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BEREICH DER ERFINDUNG,
VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Unter
35 USC, § 120,
wird gegenüber
der US-Anmeldung mit dem Titel „SOFT BUFFERING CONVEYOR SYSTEM", angemeldet am 5.
September 1997, Serien-Nr. 08/924.294, Priorität beansprucht.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Transportanlagen der Fördererart
für Werkstoffe,
Werkstücke oder
andere derartigen Artikel von Station zu Station (wobei die Stationen
Arbeitsplätze
oder andere Meilensteinpunkte sind) und wo die Erzeugung von Schwebstoffen
für die
Konformität
mit „Reinraum"-Vorschriften minimiert
ist und die transportierten Artikel im Wesentlichen unabhängig transportiert werden.
Diese Erfindung ist mit dem US-Patent Nr. 4.793.262 ('262) derselben Zessionarin
eng verwandt.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Das
Patent '262 sieht
eine Förderanlage
vor und lehrt diese, bei der die transportierten Artikel sanft aneinander
stoßen.
Anstatt aber das physisch angetriebene Band oder Antriebsrad an
dem Artikel schleifen zu lassen, wobei durch den Schlupf notwendigerweise
Staub oder Schwebstoffe erzeugt würden, sieht die im Patent '262 beschriebene
Anlage den magnetischen Schlupf einer Hysteresekupplung vor. In
einer Ausgestaltung hält
eine kontrollierte Schrittvorrichtung die Vorwärtsbewegung eines Artikels
auf dem Förderer
an und der magnetische Schlupf findet im Antrieb des Förderers
statt. Der magnetische Schlupf erzeugt weder Staub noch Schwebstoffe.
Nachfolgende Artikel hinter dem angehaltenen Artikel können sich
aber dahinter anstauen. In der Praxis können die beförderten
Artikel Paletten, Kassetten oder Behälter sein, die Werkstücke tragen. In
einigen Anwendungen kann das Werkstück selbst ohne einen solchen
Träger
transportiert werden.
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Ein
Vorteil der mit '262
patentierten Anlage ist die asynchrone oder unabhängige Beförderungsweise
der beförderten
Artikel. Der Beförderungsweg ist
in Abschnitte segmentiert, die unabhängig angetrieben werden. Wenn
ein Artikel auf einem Abschnitt angehalten wird, befördern die
vorhergehenden Abschnitte jeden nachfolgenden Artikel weiter, bis
es eine lückenlose
ununterbrochene Reihe von Artikeln gibt. Artikel vor einem angehaltenen
Artikel laufen ungeachtet der aufgereihten Anordnung hinter ihm
weiter. Diese Betriebsart steht in direktem Gegensatz zu einem Stetigbandförderer,
bei dem Lücken
zwischen Artikeln auf dem Band verbleiben und bei dem das Anhalten
eines Artikels das Anhalten des gesamten Bands und somit aller Artikel
erfordert, sofern die Anlage das Band nicht schleifen lässt. Diese
Art von Förderanlage
ist aber für „Reinraum"-Förderer allgemein
ungeeignet.
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US
5285887 legt einen Stauförderer
mit Zonen offen. Jede Zone hat ihren eigenen unabhängig betreibbaren
Antriebsmotor, der unabhängig
von Antriebsmotoren in anderen Zonen des Förderers aktiviert werden kann.
In jeder Zone ist ein Sensor zum Erfassen des Fehlens/Vorhandenseins
einer Ladung bereitgestellt. In jeder Zone ist ein Steuerkreis bereitgestellt
und kann betrieben werden, um eine erste Zone, in der eine Ladung
vorhanden ist, und die unmittelbar angrenzende Zone in Stromabwärtsrichtung
zu betätigen,
wenn eine Ladung in der ersten Zone vorhanden ist und in der unmittelbar
angrenzenden Zone in Stromabwärtsrichtung
keine Ladung vorhanden ist.
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Die
vorliegende Erfindung weist einen alternativen Ansatz für derartiges
selektives Anhalten von Artikeln und Stauen von aufeinanderfolgenden
angehaltenen Artikeln auf.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das physische Anstoßen aufeinanderfolgender transportierter
Artikel auszuschließen.
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Es
ist noch eine Aufgabe der Erfindung, eine weitere Verbesserung beim
Verhindern der Staub- oder Schwebstoffbildung, während Artikel physisch von
Station zu Station bewegt werden, bereitzustellen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Förderanlage bereitzustellen,
bei der diverse Artikel am Förderweg
entlang selektiv angehalten und weiterbewegt werden und kontrolliert
selektiv angehalten und gestaut werden.
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Es
ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Förderanlage
mit immanenten Stelleinrichtungen sowie externen automatischen oder
manuellen Stelleinrichtungen bereitzustellen. Eine verwandte Aufgabe
der Erfindung ist die Bereitstellung einer Anlage, bei der die Artikelpositionen
jeweils entweder lokal, wobei mit jedem der aufeinanderfolgenden
Abschnitte des Förderwegs
verwandte Stelleinrichtungen miteinander kommunizieren, oder universal,
wobei mit allen Abschnitten des Förderwegs verwandte Stelleinrichtungen
entweder direkt oder über einen
Universalserver miteinander kommunizieren, gesteuert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorhergehenden Aufgaben werden in einer Förderanlage zum Befördern von
Artikeln entlang einem in diskrete Abschnitte unterteilten Weg,
bei der das Befördern
logisch gesteuert wird, erfüllt.
