DE3740224A1 - Erkennungsvorrichtung fuer die lage von entlang einer foerderstrecke bewegtem foerdergut, insbesondere einer warenbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Erkennungsvorrichtung für entlang einer Förderstrecke bewegtes Fördergut, ins­ besondere eine Warenbahn, mittels opto-elektronischer Elemente.

Es ist aus der DE 27 15 526 A1 eine Erkennungsvorrichtung für die Lage eines Randes einer entlang einer Förderstrecke bewegten Warenbahn vorbekannt, wobei der Rand in einer definierten Lage zwischen einem Paar von Fotozellen entlang geführt werden soll. Die beiden Fotozellen sind im Rand­ bereich der Warenbahn in einem geringen Abstand voneinander derart angeordnet, daß die eine Fotozelle im Bereich der Warenbahn und die andere Fotozelle außerhalb des Randes der Warenbahn befindlich ist. Bei einem Auswandern des Randes der Warenbahn aus der im Bereich der Warenbahn angeordneten Fotozelle oder unter die außerhalb des definierten Randes der Warenbahn befindliche Fotozelle wird über eine Steuereinrichtung eine Bürstenanordnung oberhalb einer Breitstreckwalze betätigt, um den Rand der Warenbahn wieder in die definierte Lage zwischen den beiden Fotozellen zurückzuführen.

Die bekannte Erkennungsvorrichtung hat den Nachteil, daß nur eine Überwachung des definierten Soll-Zustandes erfolgt, welcher dann vorliegt, wenn die Kante der Warenbahn zwischen den beiden Fotozellen verläuft. Sofern ein Ist- Zustand ermittelt wird, bei welchem die Kante der Warenbahn nicht mehr zwischen beiden Fotozellen entlanggeführt wird, d.h. entweder beide Fotozellen oder keine Fotozelle abge­ deckt wird, wird ein Steuervorgang eingeleitet, um den definierten Soll- Zustand wieder herzustellen. Diese Erkennungsvorrichtung ist somit nur dann verwendbar, wenn der Rand der Warenbahn mit nur geringen Abweichungen vom definierten Soll-Zustand verläuft. Bei kurzen Los­ größen von Warenbahnen, insbesondere Textilbahnen, ist dies jedoch nicht der Fall. Hier kann ein häufiger Wechsel der Breite der Warenbahn stattfinden, welcher eine schnelle Änderung der Lage des Randes der Warenbahn zur Folge hat, da die Warenbahn in den überwiegenden Fällen mittig zur Förderstrecke ausgerichtet wird. Bei den herkömmlichen Erkennungsvor­ richtungen müssen bei einer Änderung der Breite der Waren­ bahn regelmäßig die Fotozellen neu auf den neu definierten Rand der Warenbahn einjustiert werden.

Neben der Erkennungsvorrichtung mit Lichtschranken ist die analoge Lageerkennung durch Auswertung und Vergleich der Summen des rechts- und linksseitigen Lichteinfalles zweier gleichgroßer opto-elektronischer Elemente bekannt. Nach­ teilig hierbei ist die vergleichsweise hohe Meßungenauigkeit, die insbesondere bei lichtdurchlässigem Material problema­ tisch ist, insbesondere wenn das Material mit Durchbrüchen versehen ist. Ferner ist ein Kamerasystem mit digitaler Bildauflösung bekannt. Bei diesem äußerst teuren System sind aufgrund des Lichteinfallswinkels entweder ein großer Abstand zwischen dem Kameraobjektiv und der Warenbahn oder mehrere Kameras nötig.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Erkennungsvorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit welcher auch bei schnellem Wechsel der Lage des Randes des Transportgutes, insbesondere eine Warenbahn, eine Erkennung der definierten Lage des Randes möglich ist, so daß insbesondere eine selbsttätige und freiprogrammierbare Lagesteuerung des Transportgutes, insbes. Textilbahn, möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Mit der erfindungsgemäßen Erkennungsvorrichtung werden laufend beide Ränder des Transportgutes, insbesondere eine Warenbahn, abgetastet und in ihrer Lage erkannt, so daß auch bei schnellem Wechsel der Breite eines Transportgutes, insbesondere eine Warenbahn,eine Erkennung der Randlage und damit eine Lageausrichtung des Transportgutes, insbesondere einer Warenbahn, möglich ist.

