EP2291297A1 - Automatisierungseinheit in fördertechnischen anlagen - Google Patents
Automatisierungseinheit in fördertechnischen anlagenInfo
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- EP2291297A1 EP2291297A1 EP09765630A EP09765630A EP2291297A1 EP 2291297 A1 EP2291297 A1 EP 2291297A1 EP 09765630 A EP09765630 A EP 09765630A EP 09765630 A EP09765630 A EP 09765630A EP 2291297 A1 EP2291297 A1 EP 2291297A1
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- European Patent Office
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- data transmission
- rail
- transport unit
- power rail
- unit
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
- B60L5/005—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles without mechanical contact between the collector and the power supply line
Definitions
- the invention relates to an automation unit in conveyor systems, comprising means for transmitting energy and for data transmission between or from a stationary power rail and a mobile transport unit and means for detecting and determining the position of the mobile transport unit based on the distance traveled.
- the mobile units e.g. Transport vehicles or carriages or vehicles, on defined routes.
- the mobile units require a power supply, but on the other hand, the automation also requires very precise information about the position of the mobile unit, for which purpose corresponding data must be transmitted.
- a code bar laid parallel to the roadway of the mobile unit is available to the user as the carrier for the absolute route information. This is sensed opto-electronically by a read head, whereby a clear and exactly reproducible position can be assigned at each point of the roadway.
- Position sensing sensor systems installed on mobile units (eg encoder systems on wheels, etc.)
- the invention is therefore based on the object to provide an automation unit of the type mentioned without these disadvantages, which in addition to a greater operational and functional safety in particular allows to reduce the investment and installation costs.
- the power rail is integrated with the means for data transmission and position determination is formed, which are assigned to the mobile transport unit counterparts for energy consumption, signal / data transmission and path detection.
- a preferred embodiment of the invention provides a conductor rail provided with slider conductors and secured to a support extending parallel to the travel path of the mobile transport unit as a power rail, the housing of which has a wireless data transmission means and a path information transmitter, wherein a current collector engaging the power rail and carrying the same Transport unit is provided with a transceiver unit and a distance measuring system.
- the usually in cross-section U-shaped housing known as such busbar is at the same time formed with the relative, fixed positioning each other ensuring recordings for these functional parts.
- the thus multifunctional integrated busbar can for wireless data transmission (WLAN) and for contactless positioning according to an advantageous proposal of the invention as a wireless transmission means coaxial with the busbar leaking waveguide, as Weginformationsgeber a code rail and as a distance measuring system have a read head.
- a reading head a laser scanner can be used;
- a non-contact magnetic path measurement or an optical distance measurement can be provided.
- the position measuring system enables a position determination by absolute coding over the path of the travel path.
- the induction rail offers the advantage of a bottom-side installation of the functional parts, e.g. in the foundation below the distance of the mobile transport unit.
- Fig. 1 as a detail of a conveyor system attached to a rail carrier power rail, designed as a busbar, with all immediately integrated in the U-shaped housing of the bus bar functional means for energy and wireless data transmission and for contactless positioning and on a current collector of the mobile, not shown
- Transport unit provided counterparts, schematically in partial section;
- Fig. 2 is a schematic sketch of a conveyor system for transporting large pipes using the illustrated in Fig. 1 integrated, multifunctional power rail.
- Fig. 2 shows an example of a conveyor system 1, the transport of large pipes 2, which are fed in the direction of arrow 3 on a roller table 4 and transported away on a roller table 5 in the direction of arrow 6 after forwarding.
- movable mobile units 8 here in the form of transverse transport carriages 8a and longitudinal transport carriages 8b, are used on rails 7.
- stationary power rails 9 designed as a busbar or induction rail, the latter, for example, in the foundation laid, arranged.
- the power rails 9 are, as shown on the basis of the longitudinal carriage 8b assigned, connected via a terminal 10 with an electrical power supply.
- the power rails 9 of the transverse transport carriages 8a which are located at a distance from one another in the crossing region of the rails of the longitudinal transport carriage 8b and the transverse transport carriages 8a, are provided with an insertion funnel 11 at their mutually facing ends. This is used for threading a pantograph unit of the mobile transport units or transverse transport car 8a, each of which has two such pantograph units, one of which emerges from the power rail 9 to fulfill the transport task during the process and then has to be reintroduced in the opposite movement.
- FIG. 1 shows a power rail designed as a bus bar 12. This is stationarily attached to a rail-shaped support 13 here.