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Nach
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Förderanlage
für Reinraumumgebungen
nach Anspruch 1 vorgesehen.
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Asynchrones
sanftes Fördern
ermöglicht
einen Prozess zum Bewegen von Artikeln unabhängig voneinander und zum ruhigen
Anfahren und Anhalten der Artikel. Eine Wirkung des derartigen Bewegens
von Artikeln ist, dass sie durch Steuern des Förderers am Aneinanderstoßen gehindert
werden können.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung stellt die Verwendung von Sensoren
zum Erfassen der Position von Artikeln auf dem Förderer und magnetischen Hystereseantrieben,
wie im Patent '262
beschrieben, die Mechanismen für
einen sanft gepufferten Asynchronförderer bereit. Der Förderer kann
in Abschnitte unterteilt sein mit Sensoren an jedem Abschnitt. Der Antrieb
für jeden
Abschnitt und die Sensoren für
jeden Abschnitt des Förderers
können
so betrieben werden, dass jeder Abschnitt von nur einem Artikel besetzt
werden kann. Wenn ein Artikel einen bestimmten Abschnitt besetzt,
wird der Antrieb für
den vorhergehenden Abschnitt angehalten, wenn ein Artikel diesen
vorhergehenden Abschnitt besetzt. In einer bevorzugten Ausgestaltung
kann dies ein einzelnes Relais sein, das durch das Erkennen des
Artikels an dem bestimmten Abschnitt aktiviert wird und dann, wenn
es so aktiviert wurde, die Stromversorgung zum Antrieb des vorhergehenden
Abschnitts unterbricht. Der Hystereseantrieb sorgt inhärent für ein ruhiges
Anhalten, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. Wenn transportierte
Artikel auf Abschnitten eines Asynchronförderers erfasst werden, ist sanftes
Puffern durch Steuern des Anhaltens (und Anfahrens) der Antriebe
mit bekannten Verfahren immanent. Beispielsweise ergibt die Verwendung
des magnetischen Hysteresesystems inhärentes ruhiges Anhalten und
bekannte Antriebsmethoden für
Schrittmotoren oder Servomotoren bewirken ähnliches kontrolliertes Anhalten.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Förderanlage einen optischen
Sensor haben, der zum Erkennen des Fehlens oder Vorhandenseins eines
Artikels auf einem Abschnitt entlang des Wegs positioniert ist.
Der Sensor kann über
den Weg angeordnet sein, um das Vorhandensein oder Fehlen eines
Trägers
oder Behälters
für einen
Artikel oder ein Werkstück
auf einem Träger
oder in einem Behälter, falls
zutreffend, oder einen Signalmerkerteil eines Artikels oder Trägers, falls
zutreffend, der/das sich den Weg entlang bewegt, zu erkennen. In
einer Ausgestaltung unterbricht der transportierte Artikel oder
ein Teil von ihm einen optischen, akustischen oder anderen Strahlungsenergiestrahl
zwischen einer Quelle und einem Sensor oder der Artikel oder ein
Teil von ihm kann einen Strahl aus einer Quelle zu einem Sensor
reflektieren. Andere Eigenschaften oder Parameter (z. B. Artikelhöhe, Ausrichtung,
Konfiguration, Gewicht, Magnetismus, elektrische Eigenschaften usw.)
können
mit spezifischen erkannt werden [sic]. Beispielsweise kann in einer
bevorzugten Ausgestaltung ein magnetischer Sensor vorteilhaft zum Erkennen
des Vorhandenseins oder Fehlens eines Eisenwerkstücks verwendet
werden. Anstatt Strahlen können
Strahlungsenergiewellenformen oder elektrische Ladung zum Erkennen
verwendet werden (Störmuster,
kapazitive oder Potentialgefälle,
variierender elektrischer Strom, Beugung, Gegen-EMK usw.).
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Wenn
ein Artikel entlang einem Fördererwegabschnitt
zuerst erkannt wird und ein weiterer Artikel auf dem nächsten darauf
folgenden angrenzenden Abschnitt ist, kann die Anlage bestimmen,
dass letzterer Abschnitt angehalten werden sollte, um einen unerwünschten
Stau zu vermeiden. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Controller
oder Computersystem bereitgestellt, um die Sensorausgaben zu empfangen,
die logische Bestimmung zum Anhalten eines Abschnitts zu treffen
und dann den Motor für diesen
Abschnitt kontrolliert anzuhalten, wie in der Technik bekannt ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Kommunikation zwischen
benachbarten Abschnitten für
das Anhalten und Anfahren des Förderers
lokal sein oder es kann ein mehr universaler Controller verwendet
werden. Unter Verwendung derartiger Systeme können die Positionen der Artikel auf
dem Förderer
je nachdem, was die Anwendung zulässt oder erfordert, gesteuert
werden. Wenn der Antrieb aus einem Elektromotor und einer Hysteresekupplung
gebildet ist, wie im Patent '262,
hält das Aussetzen
des Antriebs vom Motor die Anlage an und über die Hysteresekupplung kommen
der Abschnitt und der Artikel ruhig zum Stillstand. Derartiges Anhalten
verhindert inhärent Zusammenstöße. Ein
Schrittmotorantrieb, wobei zum Erkennen der transportierten Artikel
Sensoren verwendet werden, kann ähnlich
wie die gerade beschriebene Hysteresekupplungsanlage betrieben werden,
einschließlich dem
Ausschließen
des Anstoßens
der transportierten Artikel. Wenn der Antriebsmotor ein Schrittmotor ist,
gibt es bekannte Verfahren zum rampenförmigen Reduzieren der stattfindenden
Antriebsschritte zum ruhigen Anhalten der Bewegung des transportierten Artikels.
