber bekannten Verladeanlagen zu senken. Außerdem ist es wünschenswert, eine besonders optimale Befüllung der Transportbehälter zu erreichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verladeanlage gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Verladeanlage gemäß Anspruch 2 gelöst. Eine Verladeanlage zum Beladen eines zumindest einen Transportbehälter aufweisenden Transportmittels, insbesondere eines Zuges oder eines LKWs, mit Schüttgut, wobei die Verladeanlage eine Beladevorrichtung zum Schütten des Schüttguts in den Transportbehälter aufweist, und wobei die Verladeanlage zumindest eine Recheneinrichtung zur automatischen Steuerung der Beladevorrichtung in Abhängigkeit der von der Beladevorrichtung ausgeschüttete Menge an Schüttgut aufweist, ermöglicht es, Bedienpersonal für eine Verladeanlage eingangs erwähnter Art, insbesondere auf der Verladeebene, einzusparen. Da Verladeanlagee der eingangs erwähnten Art im allgemeinen in drei Schichtenbetrieb laufen, führt dieses zu einem deutlichen Kostenvorteil.
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Eine Verladeanlage zum Beladen eines zumindest einen Transportbehälter aufweisenden Transportmittels, insbesondere eines Zuges oder eines LKWs, mit Schüttgut, wobei die Verladeanlage eine Beladevorrichtung zum Schatten des Schüttguts in den Transportbehälter aufweist, und wobei die Verladeanlage zumindest eine Recheneinrichtung zur automatischen Steuerung des Transportmittels aufweist, erlaubt das Einsparen von Fahrpersonal des Transportmittels. Besonderer Vorteil ist zudem, daß sich auf diese Weise eine besonders präzise Befüllung des Transportmittels ermöglichen läßt. Besonderer Vorteil ist zudem ein höherer Durchsatz von Transportmitteln und somit ein schnelleres Beladen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Recheneinrichtung das Transportmittel in Abhängigkeit von Informationen über die von der Beladevorrichtung ausgeschüttete Menge an Schüttgut automatisch steuernd ausgebildet.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Recheneinrichtung sowohl die Beladevorrichtung als auch das Transportmittel automatisch steuernd ausgebildet. Dabei werden die Beladevorrichtung und das Transportmittel vorteilhafterweise abgestimmt aufeinander gesteuert. Auf diese Weise läßt sich die Befüllung der Transportbehälter in besonders präziser Weise erreichen. Zudem wird Bedienpersonal auf der Beladeebene eingespart.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Verladeanlage einen Transportbehälterpositionssensor zur Bestimmung der Position des zu beschüttenden Transportbehälters auf.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Transportbehälterpositionssensor als Ultraschall- oder Laserscanner oder als Achszähler ausgebildet.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Verladeanlage einen Transportbehältervorfüllsensor zur Bestimmung bzw. zur Messung des Beladezustands des zu beschüttenden Transportbehälters vor seiner Beladung auf.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Verladeanlage einen Volumenstroinsensor zum Messen der Menge des der Beladevorrichtung zugeführten Schüttguts, insbesondere dessen Massenstrom oder Volumenstrom, auf.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Transportbehältervorfüllsensor und/oder der Volumenstromsensor als Laser- oder Ultraschallscanner, insbesondere als 3 D-Laserscanner, ausgebildet.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, anhand der Zeichnungen und aus den Unteransprüchen. Im einzelnen zeigen:
0 FIG 1 eine Verladeanlage,
FIG 2 den funktionalen Aufbau einer modellgestützten Verladeanlage,
FIG 3 eine Verladeanlage mit einer beispielhaften Hardware-Konfiguration für eine Recheneinrichtung zur 5 Steuerung der Verladeanlage.
FIG 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Verladeanlage. Dieses weist eine Recheneinrichtung 1 sowie eine als Schurre ausgebildete Beladevorrichtung 9 auf. Mittels der Beladevorrichtung 9 werden die Waggons 3, 4, 5, 6 eines Zuges mit Schüttgut 10 beladen. Bezugszeichen 7 bezeichnet eine E-Lok. Die E-Lok 7 wird über einen Fahrdraht 12 mit elektrischer Energie versorgt. Der Fahrdraht 12 wird über einen Umrichter 8, der als Wechselrichter oder Gleichrichter ausgebildet sein kann, mit elektrischer Energie versorgt. Der Umrichter 8 ist mit einem nicht gezeigten Erzeuger elektrischer Energie oder einem nicht gezeigten Energieversorgungs-
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netz elektrisch verbunden. Das Schüttgut 10 wird der als Schurre ausgebildeten Beladevorrichtung 9 mittels eines Förderbandes 11 zugeführt.