In besonders vorteilhafter Weise ermöglicht die erfindungs­ gemäße Erkennungsvorrichtung darüber hinaus auch die Erkennung der Breite des Transportgutes, insbesondere einer Warenbahn, und zwar unabhängig von der Lage des Transport­ gutes in der Förderstrecke. So kann durch die erfindungsgemäße Zuordnung einer Adresse zu jedem Lichtempfangselement inner­ halb der an diese angeschlossenen Auswerteeinrichtung sofort die Breite des Fördergutes und auch dessen Lage relativ zur Förderstrecke ermittelt werden. Die an die Lichtempfangs­ elemente angeschlossene Auswerteeinrichtung zeigt nämlich zu jedem Zeitpunkt an, welche Lichtempfangselemente vom Fördergut abgedeckt und/oder freigegeben sind, so daß zu jeder Zeit die von der Erkennungsvorrichtung digital abgetastete Breite des Fördergutes feststellbar ist, dies erfolgt aufgrund der jedem Lichtempfangselement zuge­ ordneten Adresse, welche die Lage des Lichtempfangselementes in Richtung quer zur Förderstrecke aufzeigt. Auf diese Weise kann die gesamte Kontur eines auf der Förderstrecke bewegten Fördergutes in der Auswerteeinrichtung erkannt werden. Darüber hinaus kann auch bei einzelnen, auf der Förderstrecke geförderten Bauteilen, wie Möbelteilen und dgl., die relative Lage zur Förderstrecke erkannt werden. Schließlich ist in Verbindung mit einem an die Auswerte­ einrichtung angeschlossenen Stellglied ein Ausrichten des Fördergutes gegenüber der Förderstrecke möglich. Dies erfolgt insbesondere bei Warenbahnen, wie z. B. Textil­ bahnen.

Die erfindungsgemäße Erkennungsvorrichtung kann bei allen Warenbahnen, insbesondere Textil-, Kunststoff-, Metall- und Papierbahnen, aber auch bei flächigem Transportgut einge­ setzt werden, wie z.B. zu transportierenden Bauteilen in der Möbelindustrie. In besonders vorteilhafter Weise kann die Erkennungsvorrichtung zur Ausrichtung von Textilbahnen eingesetzt werden, wobei eine Breitstreckwalze in Ver­ bindung mit Andrückeinrichtungen zur Ausrichtung der Waren­ bahn dient. Hierzu steuert die Auswerteeinrichtung die Andrückkraft der Andrückeinrichtungen in Abhängigkeit von der ermittelten Abweichung der Ränder der Warenbahn vom genau definierten Soll-Zustand. Sofern die Ränder der Warenbahn nur leicht von ihrer Soll-Lage abweichen, werden die Betätigungseinrichtungen nur mit geringer Andrück­ kraft gegen die Breitstreckwalze gedrückt. Bei merklich starken Abweichungen der Ränder der Warenbahn gegenüber der Soll-Lage werden größere Andrückkräfte erzeugt, um eine gewünschte Lageausrichtung der Warenbahn möglichst schnell wieder einzustellen. Dieses proportionale Verhalten der Regelstrecke , die Bemessung der Stellkräfte in Abhän­ gigkeit von der Soll-Lageabweichung,ermöglicht ein äußerst feinfühliges Regelverhalten im Bereich der Soll-Lage , die Voraussetzung für geringste Lageveränderungen und schonendste Materialbehandlung während der Regelvorgänge ist.