Desgleichen gibt es, wenn die Bewegung wieder aufgenommen werden
soll, bekannte Verfahren zum ruhigen Anfahren der Anlage durch ein
rampenförmiges
Ansteigenlassen der Ansteuersignale zu einem Schrittmotor, um die
Bewegung ruhig wieder zu beginnen. Dies kann zusätzlich zu oder anstelle der
Verwendung einer Hysteresekupplung wie oben beschrieben durchgeführt werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung können anstelle von Schrittmotoren
Servomotoren verwendet werden. In der Technik ist das ruhige Starten
oder Anhalten dieser Motorenarten bekannt. Im typischen Fall wird,
wie in der Technik bekannt ist, ein Rückführungsmechanismus im Servomotor-Controllerantrieb
zum Steuern oder Stellen der Motoren im Verhältnis zu einem Parameter eingesetzt.
In dem System wird ein Fehlersignal erzeugt und kann für Erkennungszwecke
verfügbar
gemacht werden. In dieser bevorzugten Ausgestaltung kann das Fehlersignal
erfasst werden, um zu erkennen, wenn ein Artikel gerade auf den
Wegabschnitt gesetzt oder heruntergenommen wurde. Diese Erkennung
ist in der Technik gut bekannt und äquivalent zur Verwendung diskreter
Sensoren mit der Ausnahme, dass der Sensor angeordnet werden kann,
um anzuzeigen, wo auf dem Abschnitt sich ein Artikel befindet. Im
Gegensatz dazu kann die Lage bei einem Gegen-EMK-Detektionssystem
(EMK: elektromotorische Kraft) nur geschätzt werden. Andere Parameter
des Servomotors können
erkannt werden, einschließlich
von Gegen-EMK und Ansteuerungsstrom, aber nicht darauf begrenzt.
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Die
erfindungsgemäße Anlage
kann zum Bewegen von Artikeln bidirektional am Fördererweg entlang gestaltet
sein. In diesem Fall können
zusätzliche
Sensoren verwendet werden, um zu bestimmen, wann ein Artikel zum
Bewegen an einem Abschnitt entlang oder von einem Abschnitt zum
nächsten
Abschnitt in einer beliebigen Richtung bereit ist.
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Andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile gehen aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltungen davon in Verbindung
mit den Begleitzeichnungen hervor. Dabei zeigt:
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ein
Blockdiagramm/-schaltbild einer bevorzugten Ausgestaltung der Förderanlage
der vorliegenden Erfindung,
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2 ein
Blockdiagramm eines bevorzugten Controllers in zwei Betriebszuständen,
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3A und 3B jeweils
eine Seitenansicht (Teilschnitt) einer Zwei-Merker-Sensorvorrichtung
in zwei Betriebszuständen
und
-
4 eine
schematische Darstellung einer Förderanlage
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung, die den Sensor der 3A und 3B enthält,
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5 eine
schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Förderanlage
vom Stand der Technik,
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6 eine
schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine erfindungsgemäße Förderanlage,
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7 eine
schematische Darstellung eines Antriebsrads der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER
AUSGESTALTUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung behandelt das Transportieren in „Reinräumen", wo die Bildung
von Schwebstoffen aus Reibungs- oder anderen Quellen nicht toleriert
werden kann. Es ist auch wichtig, dass von den transportierten Artikeln
erfahrene Schwingungen und Beschleunigungen minimiert werden. Daher
wird physisches Anstoßen
von transportierten Artikeln verhindert und ruhiges Anfahren und
Anhalten von transportierten Artikeln erfordert (Schwingungen verursachen
ebenfalls Schwebstoffe).
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Um
diese Ziele zu erreichen, wird erstens eine mechanische Anlage mit
spezifischen wichtigen Merkmalen verwendet. Zu diesen Merkmalen
zählen:
- (1) Eine Anordnung von Rollen (Mitläuferrädern), die
sehr geringen Widerstand gegen Bewegung in der Laufrichtung (vorwärts und
rückwärts) bieten. Dies
erlaubt eine Trägerbewegung
mit minimaler Kraft.