Die Verladeanlage weist ferner einen Volumenstromsensor 13, einen Transportbehälterpositionssensor 16 sowie einen Transportbehältervorfüllsensor 17 auf. Mittels des Volumenstromsensors 13 wird die Menge des Schüttguts 10 gemessen, das der Beladevorrichtung 9 auf dem Förderband 11 zugeführt wird. Der Volumenstromsensor 13 kann in alternativer Ausgestaltung auch als Massenstromsensor ausgebildet sein. Die Menge des Schüttguts bezeichnet also das Volumen oder die Masse des Schüttguts .
Die Waggons 3, 4, 5 und 6 weisen Transportbehälter auf, in die das Schüttgut 10 geschüttet wird. Mittels des Transportbehälterpositionssensors 16 wird die Position des zu befüllenden Waggons 6, und damit die Position des am Waggon 6 angeordneten Transportbehälters bestimmt. Der Transportbehälterpositionssensor 16 kann als Ultraschall- oder Lasersensor oder als Achszähler ausgebildet sein. Die Ausbildung als Ultraschall- oder Lasersensor ist besonders vorteilhaft, da auf diese Weise der Transportbehälterpositionssensor 16 gleichzeitig zur Detektion und Überwachung von möglicher Überfüllung des Transportbehälters verwendet werden kann. Dabei wird mittels des Transportbehälterpositionssensors 16 erfaßt, ob Schüttgut neben den Transportbehälter fällt.
Der Transportbehältervorfüllsensor 17 dient der Ermittlung der Menge von Schüttgut, das sich vor dem Beladen im Transportbehälter befindet. Der Transportbehältervorfüllsensor 17 ist vorteilhafterweise als Ultraschall- oder als Laserscanner ausgebildet. Bei einer Ausbildung des Transportbehältervorfüllsensors 17 als zweidimensionaler Ultraschall- oder Laserscanner ist es besonders vorteilhaft, den Scanstrahl des Ultraschall- oder Laserscanners quer zur Fahrtrichtung des Zuges laufen zu lassen. Eine besonders vorteilhafte Ausbildung
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des Transportbehältervorfüllsensors 17 stellt seine Ausbildung als dreidimensionaler Laserscanner dar.
Die Beladevorrichtung 9, der Umrichter 8, der Volumenstromsensor 13, der Transportbehälterpositionssensor 16, der Transportbehältervorfüllsensor 17, ein Lichtsignal sowie ein Startpositionssensor 15 sind datentechnisch über eine Datenleitung 2 mit der Recheneinrichtung 1 verbunden. Die Datenleitung 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Bussystern ausgebildet. Die Datenleitung kann durch Einzelverbindungen ersetzt werden.
Im folgenden werden die Abläufe beim Befüllen eines Zuges mittels des Verladeanlages kurz erläutert: Läuft ein Zug in die Verladeanlage ein, so wird mittels des Startpositionssensors 15 detektiert, ob er eine geeignete Position zum Start der automatischen Beladung erreicht hat. Dies wird einem den Zug fahrenden Lokführer durch ein Ampelsignal 14 angezeigt. Nach Beginn der automatischen Beladung des Zuges wird die Ge-0 schwindigkeit des Zuges von der Recheneinrichtung 1 mittels des Umrichters 8 gesteuert. Dies erfolgt z.B. durch Einstellung der Spannung im Fahrdraht 12 mittels des Umrichters 8. Die Waggons 3, 4, 5, 6 werden von der Lokomotive 7 unter der Beladevorrichtung 9 durchgezogen. Erreicht der erste Waggon 6, der befüllt werden soll, die Füllposition, was durch den Transportbehälterpositionssensor 16 detektiert wird, so beginnt der Beladevorgang. In alternativer Ausgestaltung dazu wird der Zug so gesteuert, daß bei bereits angelaufenem Beladevorgang der Waggon 6 die Befüllposition genau dann erreicht hat, wenn Schüttgut mit der Beladevorrichtung 9 ausgeschüttet wird. Zum Überbrücken der Zwischenräume zwischen den Waggons 3, 4, 5 und 6 weist die Beladevorrichtung 9 ein vorderes Ende 9a und ein hinteres Ende 9b auf. Befindet sich z.B. das vordere Ende 9a über einem Zwischenraum zwischen zwei Waggons, so wird mittels des hinteren Endes 9b das Schüttgut in einen bzw. den folgenden Waggon geschüttet.