Eine besondere Eigenschaft ist die Unabhängigkeit der Lageerkennung von der Flächenstruktur des geförderten Materials. Bei Bedarf wird von außen zum Rand hin abgefragt, bei Erkennung bricht der Vorgang ab. Die Ränder textiler Warenbahnen sind immer genau definiert. Dies ist wichtig bei äußerst lichtdurchlässigen und/oder durchbrochenen, grobmaschigen Materialien , wie z.B. Gardinen u.dgl.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles einer Erkennungsvor­ richtung und anhand eines Warenbahnführungsgerätes näher erläutert, welches mit der erfindungsgemäßen Erkennungs­ vorrichtung arbeitet. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht der Erkennungsvorrichtung mit einer senkrecht zur Zeichenebene be­ findlichen, auf einer Förderstrecke ge­ förderten Warenbahn,

Fig. 2 einen vergrößert dargestellten Querschnitt gemäß Linie II-II,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Details III aus Fig. 1,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Details IV aus Fig. 3,

Fig. 5 die Anordnung der Fototransistoren inner­ halb einer Blendenleiste der Erkennungs­ vorrichtung,

Fig. 6 und Fig. 7 Draufsichten auf die Blenden­ leiste mit für verschiedene Meßauflösungen unterschiedlich angeordnete Fototransistoren,

Fig. 8 ein Prinzip der Schaltung der Erkennungs­ vorrichtung,

Fig. 9 die Draufsicht auf eine mit der Erkennungs­ vorrichtung ausgerüstete Förderstrecke mit bewegtem Stück gut,insbes. flächige Möbelteile,

Fig. 10 eine der Fig. 9 entsprechende Darstellung mit einem mit einem Ausschnitt versehenen flächigen Möbelteil auf der Förderstrecke,

Fig. 11 eine den Fig. 9 und 10 entsprechende Dar­ stellung der Förderstrecke für die Linien­ erkennung,

Fig. 12 einen prinzipiellen Querschnitt durch ein Warenbahnführungsgerät mit erfindungsge­ mäßer Erkennungsvorrichtung,

Fig. 13 eine Draufsicht hierzu,

Fig. 14 eine vergrößerte Seitenansicht von Andrück­ vorrichtung und Breitstreckwalze des Waren­ bahnführungsgerätes und

Fig. 15 eine vergrößerte Draufsicht.

Die Erkennungsvorrichtung 1 für entlang einer Förderstrecke 2 bewegtes Fördergut 3, hier eine Warenbahn 4, besteht aus zwei parallel zueinander angeordneten Trägern 5, 6, die über endständige Wände 7 miteinander verbunden und über Anschlußzapfen 8 in einem Maschinengestell gelagert sind. Die Träger 5, 6 erstrecken sich unter- und oberhalb der Förder­ strecke 2 und damit des Fördergutes 3 und quer zu diesem. Den gegenüberliegenden Seiten der Träger 5, 6 sind opto­ elektronische Erkennungselemente zugeordnet, wobei der unter­ halb des Fördergutes 3 in Form der Warenbahn 4 angeordnete Träger 6 auf seiner Oberseite opto- elektronische Licht­ sendelemente 9 und der oberhalb des Fördergutes 3 angeordnete Träger 5 auf seiner Unterseite Lichtempfangselemente 10 aufweist.

Zur genauen Anordnung und Ausbildung der opto-elektronischen Lichtempfangselemente 10, welche aus Fototransistoren 10′ ge­ bildet sind, wird auf die Fig. 2 bis 5 hingewiesen wobei die Fig. 2 die Erkennungsebene 40 zeigt, in der die Licht­ strahlen der Lichtsendeelemente 9, 15 verlaufen.

In den oberen Träger 5 sind hintereinander zwei Blenden­ leisten 11 eingesetzt, in deren Oberseite eine Anzahl von Bohrungen 12 zum Einsetzen der Lichtempfangselemente 10 in Form der Fototransistoren ausgebildet ist. Diese sind mit ihren Sockeln in eine Sockelleiste 13 eingesetzt. Die Bohrungen 12 zur Aufnahme der Fototransistoren sind nach unten hin mit Lichteintrittsöffnungen 14 verbunden, deren Durchmesser wesentlich kleiner ist als der Durchmesser der Bohrungen 12. Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, befinden sich die Blendenleisten 11 mit den Lichtempfangslementen 10 jeweils im Seitenbereich der Erkennungsvorrichtung 1 und überdecken die Förderstrecke 2 für das Fördergut 3 weit­ gehend unter Freilassung eines mittleren, nicht zur Erkennung benötigten Raumes.