- (2) Ein Horizontalführungsverfahren,
um die Träger
auf den Fördererrädern im
Rollen zu halten, ohne Reibung oder Schwebstoffe zu verursachen. Traditionell
wird dies dadurch erreicht, dass das Teil an Festführungen
(wie in 5 der Zeichnungen gezeigt und
unten besprochen) entlang gleiten kann. In einer Ausgestaltung der
vorliegenden Erfindung wird dies mit einem abgeschrägten Mitläuferrad 45 erreicht
(wie in 6 der Zeichnungen gezeigt und
unten besprochen wird). Dies verursacht geringe Teilchenerzeugung
oder Reibung.
- (3) Die Mitläuferräder haben
die Aufgabe, das Trägergewicht
zu tragen und es den Förderer
entlang nur zu führen.
- (4) Unabhängige
Antriebsräder 80 sind
bereitgestellt, die kein Gewicht tragen und keine Führung bereitstellen,
sondern nur für
Vorwärts-
(oder Rückwärts-) kraft
zum Antreiben des Trägers
entlang dem Förderer
sorgen.
- (5) Diese Antriebsräder
haben einen zusammendrückbaren
Antriebsring 86 starker Reibung, der mit dem transportierten
Träger 44 in
Kontakt kommt (wie in 7 der Zeichnungen gezeigt und unten
besprochen wird).
- (6) Folgendes sind drei Parameter, die eingestellt werden können, um
die Anlage auf den Träger „abzustimmen":
- (a) der Härtemesser-Parameter
des Antriebsrings 86,
- (b) der Höhenversatz
zwischen der Antriebsringoberfläche
und der Mitläuferradoberfläche (maximales
Zusammendrücken
des Antriebsrings) und
- (c) die Schlupfkraft der Hysteresekupplung zwischen der Motorwelle
und dem Antriebsrad.
- (7) Es gibt Parameter, die so eingestellt sein müssen, dass
Folgendes zutrifft:
- (a) Ein Träger
mit Mindestgewicht drückt
den Antriebsring ganz zusammen, sodass die Mitläuferräder allein den den Träger tragen.
Andernfalls wird beim Prellen des Trägers über jedes Antriebsrad eine
holprige Fahrt erzeugt.
- (b) Die Reibungskraft zwischen dem Antriebsring und dem Träger reicht
aus, um einen Träger
mit maximalem Gewicht anzutreiben. Andernfalls könnten schwere Träger steckenbleiben.
- (c) Die Schlupfkraft der Hysteresekupplung muss auf weniger
als die Reibungskraft zwischen dem Antriebsring und dem Träger mit
Mindestgewicht eingestellt sein. Andernfalls bewirkt das Ein- und Ausschalten
des Motors, dass das Antriebsrad beim Beschleunigen des Trägers auf
Betriebsgeschwindigkeit unter dem Träger schlüpft. Dies erzeugt Teilchen,
die in einem Reinraum nicht akzeptabel sind. Die Hysteresekupplung
(Patent '262) lässt zu,
dass diese Kraft begrenzt wird, wodurch der Träger ruhig und ohne Antriebsradschlupf
auf Betriebsgeschwindigkeit beschleunigt werden kann; und:
- (d) Die in „c" oben ermittelte
Kraft begrenzt das Höchstgewicht
eines Trägers,
der in der gleichen Anlage befördert
werden kann, weil sie die Beschleunigung begrenzt. Das Auswählen von
Parametern, die die Breite dieses Fensters maximieren, und das Zentrieren
dieses Fensters auf den Bereich erwarteter Trägergewichte ist einer der Entwurfsschritte.
In einer weiteren Entwicklung der vorliegenden Erfindung gibt es
die Steuerung der Motorbewegung, um die Hysteresekupplung zu eliminieren.
In dieser Anordnung ist die auf das Antriebsrad ausgeübte maximale
Kraft nicht begrenzt, aber die Beschleunigungsrate des Motors wird
so geregelt, dass die Möglichkeit
von Antriebsradschlupf an einem Träger verhindert wird. Außerdem kann
das in (d) oben beschriebene Entwurfsfenster breiter (weniger streng)
sein, da die Beschleunigung anstatt der Kraft gesteuert wird. In
dieser Entwicklung wären
die oben erwähnten
Parameter wie folgt festgelegt:
- (a) Ein Träger
mit Mindestgewicht drückt
den Antriebsring ganz zusammen, sodass die Mitläuferräder allein den Träger tragen.
Andernfalls wird beim Prellen des Trägers über jedes Antriebsrad eine
holprige Fahrt erzeugt.
- (b) Die Reibungskraft zwischen dem Antriebsring und dem Träger muss
ausreichen, um den Träger mit
Höchstgewicht
anzutreiben. Andernfalls werden schwere Träger sehr langsam beschleunigt.
- (c) Die Motorbeschleunigungs- und -verlangsamungsprofile sind
so eingestellt, dass die zum Beschleunigen oder Verlangsamen des
Trägers
erforderliche Kraft (F = ma) kleiner als die Reibungskraft in (b)
ist. Die maximale Beschleunigung des Motors ist daher allgemein
durch (Reibungskraft)/(Trägermasse)
des Trägers
maximaler Masse begrenzt.
