DE4129907A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen und regeln von behaelterstroemen in transportanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Messung und Steuerung von regelmäßig oder chaotisch laufenden ein- oder mehrreihigen Behälterströmen in Transportanlagen, bei welchen zwischen den nacheinander angeordneten Transportabschnitten, ent­ sprechend den Mengen-, Breiten- und Geschwindigkeitsverhältnissen, eine gere­ gelte Abstimmung anhand der jeweiligen Istzustände erfolgen muß.

Bei den bekannten Einrichtungen zur Messung und Steuerung von Behälterströ­ men auf nacheinander liegenden Transportabschnitten mit jeweils einzelnen eige­ nen Antrieben werden zwar Behältermenge und Geschwindigkeit bei einreihigen Behältertransporteuren direkt gemessen, aber bei den dazwischen liegenden mehrreihigen Transportstrecken wird der Füllzustand meist mittels Stauschaltern und den tatsächlichen Transportgeschwindigkeiten der einzelnen Förderstrecken ermittelt. Die dabei auftretenden Ungenauigkeiten sind von erheblichem Nachteil bei Steuerung und Regelung der Behälterströme mittels Geschwindigkeitsände­ rung der Transporteinrichtung der jeweiligen Förderabschnitte. Teilweise wird der unterschiedliche Schlupf zwischen Transporteinrichtung und Behälter mittels auf­ wendiger Meßeinrichtungen ermittelt, um die gemessene Differenz über eine Re­ geleinrichtung auszugleichen. Dies geschieht beispielsweise dadurch, daß zum einen über einen Sensor die Außenreihe eines mehrbahnigen Behälterstromes in ihrer Geschwindigkeit gemessen wird und andererseits diese tatsächliche gemes­ sene Geschwindigkeit der Behälterreihe mit einer am Fördermittel selbst gemesse­ nen Transportbahngeschwindigkeit verglichen wird. Über sogenannte Korrektur­ werte wird ein noch zulässiger Schlupf zwischen beiden Meßwerten ermittelt und eine Regeleinrichtung korrigiert die Fördermittelgeschwindigkeit. Diese Einrichtung kann zwar einen unerwünschten Staudruck bzw. unerwünscht hohen Schlupf zwi­ schen Fördermittel und Behälter verhindern, ist aber in bezug auf den tatsächli­ chen Förderstromzustand bei mehrreihigen ungeordneten Behälterstrom unge­ eignet, um den tatsächlichen Zustand auf den einzelnen, miteinander in Verbindung stehenden Transporteuren so zu erfassen, daß eine optimale Anpassung der ein­ zelnen Fördergeschwindigkeiten der im Zusammenhang stehenden Förderstrecken ermöglicht wird.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine Lösung aufzuzeigen, durch welche es möglich wird, ausschließlich durch Messung des tatsächlichen Behälterstromes auf dem einzelnen Fördermittel, die durchlaufende Behältermenge und deren Geschwindig­ keit so zu ermitteln, daß durch Vergleich mit den davor und dahinter liegenden Meßstellen über eine Regeleinrichtung der gewünschte Zustand innerhalb der Transportanlage erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein auf einem Transporteur befindli­ cher Förderstrom von Behältern (z. B. Flaschen) von oberhalb des Transporteurs angeordneten Sensoren erfaßt, und zwar derart, daß z. B. die Flaschenmündungen jeweils in den aktiven Bereich mindestens eines Sensor gelangen und unter diesem vorbeilaufen. Dabei sind die Sensoren (z. B. kapazitive oder Ultraschall-Detekto­ ren) mit ihrem aktiven Feld so in Reihe angeordnet, daß jede durchlaufende Mün­ dung von mindestens einem Sensor erfaßt wird. Werden durch eine durchlaufende Mündung zwei Sensoren angesprochen, so verhindert die Schaltung des zuerst reagierenden Sensors den Zählkontakt des jeweils benachbarten Sensors. Durch diese Schaltung kann jede Mündung nur einen Zählkontakt auslösen. Andererseits garantiert der geringe Abstand der Sensoren zueinander, daß jede Mündung zumindest von einem Sensor erfaßt wird. Dadurch, daß alle Flaschenmündungen, die unter einer solchen Sensorleiste durchlaufen, gezählt werden, kann durch eine Auswerteinheit nicht nur die Fla­ schenmenge erfaßt werden, sondern auch die Zählfrequenz als Wert für den Durchfluß des Flaschenstromes. Für die so erfaßten Daten spielt es keine Rolle, in welcher Anordnung die Flaschen auf einem gefüllten Transporteur stehen. Auch lose und chaotisch durchlaufende Flaschen werden in Menge und Frequenz stets aktuell erkannt. Da nur die tatsächlich die Meßstelle durchlaufende Flaschen­ menge und deren Frequenz eine auswertbare Beurteilung des Förderstromes zu­ lassen, dient die tatsächliche Transporteurgeschwindigkeit nur als Einflußgröße auf die auf dem Transporteur befindlichen Flaschen und kann auch den Erfordernissen bei sich änderndem Schlupf automatisch angepaßt werden.