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Es ist besonders vorteilhaft, die erfindungsgemäße Verladeanlage als modellgestützte Verladeanlage auszuführen. FIG 2 zeigt den funktionalen Aufbau einer derartigen Verladeanlage in beispielhafter Ausgestaltung. Diese weist ein Füllmodell 20 sowie ein Zugverholungsmodell 21 auf. Mittels des Füllmodells 20 wird eine Stellgröße SB für eine Beladevorrichtung, wie sie z.B. mit Bezugszeichen 9 in FIG 1 bezeichnet ist, in Abhängigkeit von Werten, insbesondere Meßwerten, über die Position Mver des zu beladenden Waggons im Zugverband, des BeIadezustands MBei des zu beladenden Waggons vor der Beladung, seine Position MPos und in Abhängigkeit der Position MPBei der Beladevorrichtung sowie in Abhängigkeit eines Werts für die Menge ZM des aus der Beladevorrichtung austretenden Schüttguts und von Parametern PF für das Füllmodell 20. Der Einsatz eines derartigen Füllmodells 20 ist besonders geeignet, eine automatische Befüllung von Transportmitteln zu ermöglichen. Ferner ermöglicht ein derartiges Füllmodell 20 ein besonders präzises Befüllen eines Transportmittels.
0 In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist, insbesondere zusätzlich, ein Zugverholungsmodell 21 vorgesehen. Mittels des Zugverholungsmodells 21 werden vorteilhafterweise Transportmittel, Beladevorrichtungen sowie Zuführeinrichtungen für Schüttgut modelliert. Das Zugverholungsmo-5 dell 21 ermittelt Werte für die Menge ZM des aus der Beladevorrichtung austretenden Schüttguts. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ermittelt das Zugverholungsmodell 21 Stellgrößen S2 für die Bewegung eines zu befüllenden Zuges. Dazu wird der Zug durch das Zugverholungsmodell 21 modelliert. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung berücksichtigt dieses Zugmodell Stauchung bzw. Dehnung des Zuges beim Bremsen bzw. Beschleunigen. Entsprechende Parameter werden dem Zugverholungsmodell 21 als Parameter PB für das Zugverholungsmodell 21 zugeführt. Eingangsgrößen des Zugverholungsmodells 21 sind außerdem das Volumen bzw. die Volumengeschwindigkeit Mvoi des der Beladevorrichtung, die Geschwindig-
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keit MvB des Förderbandes sowie die Position Mver eines Zuges im Zugverband zugeführten Schüttguts.
Bezugszeichen 23 in FIG 2 bezeichnet den Beladeprozeß eines Zuges. Bezugszeichen 22 bezeichnet eine optional vorgesehene Sicherung. Ist die Sicherung 22 nicht vorgesehen, so wirken die Stellgrößen S8 für die Beladevorrichtung und S2 für den Zug direkt auf den Beladeprozeß 23. Optional wird der Sicherung 22 ein vom Füllmodell 22 berechneter Wert für den BeIadezustand ZB des Transportbehälters zugeführt. Stellt die Sicherung 22 keine sicherheitskritischen Zustände fest, so übernimmt sie den vom Zugverholungsmodell 21 ermittelten Wert
für die Stellgröße S2 für den Zug und gibt ihn als Stellgröße S'z für den Zug an den Beladeprozeß 23 weiter. Kritische Zustände werden von der Sicherung 22 in Abhängigkeit der Stellgröße SB für die Beladevorrichtung, dem Wert ZB für den BeIadezustand und/oder einen Meßwert MPos für die Position des zu beladenden Waggons detektiert. Ermittelt die Sicherung 22 einen kritischen Füllzustand des Transportbehälters, z.B. einer (drohende) Oberfüllung, z.B. durch Auswertung des Wertes des Beladezustands ZB oder aufgrund des Meßsignals eines als Scanner ausgebildeten Transportbehälterpositionssensors 16,
wie ihn FIG 1 zeigt, so ermittelt die Sicherung 22 eine neue Stellgröße S2 für den Zug. Diese neue Stellgröße S'z bewirkt
eine Beschleunigung des Zuges. Stellt die Sicherung 22 fest,
daß diese Beschleunigung nicht ausreicht, oder daß der Zug nicht auf die neue Stellgröße S'z für den Zug reagiert, z.B.