- (d) Solange, bei oben begrenzter „a" (Beschleunigung), das Verringern von „m" die Reibungskraft
F nicht um mehr als „ma" verringert, können sehr leichte
Träger
befördert
werden. Dies macht das Entwurfsfenster dann weniger streng als im
Fall des Ein/Aus-gesteuerten Motors und der Hysteresekupplung; und:
- (e) Außerdem
ist der Beschleunigungsparameter eine Softwareeinstellung, die nach
der Anlageninstallation kostenfrei geändert werden kann. Das Ändern der
Schlupfkraft der Hysteresekupplungen erfordert aber, dass die Kupplungen
ersetzt werden, eine teuere Alternative.
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Das
Verfahren des Steuerns des Motors in der obigen Entwicklung wird
dann wichtig. Die folgenden Punkte müssen berücksichtigt werden:
- (1) Die Motorbeschleunigungen müssen auf weniger als (Reibungskraft)/(Trägermasse)
begrenzt sein, wie oben beschrieben. In einer Ausführung bewirkt
die Verwendung eines S-Kurven-Beschleunigungs-/Verlangsamungsprofil mit Begrenzungen
wie oben beschrieben dies. Dies wird durch das Antreiben jeder Sanftpufferzone
mit einem lokalen Mikrocontroller ausgeführt.
- (2) Die Motoren von benachbarten (separt gesteuerten) Zonen
müssen
synchronisiert sein, sodass sich die Motoren während des Trägertransfers
mit identischer Drehzahl drehen. Dies ist eine Voraussetzung, da
die Motorbeabstandung kleiner als die Trägerlänge sein muss. Dies erzeugt
eine Zeitperiode, wenn der Träger
von Motoren von zwei separaten Zonen angetrieben wird. Wenn diese
Motoren nicht mit identischer Drehzahl laufen, dann kommt es zwischen
dem Antriebsring und dem Träger
von einem der Räder
zu Schlupf. Dieser Schlupf könnte
durch die Anwendung der Hysteresekupplung eliminiert werden, wobei
dies aber seinen Preis hat. In dieser Ausführung eliminiert vielmehr das
Synchronisieren der Motordrehzahl während der Übergabe den Schlupf. Dies wird
durch die Verwendung von verteilten lokalen intelligenten Controllern
erreicht, die miteinander über
ein lokales Netzwerk vernetzt sind (im Besonderen ist dies in einer
Ausführung
ein CAN-Bus (Controller Area Network), der ein serieller Zweidrahtbus
ist); und:
- (3) Die Motoren müssen
während
Beschleunigung und normalem Betrieb ruhig laufen, und zwar aus zwei
Gründen.
Erstens werden Motorschwingungen auf den Träger übertragen, was minimiert sein
sollte. Zweitens verursachen kleine Schwingungen im Motorantriebsrad
Schlupf (vor und zurück)
des Antriebsrings gegen den Träger. Dies
erzeugt Teilchen. Daher wird in einer Ausführung ein Mikro-Schrittmotortreiber
verwendet, der den verwendeten Schrittmotor in Mikroschritten schaltet.
Die Verwendung von Schrittmotoren ohne die Verwendung von Mikroschrittschalten verursacht
Probleme bezüglich
der Schwingungs- und Teilchenerzeugung, besonders bei niedriger Geschwindigkeit
oder während
der Beschleunigung oder der Verlangsamung zum Stillstand.
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Punkt
(2) oben erlaubt eine hohe Transfergeschwindigkeit; ohne eine solche
Synchronisierung sind die Geschwindigkeiten begrenzt, da die Beschleunigung
innerhalb einer Zone stattfinden muss.
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5 zeigt
eine Förderanlage
vom Stand der Technik, die Träger 22 zeigt,
die sich zwischen festen Führungen 24 befinden
und auf Rollen 26 bewegen.
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6 zeigt
einen Förderer
der vorliegenden Erfindung, bei dem sich Träger oder Paletten 44 auf Mitläuferrollen 45 bewegen,
die einen zylindrischen Abschnitt 46 und einen konischen
Abschnitt 47 haben. Die Träger 44 reiten auf
den zylindrischen Abschnitten 46 der Mitläuferrollen 45 und
werden auf Grund des Winkels 48 des konischen Abschnitts 47 auf
den zylindrischen Abschnitten 46 gehalten. Dies trägt zum Verhindern
der Bildung von Schwebstoffen durch Reiben der Träger an Führungen
bei, wie es beim Stand der Technik der in 5 gezeigten
Art stattfindet. Es wurde festgestellt, dass bei Verwendung höherer Geschwindigkeiten
der vorliegenden Erfindung ein Winkel 48 von 10 bis 40
Grad die besten Ergebnisse liefert.
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7 zeigt
die Antriebsrollen 80, die eine Rollenachse 82 haben,
mit einem Tragabschnitt 84 und einem den Tragabschnitt
umgebenden zusammendrückbaren
Antriebsring 86. Die Funktion des Antriebsrings 86 wird
oben erläutert.