Darüber hinaus kann durch eine entsprechende Auswerteinheit, die aktuelle sich jeweils zwischen zwei Meßstellen befindliche Flaschenmenge, als zusätzlicher Wert für die Regelung mehrerer nacheinander angeordneter Transporteure genutzt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn aus Staudruckgründen auf ei­ nem Transporteur nur eine bestimmte Flaschenmenge gewünscht wird. Durch die vorstehend beschriebene Erfassung und Auswertung der aktuellen Flaschen­ ströme und Flaschenmengen auf den nacheinander angeordneten Transporteuren läßt sich jeder gewünschte Regelzustand erreichen, indem durch Veränderung der einzelnen Transporteurgeschwindigkeiten von Null bis Maximum sowohl der je­ weils erforderliche Förderstrom optimal durchgesetzt werden kann als auch eine zur Pufferung erforderliche Flaschenmenge auf dem jeweiligen Anlagenabschnitt ansammelbar ist. Dies hat gegenüber den bekannten Einrichtungen den zusätzli­ chen Vorteil, daß auch auf den gesamten Transportanlagen zwischen Bearbei­ tungsmaschinen der aktuelle Zustand bekannt ist und somit auch eine Optimierung der Geschwindigkeit der Bearbeitungsmaschinen erlaubt.

Durch Erfassung des Förderstromes durch Sensorleisten, welche sich vorzugsweise jeweils an der Auslaufseite jedes Transporteurs befinden, wird der auf den nachfolgenden Transporteur abgegebene Flaschenstrom in Menge und Frequenz erfaßt und sowohl Menge als auch Förderzustand zwischen zwei nacheinander angeordneten Meßstellen gemessen. Durch Anpassung der jeweiligen Transporteurgeschwindigkeiten kann nun mittels entsprechender Regelkriterien auch die Förderstromdichte auf dem jeweiligen Förderabschnitt beeinflußt werden, was den Anforderungen auf möglichst staudruckarmen Flaschentransport am besten entspricht. Insbesondere vor Flaschenumverteilungen, zum Beispiel vor Flaschenaufteilvorrichtungen, ist der Zustand der Flaschendichte am zufördernden Transporteur durch die beschriebene Vorgehensweise besonders gut beeinflußbar.

Zusätzlich wird durch die Erfassungsmethode die Möglichkeit geschaffen, die Breitenbelegung eines Transporteurabschnittes zusätzlich zu kontrollieren und ge­ wünschte Veränderungen über die Geschwindigkeitsregelung der Transporteure zu beeinflussen.

Anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 in Draufsicht zwei nacheinander angeordnete Transporteurabschnitte 1 und 2, mit jeweils einem zugeordneten Antrieb 3 und 4 sowie den beiden Meßleisten mit den darin angeordneten Sensoren 6 und 7 sowie die Flaschenstromanordnung auf beiden Transporteurabschnitten.