- the U-shaped housing 14 of the bus bar 12 integrally accommodates the means for transmitting energy 15, for data transmission 16 and for position determination 17.
- the energy transfer means 15 consists of on the one hand housing-side slider conductors and on the other hand, a current collector carriage 18 which is connected to the mobile transport unit 8; 8a, 8b is connected as indicated by arrow.
- the data transmission means is designed for wireless transmission as a leaky waveguide 19 arranged in the housing 14 of the bus bar 12, which communicates with an antenna 20 of the current collector carriage 18.
- the position-determining means 17 is composed of a path information transmitter 21, likewise accommodated in the housing 14 of the bus bar 12 in the form of a code rail, and of a displacement measuring system 22 associated therewith on the current collector carriage 18, e.g. a reading head or a laser scanner, together.
- conveyor system large tube direction of arrow roller table (feed) roller table (removal) arrow direction rail mobile transport unit a cross carriage b longitudinal transport carriage power rail 0 connection 1 insertion funnel 2 busbar 3 carrier 4 housing (the busbar) 5 energy transfer means 6 data transfer means (wireless) 7 position determining means (non-contact) 8 current collector carriage / Energy user9 Leaky waveguide 0 Transmitter / receiver unit (eg antenna) 1 Position information transmitter (code rail) Position measuring system (read head, laser scanner)
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Automatisierungseinheit in fördertechnischen Anlagen, umfassend Mittel zur Energieübertragung und zur Datenübertragung zwischen bzw. von einer stationären Leistungsschiene und einer bzw. auf eine mobile Transporteinheit sowie Mittel zur Erfassung und Bestimmung der Position der mobilen Transporteinheit bezogen auf die zurückgelegte Wegstrecke. Es soll eine solche Automatisierungseinheit geschaffen werden, die neben einer größeren Betriebs- und Funktionssicherheit insbesondere den Investitions- und Montageaufwand verringert. Hierzu ist die Leistungsschiene (12) integriert mit den Mitteln zur Datenübertragung (16) und Positionsbestimmung (17) ausgebildet ist, denen an der mobilen Transporteinheit (8; 8 a, 8 b) Gegenstücke zur Energieabnahme, Signal-/Datenübertragung und Wegerfassung zugeordnet sind.
Description
Automatisierungseinheit in fördertechnischen Anlagen
Die Erfindung betrifft eine Automatisierungseinheit in fördertechnischen Anlagen, umfassend Mittel zur Energieübertragung und zur Datenübertragung zwischen bzw. von einer stationären Leistungsschiene und einer bzw. auf eine mobile Transporteinheit sowie Mittel zur Erfassung und Bestimmung der Position der mobilen Transporteinheit bezogen auf die zurückgelegte Wegstrecke.
In fördertechnischen Anlagen, wie Krananlagen mit Hängeschienenbahnen, Regalbediengeräte oder dergleichen, bewegen sich die mobilen Einheiten, z.B. Transportfahrzeuge bzw. Verfahrwagen oder Förderzeuge, auf definierten Strecken. Die mobilen Einheiten erfordern einerseits eine Energieversorgung, andererseits setzt die Automatisierung aber auch eine sehr präzise Information über die Position der mobilen Einheit voraus, wozu entsprechende Daten übertragen werden müssen. So steht dem Anwender beispielsweise eine parallel zur Fahrbahn der mobilen Einheit verlegte Codeschiene als Träger der absoluten Weginformation zur Verfügung. Diese wird von einem Lesekopf berührungslos optoelektronisch abgetastet, womit an jeder Stelle der Fahrbahn eine eindeutige und exakt reproduzierbare Position zugewiesen werden kann.
Trotz des in den fördertechnischen Anlagen mit übergeordneter Steuerung bzw. dezentraler Steuerung der Anlage hohen Automatisierungsgrades sind zur Übertragung von Energie und Daten auf die mobilen Einheiten sowie zur Positionsbestimmung in der Praxis lediglich Einzellösungen, singulär existierende Systeme bekannt, wie nachfolgend angegeben:
1. Energieübertragung
Zur Energieübertragung zwischen stationären und mobilen Einheiten sind drei Verfahren bekannt:
a) Kabelverbindung mittels Kabelschleppeinrichtung (Schleppketten, o. a.) b) Schieifleitersysteme (Schienensysteme mit Schleifersystem)
c) Induktive Energieübertragung (Anwendung bei kleinen Leistungen)
2. Datenübertragung
Zur Datenübertragung zwischen stationären und mobilen Einheiten sind drei Verfahren bekannt:
a) Kabelverbindung mittels Kabelschleppeinrichtungen (Schleppketten, o. a.)
b) Schleifleitersysteme (Schienensysteme mit Schleifersystem)
c) drahtlose Übertragung
3. Positionsbestimmung
Zur Positionsbestimmung in Verbindung mit schienengebundenen mobilen Einheiten sind folgende Verfahren bekannt:
a) An mobilen Einheiten installierte Sensorsysteme zur Positionserfassung (z. B. Drehgebersysteme an Rädern, etc.)
b) Stationär montierte Sensorsysteme, die die Position der mobilen Einheit
über eine Abstandsmessung bestimmen.