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1 zeigt
eine bevorzugte Ausgestaltung der Anlage der vorliegenden Erfindung
in Blockdiagrammform, umfassend einen in Zonen (Z1, Z2 ... Z6) unterteilten
Förderer
mit einem Antriebssystem für
das Bewegen von Artikeln 2A, 2B, 2C und 2D in Richtung
des Pfeils 4. Artikel 2D ist am ganz rechten Ende
des Förderers,
in Zone Z6, positioniert. Ein optischer Detektor 8 ist
positioniert, um das Vorhandensein von Artikel 2D zu erkennen,
und sendet in Reaktion darauf ein Sperrsignal 10 zurück zum Antriebssystem 12 für Zone Z5.
Dies bewirkt das Anhalten des Antriebs 12, was gewährleistet,
dass der Artikel 2C nicht in die Zone Z6 fährt und
Artikel 2D zu nahe kommt. Der Sensor 14 in Zone
Z5 sendet ein Sperrsignal 16 zurück zum Antrieb für Z4, das
verhindert, dass der Antrieb von Z4 einen Artikel in Z5 befördert. Im
tatsächlichen
Fall in 1 erkennt der Sensor 18,
da sich in Z4 kein Artikel befindet, keinen Artikel und die aktive
Sperre 30 wird an den Antrieb für Z3 gesendet. Der Z3-Antrieb
ist eingeschaltet und der Z4-Antrieb ist eingeschaltet. Der Artikel
B2 wird in die Zone Z4 hinein angetrieben, bis der Artikel 2B vom
Sensor 18 erkannt wird, was verursacht, dass der Antrieb
für Z4
anhält,
wenn die Sperre 16 von Zone Z5 her noch besteht. Auf ähnliche
Weise kommen die Artikel hintereinander in aufeinanderfolgenden
Zonen oder Abschnitten der Förderanlage
in eine Reihe. Die in 1 gezeigten Artikel sind schließlich mit
Artikel 2D in Zone Z6, Artikel 2C in Zone Z5,
Artikel 2B in Zone Z4 und Artikel 2A in Zone Z3
positioniert. Der Anlagenentwickler kann die Artikel auf jede beliebige
andere Position auf dem Förderer
platzieren, nach Ermessen des Entwicklers.
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In 1 kann
die Steuerlogik wie oben beschrieben lokal zwischen benachbarten
Abschnitten entlang dem Förderweg
sein, ohne dass eine andere Steuerung zwischen den Zonen benötigt wird.
Die Steuerlogik ist wie folgt: wenn sich ein Artikel auf einem bestimmten
Abschnitt befindet, wird ein Sperrsignal zum vorhergehenden Abschnitt
gesendet; wenn sich ein Artikel auf dem vorhergehenden Abschnitt befindet,
ist der Antrieb für
den vorhergehenden Abschnitt ausgeschaltet. Dies kann als eine logische „Und"-Bedingung angegeben
werden. Das heißt: wenn
sich auf dem nächsten
Abschnitt und auch dem unmittelbaren Abschnitt Artikel befinden,
wird der Antrieb des unmittelbaren Abschnitts abgestellt oder ausgeschaltet.
Wenn es bidirektionalen Antrieb geben sollte, wären zusätzliche Sensoren am anderen Ende
jedes Abschnitts positioniert, z. B. 8A und 14A. Diese
Sensoren würden
Artikel erkennen, die sich in der zu Pfeil 4 entgegengesetzten
Richtung von einem Abschnitt zum nächsten benachbarten Abschnitt
bewegen. Außerdem
müssen
alle Sperrsignale in beide Richtungen gesendet werden können, wie
durch den Pfeil 21 angedeutet wird. Der Betrieb des bidirektionalen
Antriebs kann wie oben beschrieben unkompliziert ausgeführt werden.
An den Enden des Förderwegs
müssen
externe Vorrichtungen mit den beiden Endabschnitten des Förderers
zum Be- und Entladen der transportierten Artikel in Übereinstimmung
mit dem gesteuerten Förderer
kommunizieren.
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Wenn
die Sensoren 8, 8A, 14 usw. in 1 nicht
beachtet werden, kann das Entdecken von Fehlersignalen, Gegen-EMK
(elektromotorische Kraft), Ansteuerungsstrom oder Geschwindigkeitsrückführung der
Motorantriebsanordnungen als Sensorsignale (ähnlich der Verwendung der physikalischen Sensoren
oben) zum asynchronen Steuern des Flusses und der Lage von Artikeln
auf dem Förderer
ohne Zusammenstoßen
der Artikel miteinander verwendet werden. Die Sperrsignale würden wie
in 1 gezeigt von einem Abschnitt zum vorhergehenden
Abschnitt erzeugt. Eine bevorzugte Ausgestaltung wäre, den
Förderer
mit Gleichstrommotoren anzutreiben und diese Motoren für nominellen
Betrieb mit einer zur Laufrichtung 4 entgegengesetzten
langsamen Geschwindigkeit anzuordnen. Die Motoren werden mithilfe
von Geschwindigkeitsrückführung gesteuert,
aber in einem drehmomentbegrenzten Modus, was es erlaubt, dass das
Antriebsrad leicht zum Stillstand gebracht und in die entgegengesetzte Richtung
gezwungen werden kann. Der Betrieb ist wie folgt: Man nehme an,
dass der Antrieb für
Zone Z2 sich entgegengesetzt zum Pfeil 4 bewegt und der Antrieb
für Zone
Z1 den Artikel 2A in der Richtung des Pfeils 4 bewegt.