Fig. 2 schematisch in Seitenansicht die beiden nacheinander angeordneten Transporteure 1 und 2 mit den angetriebenen Wellen 3 und 4 sowie die beiden Sensorleisten 6 und 7 und die Förderrichtung mit den Flaschenmündungen 5.

Fig. 3 schematisch im Schnitt einen dieser Transporteurabschnitte mit den oben angeordneten Sensorleisten 6 und dem aktiven Schaltfeld der Sensoren 8, an welchen durchlaufende Flaschenmündungen erfaßt werden.

Fig. 4 eine Ausführungsmöglichkeit der Schaltung der nebeneinander auf einer Sensorleiste angeordneten Sensoren K1, K2, K3 . . ., mit welcher sichergestellt ist, daß gleichzeitig beaufschlagte nebeneinander liegende Sensoren gegenseitig so verriegelt werden können, daß jeweils pro Flaschenmündung nur ein Zählimpuls weitergegeben wird.

Fig. 5 schematisch eine Ausführungsmöglichkeit von jeweils zwei Zähl- und Meßeinheiten, welche ihre Werte an eine Regel- und Steuereinheit abgeben, in welcher z. B. über zusätzlich von außen einstellbare Einstellwerte die Ansteuerung der Antriebsregler für die jeweils dem Transportabschnitt zugeordneten Regler für die Antriebe angesteuert werden.

An dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel sind zur Verdeutlichung des Erfindungs­ gedankens zwei Transportbänder (1 und 2) für mehrreihigen Flaschentransport nacheinander angeordnet. Die vom Transporteur 1 geförderten Flaschen müssen die Meßstelle der Sensorleiste 6 mit einem vorgewählten Förderstrom durch­ laufen. Da wie dargestellt zum Beispiel die ankommenden Flaschen entsprechend ihrer Anordnung auf dem Transporteur eine unterschiedlich dichte Transporteur- Belegung ergeben, würden bei einer gleichbleibenden Fördergeschwindigkeit des Transporteurs die Flaschen mit einer entsprechend ihrer Förderstromdichte unter­ schiedlichen Frequenz die Meßstelle durchlaufen. Da jedoch eine vorgegebene Förderfrequenz von diesem Transporteur abgegeben bzw. gefördert werden soll, wird entsprechend der an der Meßstelle 6 gemessene Istwert mit dem Sollwert der Förder-Frequenzvorgabe ständig verglichen und die Fördergeschwindigkeit des Transporteurs jeweils unverzüglich nach oben oder unten geregelt. Durch diesen ständigen Regelungs-Vorgang der Transporteurgeschwindigkeit kann die an der Meßstelle ausgewertete Frequenz (Istwert) so lange als dem Sollwert nachge­ führte Größe dienen, bis dieser erreicht wird. Eine gewisse Trägheit der Stellglieder kann dabei durchaus hingenommen werden, da ein ständiges Pendeln um den Sollwert sich sogar zusätzlich ausgleichend auf den abgegebenen Förderstrom auswirkt.

Ist nunmehr auf dem abnehmenden Transporteur 2, der Meßstelle 7, der gleiche Sollwert vorgegeben, obwohl beispielsweise eine Verjüngung der Geländerführung die Förderstrom-Breite einengt, so wird sich analog der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise die Geschwindigkeit des Transporteurs 2 so lange nach oben regeln, bis an der Meßstelle 7 sich der gemessene Istwert auf den Vorgabewert (Sollwert) eingependelt hat. Dadurch wird eine Optimierung des Förderstromes zwi­ schen nacheinander angeordneten Transporteuren erreicht. Zusätzlich kann mittels eines Korrekturwertes die minimale und maximale Flaschenmenge zwischen den beiden Meßstellen vorgegeben werden. Je nach weiteren Steuerungsanforderun­ gen kann diese Mengenregulierung zusätzlich über eine Logikeinheit angepaßt werden, indem beispielsweise Zutransport oder Abtransport zwischen den beiden Meßstellen so lange gedrosselt bzw. erhöht wird, bis sich die gewünschte Fla­ schenmenge zwischen den beiden Meßstellen befindet. Hat sich die gewünschte Menge eingestellt, läuft der übergeordnete Regelungs-Vorgang weiter.