Die Ankopplung mobiler Einheiten mit definiertem Aktionsradius setzt somit hinsichtlich der Energie- und Datenübertragung sowie zur Positionsbestimmung hohe Investitions- und Montagekosten voraus. Außerdem wird für die separaten Installationen ein zusätzlicher Montageraum benötigt, der häufig nicht zur Verfügung steht. Weiterhin liegt auch eine geringere Betriebssicherheit vor, z. B. beim Einsatz von Positionsmeßverfahren mit Reibschlussprinzip oder bei Abrollung eines Messrades bzw. Drehzahl- und Drehwinkelerfassung am Antriebsrad, wo es zu einer kumulativen Verfälschung der Messung durch Schlupf bzw. wenn das Rad den Kontakt zur Fahrschiene verliert kommen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Automatisierungseinheit der eingangs genannten Art ohne diese Nachteile zu schaffen, die es neben einer größeren Betriebs- und Funktionssicherheit insbesondere ermöglicht, den Investitions- und Montageaufwand zu verringern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Leistungsschiene integriert mit den Mitteln zur Datenübertragung und Positionsbestimmung ausgebildet ist, denen an der mobilen Transporteinheit Gegenstücke zur Energieabnahme, Signal-/Datenübertragung und Wegerfassung zugeordnet sind. Indem die drei bisher singulären Funktionssysteme zusammengeführt sind und in einer Baueinheit die Mittel zur Energie- und Datenübertragung und sogleich auch zur Positionsbestimmung integriert sind, lässt sich nicht nur der Bauraum für das Gesamtsystem gegenüber einem Aufbau von drei Einzelsystemen deutlich verringern, sondern auch ein hoher Montageaufwand vermeiden. Denn eine die Montage ansonsten sehr schwierig gestaltende genaue Ausrichtung der Einzelsysteme ist entbehrlich. Die Positionierung der Funktionsteile zueinander ist im Zusammenspiel mit der mobilen Transporteinheit erfindungsgemäß vielmehr fest vorgegeben.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht eine mit Schleifleitern versehene, an einem sich parallel zum Verfahrweg der mobilen Transporteinheit erstreckenden Träger befestigte Stromschiene als Leistungsschiene vor, deren Gehäuse ein drahtloses Datenübertragungsmittel und einen Weginformationsgeber aufweist, wobei ein in die Stromschiene eingreifender und darin geführter Stromabnehmerwagen der mobilen Transporteinheit mit einer Sende- / Empfängereinheit und einem Wegmesssystem versehen ist. Das in der Regel im Querschnitt U-förmige Gehäuse einer als solche bekannten Stromschiene ist dabei sogleich mit den die relative, feste Positionierung zueinander gewährleistenden Aufnahmen für diese Funktionsteile ausgebildet.
Die somit multifunktionale, integrierte Stromschiene kann zur drahtlosen Datenübertragung (WLAN) und zur berührungslosen Positionsbestimmung nach einem vorteilhaften Vorschlag der Erfindung als drahtloses Übertragungsmittel einen koaxial zur Stromschiene angeordneten Leckwellenleiter, als Weginformationsgeber eine Codeschiene und als Wegmesssystem einen Lesekopf aufweisen. Als Lesekopf kann ein Laserscanner zum Einsatz kommen; optional kann eine berührungslose magnetische Wegmessung oder eine optische Abstandsmessung vorgesehen werden. Das Wegmesssystem ermöglicht auf jeden Fall eine Positionsbestimmung durch absolute Codierung über den Weg der Verfahrstrecke.