Wenn der Artikel 2A das Antriebsrad 20 berührt, kommt
es zu einem sofortigen Stillstand und Richtungsumkehren des Rads 20,
die Geschwindigkeitsrückführung ändert sich
drastisch. Die Änderung
der Geschwindigkeitsrückführung wird erkannt
und der Motor-Controller
treibt das Rad 20 zum Bewegen des Fördererabschnitts und des Artikels 2A in
der Richtung des Pfeils an. Wenn sich in Zone Z3 ein Artikel befindet,
wie als Artikel 2B gezeigt, hält das Sperrsignal 30 von
Zone Z3 den Antrieb für
Zone Z2 an. Der den Gleichstrommotor für Zone Z2 ansteuernde Controller
hat die Aufgabe, den Artikel ruhig anzuhalten.
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2 zeigt
einen einzelnen Controller 40, der zum Empfangen der Sensorsignale 42A, 42B und 42C von
der Förderanlage
angeordnet ist. Diese Signale sind repräsentativ für die tatsächlichen Sensoren 8, 8A, 14 usw.
oder von den erkannten Parametern von einem Servomotorantriebssystem.
Der Controller kann programmiert sein, um in Reaktion auf die erfassten
Signale Ansteuerungssignale an die Motoren auszugeben, um die Position
der Artikel wie oben beschrieben zu steuern. Der Controller 40 kann jede
beliebige erhältliche
Kombination von handelsüblichen Controllern
oder ein Personal- oder anderer kleiner oder größerer Computer sein. Der Controller 40 kann
sogar vom Förderer
abgesetzt sein und Signale über
ein Kommunikationsnetz gesendet werden. Der Betrieb ist ähnlich dem
oben beschriebenen. In einem solchen Fall können die Algorithmen ausgeführt werden,
wie in der Technik gut bekannt ist. Ein derartiger Controller kann
aber zum Durchführen
einer breiten Vielfalt von Vorgängen
zum Orten und Bewegen von Artikeln nach Bedarf der jeweiligen Anwendungen
programmiert sein.
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3A zeigt
die Teile des Zwei-Merker-Sensors einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung. Eine Palette 52 liegt auf einem
mit Gegengewicht versehenen oder unwuchtigen Mitläuferrad 50.
Die Unwucht wird erzielt, indem die am Mitläuferrad befestigte Buchse in
zwei Hälften 54A und 54B aus
verschiedenen Werkstoffen hergestellt wird, sodass eine Hälfte 54A schwerer
ist, in diesem Fall Rostfreistahl (Nirosta), und die leichtere Hälfte 54B ist
aus Kunststoff Die Unwucht kann auch durch Befestigen eines Gewichts
am Rad oder durch eine beliebige am Rad befestigte Struktur erreicht werden.
Zum Erreichen dieser Masseunwucht können auch andere bekannte Verfahren
verwendet werden. Das Mitläuferrad
wird von einem Paar Lagern 58 getragen und ist durch eine
Welle 60 starr mit einem zweiseitigen Merker 56 verbunden.
Die starre Verbindung fixiert die relative Position im Verhältnis der Merkerverlängerungen 56A oder 56B zum
unwuchtigen Rad. In dieser Ausgestaltung ist der Merker 56A angeordnet,
um an seiner untersten möglichen
Position zu sein, wenn sich der schwerere Buchsenteil 54A an
seiner untersten möglichen
Position befindet. Ein optischer Sensor 62 hat eine Aussparung 64 mit einem
optischen (Licht- oder Infrarot-)Strahl 65. Die Aussparung
ist positioniert, um den Merker 56A oder 56B den
Lichtstrahl unterbrechen zu lassen. Beim Drehen des Mitläuferrads
durch die Reibung der sich auf dem Mitläuferrad bewegenden Palette
bewegen sich die Merker in den Strahl hinein und aus ihm heraus.
Dies zeigt an, dass eine Palette auf diesem Abschnitt des Förderers
positioniert ist und sich bewegt. Wenn die Palette anhält, z. B.
auf Grund eines Sperrsignals einer Palette auf dem nächsten nachfolgenden
Abschnitt, während
sie auf dem Mitläuferrad
ist, und der Merker 56A oder 56B den optischen
Strahl 65 schneidet, bewegt der Antrieb für den Abschnitt die
Palette weit genug, um den Merker aus der Kreuzung mit dem Strahl
heraus zu drehen. In dieser Position „weiß" die Anlage, dass die Palette auf diesem Abschnitt
angehalten wurde.