Wie in Fig. 2 beispielhaft dargestellt, kann die Position der Meßstellen (Sensor­ leiste 6 und 7) so gewählt werden, daß die Datenerfassung direkt am Ende des Transporteurs erfolgt oder aber in Abhängigkeit von einer nachgeordneten Funktion an einer anderen geeigneten Stelle des Transporteurs erfolgt.

Vorzugsweise sind die Sensoren in einer höhenverstellbaren Halteeinrichtung oberhalb der Flaschen so dicht nebeneinander angeordnet, daß jede Flaschen­ mündung von mindestens einem Sensor erfaßt wird. Eine exakte Anordnung der Sen­ sorreihe im rechten Winkel zur Förderrichtung ist dabei vorteilhaft aber nicht not­ wendig.

Das Ausführungsbeispiel zeigt an Hand der Fig. 3 die Anordnung der Sensoren in Reihe auf einem mehrreihigen Transporteur. Der Abstand der Sensoren 6 wird vorzugsweise so gewählt, daß jede darunter herlaufende Flaschenmündung von mindestens einem Aktivbereich 8 erfaßt wird. Bevorzugt richtet sich dieser Abstand nach dem zu erfassenden Mündungsdurchmesser. Da viele Flaschensorten zwar unterschiedliche Höhen und Körperdurchmesser bei annähernd gleicher Fla­ schenmündung aufweisen, ist bei einem Wechsel der Flaschensorte lediglich die Sensorleiste auf die neue Flaschenhöhe einzustellen. Der äußere Flaschendurch­ messer hat dabei keinen Einfluß auf das Meßverfahren, solange dieser wenigstens doppelt so groß ist als der Mündungsdurchmesser. Dadurch entfallen bei einem Wechsel der Flaschensorte aufwendige Umstellungen oder gar der Austausch der Sensorleiste bzw. der Sensoren.

Da normalerweise bei ungeordneten mehrreihigen Flaschenströmen die Durch­ laufposition der Flaschenmündung beliebig sein kann, ist der Sensorabstand so gewählt, daß in jeder Durchlaufposition mindestens ein Sensorfeld 8 von einer Mündung durchlaufen wird. Wie in Fig. 4 beispielhaft dargestellt, wird ein durch die gleiche Flaschenmündung aktivierter benachbarter Sensor automatisch durch den zuerst angesprochenen Sensor in seiner Schaltwirkung blockiert, und zwar so lange, bis beide Sensoren frei werden. Der zuerst aktivierte Sensor gibt den Zählimpuls für diese Flaschenmündung an die Steuerung weiter. Wird beispielsweise der Sensor K2 zuerst und anschließend der Sensor K3 durch die gleiche Mündung aktiviert, so kann das Zählrelais 3a keinen Zählimpuls abgeben, da inzwischen beide Nachbarrelais mittels der beispielhaft dargestellten Schaltung blockiert sind und der zusätzlich aktivierte Sensor anschließend diese Blockade erhält, bis er selbst wieder frei geworden ist. Zusätzlich ist eine Schaltung (nicht dargestellt) möglich, die bei zufällig zwei gleichzeitig aktivierten benachbarten Sensoren nur einen Zählimpuls ermöglicht, bis beide Sensoren wieder frei sind.

Da über die Erfassung der Sensorleisten (Zählung der Flaschen und Messung der Frequenz) eine Auswertung der Zählimpulse erforderlich wird, werden diese Zählimpulse pro Meßstelle beispielsweise einer der jeweiligen Sensorleiste zuge­ ordneten Auswerteinheit zugeführt (Zähler Meßleiste 1 und Zähler Meßleiste 2) und an eine Regel- und Steuereinheit weitergeleitet. In dieser Regel- und Steuereinheit werden die jeweiligen Istwerte mit den vorgegebenen (oder eben­ falls variablen) Sollwerten verglichen und je nach vorgegebenem Programm unter zusätzliche Auswertung der Einstellwerte aus der Überlagerten Steuerung zu Steuersignalen für die Regler der Transporteurantriebe (Regler Antrieb 1 und Regler Antrieb 2) wie beispielhaft und schematisch in Fig. 5 dargestellt verarbeitet.