In dem unterhalb des Fördergutes 3 angeordneten Träger 6 erstreckt sich in Längsrichtung eine Leuchtstoffröhre 15, welche die Lichtsendeelemente 9 bildet. Die von der Leucht­ stoffröhre 15 als endlose Kette von Lichtsendeelementen 9 ausgesandten Lichtstrahlen überdecken die Förderstrecke 2 und treffen auf die Reihe von Lichtempfangselementen 10 innerhalb der beiden im oberen Träger 5 angeordneten Blendenleisten 11. Wie es dabei insbesondere die Fig. 3 und 4 zeigen, treffen aufgrund des geringen Durchmessers der Lichteintrittsöffnungen 14 nur diejenigen Lichtstrahlen auf die Lichtempfangselemente 10 in Form der Fototransis­ toren, welche unmittelbar in gerader Linie durch die Lichteintrittsöffnungen 14 hindurchstrahlen können. Die­ jenigen Lichtstrahlen, die unter einem flacheren Winkel auf die Lichteintrittsöffnungen 14 treffen, können nicht die Lichtempfangselemente 10 erreichen und sind somit unwirksam. Hierdurch wird eine scharfkantige Kontur eines Fördergutes 3, z.B. der Warenbahn 4, auf den Licht­ empfangselementen 10 geschaffen. Die auch Blendenkanäle genannten Lichteintrittsöffnungen 14 sind in Fig. 5 nochmals in vergrößerter Darstellung gezeigt, wobei die definierten Lichteinfallswinkel als wichtigste Kenngröße der Abgrenzung der einzelnen Empfänger voneinander wie auch zur Reduzierung von Störgrößen zu sehen sind. Die Lichtempfangs­ elemente 10 sind hier nicht in die Bohrungen 12 eingesetzt. Die Lichtempfangselemente 10 können in einer Reihe inner­ halb der Blendenleisten 11 angeordnet sein. Gemäß Fig. 6 können jedoch auch zwei parallele Reihen von Lichtempfangs­ elementen 10 ausgebildet sein, die jeweils versetzt zu­ einander angeordnet sind, so daß die Meßauflösung y gegen­ über der Anordnung von Lichtempfangselementen 10 in nur einer Reihe bereits erheblich vergrößert ist. Bei der Anordnung von vier parallelen Reihen von Lichtemfpangs­ elementen 10 gemäß Fig. 7 ist der Parallelabstand x der einzelnen Lichtempfangselemente 10 noch kleiner, so daß die Meßauflösung erheblich feiner ist.

Die Fig. 8 zeigt die Schaltung der einzelnen Bauelemente der Erkennungsvorrichtung 1. Danach sind die einzelnen Lichtempfangselemente 10 jeder Blendenleiste 11 einerseits über eine Versorgungsleitung 17 mit einem Netzteil 18 und andererseits über Signalleitungen 19 und Adreß­ leitungen 20 mit einer Auswerteeinrichtung 21 elektrisch verbunden. Diese ist wiederum über eine Steuerleitung 22 mit einem Stellglied 23 verbunden, das über später noch dargestellte Einrichtungen eine Lageänderung des in der Förderstrecke 2 befindlichen Fördergutes 3 gemäß dem Doppelpfeil 24 aus der Fördergutlage 3 in die Förder­ gutlage 3′ verschieben kann. Schließlich ist die Licht­ sendeleiste in Form der die Lichtsendeelemente 9 bildenden Leuchtstoffröhre 15 über eine Leitung 25 mit einem Frenquenzumrichter 26 verbunden, um die Frequenz der Leuchtstoffröhre 15 derart zu ändern, daß die Lichtstrahlung auf die Lichtempfangselemente 10 ständig erfolgt und nicht entsprechend der Netzfrequenz von 50 Hz unterbrochen wird.