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3B zeigt
das unwuchtige Mitläuferrad 50 ohne
eine das Mitläuferrad
berührende
Palette. Wenn das Mitläuferrad
sich ohne Behinderung durch eine es berührende Palette frei drehen
kann, verursacht die unwuchtige Buchse 54A, dass das Mitläuferrad
auf Grund der Schwerkraft, die die gewichtete Hälfte 54A zwingt, an
dem niedrigsten von der Konstruktion zugelassenen Punkt zu sein,
in eine Ruheposition kommt. Der Merker 56A ist direkt im
Spalt 64 des optischen Sensors 62 und unterbricht
den Strahl 65. In diesem Zustand „weiß" die Anlage, dass sich in diesem Abschnitt
des Förderers
keine Palette befindet.
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Der
Sensor 62, Bezug nehmend auf 3A, könnte ein
in der Technik bekannter mechanischer Sensor sein, einschließlich ein
mechanischer Schalter, aber nicht darauf begrenzt.
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4 zeigt
eine schematisch dargestellte Förderanlage
mit einem von den Motoren 72 im Förderwegabschnitt Zone B angetriebenen
Palettenartikel 70. Der Zwei-Merker-Sensor 74 ist an einem
nicht sichtbaren Mitläuferrad 50 hinter
dem Sensor 74 befestigt. Der Sensor 74 ist zum
Erkennen der Palette 70 positioniert, während sich die Palette in der
Laufrichtung von Pfeil 76 bewegt. Wie zu sehen ist, befindet
sich das Merkersensorende 56A nicht in der Aussparung 64 des
Sensors 74. In diesem Fall könnte die Palette angehalten
sein und die Anlage „weiß", dass die Palette
sich in Zone B befindet, da der Sensorstrahl nicht unterbrochen
ist. Wenn die Palette bei den Strahl brechendem Merker 56A (nicht
gezeigt) anhielte, würde
die Anlage die Motoren 72 antreiben, um zu bewirken, dass
sich die Palette weit genug bewegt, um den Merker 56A aus
dem Strahl herauszubewegen. Wenn sich in Zone B keine Palette befände, wäre das Mitläuferrad
zum Reagieren auf Schwerkraft frei, was verursachen würde, dass
das Mitläuferrad
seine Ruheposition mit der gewichteten Buchse an der untersten möglichen
Position finden würde.
Die Sensoranordnung 74A ist ein Beispiel. Der Merker 56A' unterbricht
den Strahl in der Aussparung 64A des optischen Sensors 62A.
In dieser Anordnung „weiß" die Anlage, dass
sich in Zone A keine Palette befindet. Eine Mitläuferradanordnung ist dargestellt, 74A', die zum Erfassen
von dem Pfeil 76 entgegengesetzter Artikelbewegung angeordnet ist.
Ein ähnlicher
Vorgang findet statt, und mit Zwei-Mitläuferrad-Sensoranordnungen in
jedem Abschnitt des Förderwegs
und mit entsprechender Steuerung wird ein bidirektionaler Förderer gebildet.
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Die
Motoren, die diese bevorzugte Ausgestaltung antreiben, können praktisch
jeder Art sein, einschließlich
des oben erwähnten
Hysterese-/Kupplungs-, Schritt- und Servomotors.
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Die
oben veranschaulichten Asynchronförderanlagen, bei denen die
Abschnittsantriebe für
den Förderer
angehalten werden können,
sorgen für Trennung
der transportierten Artikel. Zum Steuern eines derartigen Arbeitsflusses
können
externe oder interne (z. B. Geschwindigkeitsrückführung im obigen Servosystem)
Sensoren verwendet werden. Somit ist ein Folgesatz der Asynchronbeförderung
die Fähigkeit,
einen Arbeitsprozess mithilfe einer solchen Förderanlage zu puffern. Die
Trennung der transportierten Artikel ist eine Frage des Erfassens, während das
sanfte Anhalten der Artikel eine Frage der Verlangsamung des Antriebsmittels
für jeden
Artikel vor Erreichen eines vollständigen Stillstands ist. Das
Anhalten und Anfahren der verschiedenen Antriebstypen, wie oben
beschrieben, kann für
ruhiges Anfahren und Anhalten konzipiert und angeordnet sein.
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Eine
Auslegungsweise für
das ruhige Anfahren und Anhalten ist das Definieren eines Profils
für jede
Kombination von Fördergegenständen, die
vom Förderer
zu transportieren sind, bei dem das Anfahren und Anhalten auf eine
Weise geregelt wird, die jeglichen Schlupf vermeidet, der die Teilchenerzeugung
oder -bildung verursachen würde.
Beispielsweise werden die Gegenstände in einer bestimmten Fördereranordnung
von den Antriebsrädern
angetrieben und die Beschleunigung und Verlangsamung ist derart,
dass es zwischen den Antriebsrädern
und den bewegten Gegenständen
keinen Schlupf gibt.
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In
den vorliegenden Beispielen sind die bevorzugten Motoren zwar elektronische
Motoren, in anderen bevorzugten Ausgestaltungen und Anwendungen
können
aber Hydromotoren, luftangetriebene Motoren und dergleichen vorteilhaft
verwendet werden.
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Fachkundigen
Personen ist es jetzt offensichtlich, dass andere Ausgestaltungen,
Details und Verwendungen möglich
sind, die mit dem Buchstaben der vorhergehenden Offenlegung übereinstimmen
und im Umfang dieses Patentes liegen.