Durch entsprechende Kombinationen von Meßstellen, Auswertungen der durch­ laufenden Mengen und der Frequenz sowie zusätzliche Auswertung einzelner Sensoren (z. B. der äußeren Sensoren einer Sensorleiste) kann soweit erforder­ lich auch der Breitenstrom der Flaschen auf einem Transporteur gemessen werden, was beispielsweise bei Verengungen auf nachfolgenden Transporteuren vorteilhaft sein kann.

Claims (7)

1. Verfahren und Vorrichtung zum Messen und Regeln von Behälterströmen in Transportanlagen mit ein- und mehrreihigen, regelbaren Behältertransporteuren, dadurch gekennzeichnet, daß an den Transporteuren oberhalb der transportierten Behälter auf vorzugsweise jedem zu steuernden Transporteur mindestens eine Reihe von Sensoren angeordnet sind, welche in ihrem Abstand zueinander so positioniert sind, daß jede darunter durchlaufende Flaschenmündung unabhängig von ihrer Durchlaufposition von mindestens einem Sensor erfaßt wird und nur einen Zählimpuls pro Mündung auslöst und somit alle, die Meßstelle durchlaufenden Flaschen sowohl gezählt werden als auch die Frequenz des Flaschenstromes erfaßt wird und der gemessene Frequenzwert den aktuellen Förderstromzustand auf dem Transportabschnitt darstellt und dabei sowohl dichte als auch aufgelockerte Flaschenströme im Ergebnis des tatsächlichen Flaschendurchsatzes gemessen werden und unabhängig von einem Schlupf die Flaschengeschwin­ digkeit gemessen werden kann, um festgelegte Grenzwerte einzuhalten.

2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ak­ tivierung eines benachbarten Sensors durch die gleiche Flaschenmündung dieser durch entsprechende Verriegelung selbst keinen Zählimpuls abgeben kann, bis diese Flaschenmündung seinen Schaltbereich verlassen hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch entspre­ chenden Soll-und Istwert-Vergleich die Antriebsteuerung des Transporteurantriebes bedarfsgemäß regelt, bis der Istwert dem Sollwert nachgeführt ist und diese Regelung auch bei Veränderungen des Sollwertes durch eine übergeordnete Steuerungsebene ständig nachgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß nachein­ ander angeordnete Transporteure einer Anlage mit entsprechenden Meßstellen und Regelantrieben ausgestattet sind und die erfaßten Daten der Meßstellen einem Steuerungsprogramm zur Verfügung stellen, welches aufgrund der so erfaßten Tranportstromzustände die einzelnen Transporteurgeschwindigkeiten bedarfsgerecht anpaßt.

5. Verfahren und Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeich­ net, daß einstellbar oder programmgesteuert die auf den einzelnen Transporteuren sich zwischen den Meßstellen befindliche Behältermenge zusätzlich über Beein­ flussung der einzelnen Transporteurgeschwindigkeiten geregelt wird.

6. Verfahren und Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Meßstelle auf einem einreihigen Transporteur vor einer Bearbei­ tungsmaschine die Abnahmefrequenz dieser Maschine erfaßt und dieser Wert als Sollwertvorgabe für die vorgeschalteten Transporteure vorzugsweise über programmgesteuerte Parameter dient und deren Materialfluß auf den Abnahmebe­ darf einstellt.

7. Verfahren und Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Meßstelle auf einem einreihigen Transporteur nach einer Bearbei­ tungsmaschine die Abgabefrequenz erfaßt und über eine Programmsteuerung die nachgeschalteten Transporteure unter Berücksichtung des aktuellen Füllzustandes ihre Transportgeschwindigkeiten angepaßt wird.