Mit der voranstehend beschriebenen Erkennungsvorrichtung 1 können insbesondere über die Förderstrecke 2 geführte Warenbahnen 4 andererseits in ihrer Lage relativ zu den einzelnen Lichtempfangselementen 10 und andererseits in ihrer Breite gemessen werden. Dies erfolgt dadurch, daß jedem Lichtempfangselement 10 eine Adresse innerhalb der Blendenleisten 11 zugeordnet ist und daß die von den Lichtsendeelementen 9 in Form der Leuchtstoffröhre 15 abgedeckten und/ oder freigegebenen Lichtempfangselemente 10 innerhalb der Auswerteeinrichtung 21 derart ausgewertet werden, daß dort sofort die Lage der abgedeckten und/oder freigegebenen Lichtempfangselemente 10 und damit die Lage der Warenbahn 4 und deren Breite ermittel werden können. Die Erkennungsvorrichtung 1 arbeitet äußerst schnell, so daß während des Durchlaufes auch kleinste Änderungen in der Breite der Warenbahn 4 und deren Verschiebung aus der Soll- Lage ermittelt werden kann. Über das Stellglied 23 kann dann unter Wirkung der Auswerteeinrichtung 21 eine Lageänderung der Warenbahn 4 in die Soll-Lage herbeigeführt werden.

In Verbindung mit einem Drehgeber 37 zur Feststellung der Geschwindigkeit des Fördergutes 3 können auch platten­ förmige Körper, die auf einem die Förderstrecke 2 bildenden Förderband 2′ gefördert werden, in ihrer Lage und Größe erkannt werden, so daß sogar eine Sortierung und/oder Lageänderung zur Montage durchgeführt werden können. Auch mit Ausschnitten 34 versehenes Fördergut 3 (Fig. 10 ) kann in seiner Größe und Lage erkannt werden. Schließlich ist auch gemäß Fig. 15 die Erkennung von Linien 35 möglich sobald sie eine Unterbrechung oder Freigabe des Lichtstrahls bewirken. Bei den auf dem Förderband 2′geförderten Bauteilen handelt es sich insbesondere um flächige Möbelteile.

Die Fig. 12 bis 15 zeigen die Anordnung der Erkennungsvor­ richtung 1 innerhalb eines Warenbahnführungsgerätes zur Lagesteuerung und/oder schonenden Ausbreitung von Web- und Wirkware beim Abzug aus einer Warenmulde, vom Stapel oder von einer Schlaufe. Die Warenbahn 4 verläuft hierbei zunächst um eine Breitstreckwalze 36, die von einem elektrischen Antriebsmotor 27 angetrieben ist, dann durch die Erkennungsvorrichtung 1 hindurch und ferner über eine weitere Umlenkwalze 38 in Richtung der dargestellten Pfeile. Hierbei bildet die Breitstreckwalze 36 inVerbindung mit der An­ drückvorrichtung 30 das Stellglied 23 gem. Fig. 8 zur Lageänderung der Warenbahn 4.