durch Auswertung des Meßwerts für die Waggonposition MPos, so gibt sie eine neue Stellgröße SB für die Beladevorrichtung aus. Der Einsatz einer derartigen Sicherung 22 stellt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verladeanlage dar.
FIG 3 zeigt eine Verladeanlage mit einer beispielhaften Hardwarekonfiguration für eine Recheneinrichtung zur Steuerung der Verladeanlage. Die Verladeanlage weist Förderbänder 50, 51, 52 auf, mit denen Schüttgut zu einer Beladevorrichtung
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transportiert wird. Die Beladevorrichtung weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Alternative zur Schurre gemäß FIG 1 ein Reversierförderband 62 sowie ein Portal 61 auf. Das Portal 61 kann wie durch den Doppelpfeil 63 angedeutet vor- und zurückbewegt werden. Die Förderbänder 52 und 62 sind als Reversierförderbänder ausgebildet. Die Förderbänder 51, 52, 62 weisen Antriebe 54, 55, 56 sowie Inkrementalgeber 57, 58,
59 zur Drehzahlmessung auf. Anstelle der Inkrementalgeber 57, 58, 59 sind andere Drehzahlsensoren einsetzbar. Mittels der Antriebe 54, 55, 56 sowie der Inkrementalgeber 57, 58, 59, die über eine Datenleitung 64 mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung 33 verbunden sind, werden die Förderbänder 51, 52, 62 geregelt und gesteuert. Die Steuerung und Regelung ist auf der speicherprogrammierbaren Steuerung 33 implementiert. Ferner wird mittels der speicherprogrammierbaren Steuerung 33 das Portal 61 geregelt. Dazu ist ein Portalantrieb, angedeutet durch den Doppelpfeil 63, sowie ein Geber
60 vorgesehen.
0 Wie im Ausführungsbeispiel gemäß FIG 1 sind ein Volumenstromsensor 13, ein Lichtsignal 14, ein Hartpositionssensor 15, ein Transportbehälterpositionssensor 16 sowie ein Transportbehältervorfüllsensor 17 vorgesehen. Ferner ist ein zusätzlicher Volumenstromsensor 38 vorgesehen, der am Anfang eines durch das Förderband 50 angedeuteten Förderbandsystems, z.B. im Anschluß an eine Abbauvorrichtung, vorgesehen ist. Ferner sind Anpassungen 34, 35, 36, 37 für die Volumenstromsensoren 38, 13 sowie den Transportbehältervorfüllsensor und für den Transportbehälterpositionssensor vorgesehen. Zur Programmierung der speicherprogrammierbaren Steuerung 33 kann ein Programmiergerät 32 vorgesehen werden. Die speicherprogrammierbare Steuerung 33 ist über eine Datenleitung 44 mit einem nicht gezeigten Umrichter verbunden. Ferner ist die speicherprogrammierbare Steuerung 33 über eine Datenleitung 70 mit einem PC 3 0 verbunden. Es kann vorgesehen werden, daß dem PC 30 ein Drucker 31 zugeordnet ist. In beispielhafter Ausgestaltung sind auf der speicherprogrammierbaren Steuerung 33
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das Füllmodell 20 und die Sicherung 22 gemäß FIG 2 implementiert. Das Zugverholungsmodell 21 gemäß FIG 2 ist auf dem PC 30 implementiert. Aufgrund großer Anforderungen an die Zuverlässigkeit ist die speicherprogrammierbare Steuerung 33 als Simatic S7 ausgebildet. Der PC 30 ist auf der Warte-/ Kabinenebene 80 angeordnet. Die speicherprogrammierbare Steuerung 33 ist auf der E-Hausebene 81, d.h. auf der Ebene mit den elektrischen Energieversorgungen, angeordnet.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, das Füllmodell 2 0 und insbesondere das Zugverholungsmodell 21 zu adaptieren. Zur Adaption bzw. zum Training des Zugverholungsmodells 21 werden diesem zusätzliche Meßwerte aus dem Prozeß 23, insbesondere ein Meßwert für die Position MPos des Zuges, zugeführt. Auf diese Weise wird insbesondere das Zugverholungsmodell on line an den Prozeß adaptiert.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eine Initiallernphase vorgesehen. Dabei wird der Beladevorgang durch einen Bediener gesteuert. Aus den Handlungen des Bedieners werden die Modelle, insbesondere das Füllmodell 20 und das Zugverholungsmodell 21, entwickelt.

Claims (13)

10 Schutzansprüche
1. Verladeanlage zum Beladen eines zumindest einen Transportbehälter aufweisenden Transportmittels, insbesondere eines Zuges oder eines LKWs, mit Schüttgut (10), wobei die Verladeanlage eine Beladevorrichtung (9, 61, 62) zum Schütten des Schüttguts (10) in den Transportbehälter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verladeanlage zumindest eine Recheneinrichtung (1) zur automatischen Steuerung der Beladevorrichtung (9, 61, 62) in Abhängigkeit der von der Beladevorrichtung (9, 61, 62) ausgeschüttete Menge an Schüttgut (10) aufweist.
2. Verladeanlage zum Beladen eines zumindest einen Transportbehälter aufweisenden Transportmittels, insbesondere eines Zuges oder eines LKWs, mit Schüttgut (10), wobei die Verladeanlage eine Beladevorrichtung (9, 61, 62) zum Schütten des Schüttguts (10) in den Transportbehälter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verladeanlage zumindest eine Recheneinrichtung (1) zur automatischen Steuerung des Transportmittels aufweist.
3. Verladeanlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (1) das Transportmittel in Abhängigkeit von Information über die von der Beladevorrichtung (9, 61, 62) ausgeschüttete Menge an Schüttgut (10) automatisch steuernd ausgebildet ist.
4. Verladeanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (1) die Beladevorrichtung (9, 61,
62) automatisch steuernd ausgebildet ist.
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5. Verladeanlage nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Recheneinrichtung (1) ein Füllmodell (20) zur Berechnung des Füllzustandes des Transportbehälters aufweist. 5
6. Verladeanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmodell (20) Sollwerte (SB) für die Bewegung der Beladevorrichtung (9, 61, 62) in Abhängigkeit zumindest einer der Größen Position {&Mgr;&Rgr;&Ogr;3) des zu beschüttenden Transportbehälters und Beladezustand (MBei) des zu beschüttenden Transportbehälters vor seiner Beladung berechnend ausgebildet ist.
7. Verladeanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (1) ein Zugverholungsmodell (21) zur Berechnung von Stellgrößen (Sz) für die Bewegung des Transportmittels aufweist.
0
8. Verladeanlage nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Zugverholungsmodell (21) Werte (ZM) für die von der Beladevorrichtung (9, 61, 62) ausgeschüttete Menge an Schüttgut (10) berechnend ausgebildet ist. 25
9. Verladeanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Transportbehälterpositionssensor (16) zur Messung der Position des zu beschüttenden Transportbehälters 0 aufweist.
10. Verladeanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportbehälterpositionssensor (16) als Ultra-
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schall- oder Laserscanner oder als Achszähler ausgebildet ist.
11. Verladeanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Transportbehältervorfüllsensor (17) zur Messung des Beladezustands (Mbei) des zu beschüttenden Transportbehälters vor seiner Beladung aufweist.
12. Verladeanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Volumenstromsensor (13) zum Messen der Menge des Beladevorrichtung (9, 61, 62) zugeführten Schüttguts (10), insbesondere dessen Massenstrom oder Volumenstrom, aufweist.
13. Verladeanlage nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportbehältervorfüllsensor (17) und/oder der Volumenstromsensor (13) als Laser- oder Ultraschallscanner, insbesondere als 3 D-Laserscanner, ausgebildet ist.
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