Die Breitstreckwalze 36 weist in bekannter Weise von der Mitte zu beiden Seiten symmetrisch nach außen laufende spiralförmige Wendeln 28 auf und läuft entgegen der Trans­ portrichtung der Warenbahn 4, wie es in Fig. 12 durch den der Breitstreckwalze 36 zugeordneten Pfeil dargestellt ist. Oberhalb der um die Breitstreckwalze 36 geführten Waren­ bahn 4 sind jeweils Andrückeinrichtungen 30 angeordnet, mit denen die Warenbahn 4 mehr oder weniger stark gegen die Breitstreckwalze 36 gedrückt werden kann, um so eine Friktion der Breitstreckwalze an der Warenbahn 4 herbei­ zuführen, die hierdurch entweder lageausgerichtet und/ oder ausgebreitet werden kann. Die Andrückeinrichtung besteht aus zwei Druckluftführungsgehäusen 30, die über Ventile 31 mit einem Gebläse 32 verbunden sind. Die Ventile 31 ermöglichen die Mengenregulierung der vom Gebläse 32 den Luftzuführungskanälen 30 zugeführten Luft. Die Luftzuführungskanäle 30 selbst sind, wie es insbesondere in Fig. 15 dargestellt ist, mit schräg nach außen ge­ richteten Leitblechen 33 versehen, welche eine Luftströmung etwa parallel zu den Wendeln 28 der Breitstreckwalze 36 ermöglichen. Die Luftzuführungskanäle 30 sind wannen­ förmig ausgebildet, nach oben und zu allen Seiten ge­ schlossen, jedoch nach unten hin geöffnet, wobei die Öffnung eine bogenförmige Kontur aufweist, die der Breit­ streckwalze 36 angepaßt ist, wie es in Fig. 14 dargestellt ist. Mittels der mehr oder weniger großen Menge an Luft kann so die Andrückkraft der Warenbahn 4, insbesondere eine Textilbahn, gegen die Breitstreckwalze 36 reguliert werden, so daß entweder ein einseitiger Zug zur Lageausrichtung der Warenbahn 4 oder ein beidseitig gleichmäßiger Zug zur schonenden Ausbreitung der Warenbahn 4 erzielt werden kann. Dabei erhöht das Anblasen der textilen Warenbahn 4 von oben den Druck auf die Breitstreckwalze 36. Der Luft­ druck muß gleichmäßig und flächig aufgebracht werden, wozu die Leitbleche 33 dienen, zwischen welchen jeweils ein Luftpolster gebildet ist. Die Leitbleche 33 sind nach rechts bzw. nach links jeweils nach außen gerichtet, um einen Ausbreiteffekt zu bewirken. Wesentlich ist dabei, daß das Gebläse 32 eine große Luftmenge bei niedrigem Luftdruck liefert.

Claims (8)

1. Erkennungsvorrichtung für die Lage von entlang einer Förderstrecke bewegtem Fördergut, insbesondere einer Warenbahn, mitttels optoelektronischer Elemente, dadurch gekennzeichnet, daß an den sich gegenüberliegenden Seiten von sich unter- und oberhalb der Förderstrecke (2) und quer zu dieser erstreckenden Trägern (5, 6) opto-elektronische Lichtsende- und Lichtempfangselemente (9, 10) in dichter Aufeinander­ folge in einer Erkennungsebene (40) angeordnet sind, daß jedem Lichtempfangselement (10) eine Adresse zugeordnet ist und daß an die Lichtempfangselemente (10) eine Auswerteein­ richtung (21) zur Ermittlung der vom Fördergut (3) abge­ deckten und/oder freigegebenen Lichtempfangselemente (10) angeschlossen ist.

2. Erkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtsende- und Lichtempfangselemente (9, 10) mindestens die beiderseitigen Bereiche der möglichen Verläufe der Ränder (39) des Fördergutes (3) überdecken.

3. Erkennungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die opto-elektronischen Lichtempfangs­ elemente (10) als Fototransistoren (10′) ausgebildet sind.

4. Erkennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fototransistoren (10′) in Boh­ rungen (12) einer Blendenleiste (11) eingesetzt sind deren Lichteintrittsöffnungen (14) im Durchmesser wesentlich kleiner sind als der Durchmesser der Fototransistoren.

5. Erkennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fototransistoren (10′) in parallelen Reihen versetzt zueinander angeordnet sind.

6. Erkennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsendeelemente (9) aus einer an einen Frenquenzumrichter (26) angeschlossenen Leuchtstoffröhre (15) gebildet sind.

7. Erkennungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerteein­ richtung (21) eine Einrichtung zur Messung der Geschwindig­ keit des Fördergutes (3) zugeordnet ist.

8. Erkennungseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Auswerte­ einrichtung (21) ein Stellglied (23) zur Lageänderung des Fördergutes (3) auf der Förderstrecke (2) angeschlossen ist.