Es wird erfindungsgemäß alternativ zur Stromschiene eine als Leistungsschiene verlegte Induktionsschiene vorgeschlagen. Die Induktionsschiene bietet den Vorteil einer bodenseitigen Verlegung der Funktionsteile, z.B. im Fundament unterhalb der Wegstrecke der mobilen Transporteinheit.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs- und Anwendungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:
Fig. 1 als Einzelheit einer fördertechnischen Anlage eine an einem Schienenträger befestigte Leistungsschiene, ausgeführt als Stromschiene, mit sogleich allen im U-förmigen Gehäuse der Stromschiene integrierten Funktionsmitteln zur Energie- und drahtlosen Datenübertragung sowie zur berührungslosen Positionsbestimmung und den an einem Stromabnehmerwagen der nicht dargestellten mobilen Transporteinheit vorgesehenen Gegenstücken, schematisch im Teilschnitt; und
Fig. 2 eine schematische Skizze einer fördertechnischen Anlage zum Transport von Großrohren unter Verwendung der in Fig. 1 dargestellten integrierten, multifunktionalen Leistungsschiene.
Die Fig. 2 zeigt als Beispiel einer fördertechnischen Anlage 1 den Transport von Großrohren 2, die in Pfeilrichtung 3 auf einem Rollgang 4 zugeführt und nach der Weiterleitung auf einem Rollgang 5 in Pfeilrichtung 6 abtransportiert werden. Zur Weiterleitung und/oder Verteilung der Großrohre 2 werden auf Schienen 7 verfahrbare mobile Einheiten 8, hier in Form von Quertransportwagen 8a und Längs- transportwagen 8b, eingesetzt. An einer Seite neben der schienengebundenen Wegstrecke der mobilen Einheiten 8a, 8b sind multifunktionale, integriert die Mittel zur Energieübertragung, zur Datenübertragung und zur Erfassung und Bestimmung der Position der mobilen Transporteinheit aufweisende, stationäre Leistungsschienen 9, ausgebildet als Stromschiene oder Induktionsschiene, letztere beispielsweise im Fundament verlegt, angeordnet.
Die Leistungsschienen 9 sind, wie anhand der dem Längstransportwagen 8b zugeordneten gezeigt, über einen Anschluss 10 mit einer elektrischen Stromversorgung verbunden. Die sich im Kreuzungsbereich der Schienen des Längstrans- portwagens 8b und der Quertransportwagen 8a im Abstand gegenüberliegenden Leistungsschienen 9 der Quertransportwagen 8a sind an ihren einander zugewandten Enden mit einem Einführtrichter 11 versehen. Dieser dient zum Einfädeln
einer Stromabnehmereinheit der mobilen Transporteinheiten bzw. Quertransportwagen 8a, die jeweils zwei solcher Stromabnehmereinheiten besitzen, von denen eine zur Erfüllung der Transportaufgabe während des Verfahrens aus der Leistungsschiene 9 heraustritt und dann bei der gegenläufigen Bewegung wieder darin eingeführt werden muss.
Der Fig. 1 lässt sich eine als Stromschiene 12 ausgeführte Leistungsschiene entnehmen. Diese ist stationär an einem hier schienenförmigen Träger 13 befestigt. Das U-förmige Gehäuse 14 der Stromschiene 12 nimmt integriert die Mittel zur Energieübertragung 15, zur Datenübertragung 16 und zur Positionsbestimmung 17 auf. Das Energieübertragungsmittel 15 besteht aus einerseits gehäuseseitigen Schleifleitern und andererseits einem Stromabnehmerwagen 18, der mit der mobilen Transporteinheit 8; 8a, 8b verbunden ist, wie durch Pfeil angedeutet.
Das Datenübertragungsmittel ist zur drahtlosen Übertragung als ein in dem Gehäuse 14 der Stromschiene 12 angeordneter Leckwellenleiter 19 ausgebildet, der mit einer Antenne 20 des Stromabnehmerwagens 18 kommuniziert. Das Positionsbestimmungsmittel 17 setzt sich aus einem ebenfalls in dem Gehäuse 14 der Stromschiene 12 in Form einer Codeschiene untergebrachten Weginformations- geber 21 und einem diesem am Stromabnehmerwagen 18 zugeordneten Wegmesssystem 22, z.B. ein Lesekopf oder ein Laserscanner, zusammen.
Es liegt damit eine kompakte Automatisierungseinheit vor, die integriert in der Leistungsschiene 9 bzw. Stromschiene 12 alle Funktionsteile vereint, die sich in dem Stromschienengehäuse in einer von vornherein festen An- und Zuordnung vorsehen lassen, so dass bei der Montage keine gesonderte genaue Ausrichtung mehr erforderlich ist.
Bezugszeichenliste
fördertechnische Anlage Großrohr Pfeilrichtung Rollgang (Zufuhr) Rollgang (Abtransport) Pfeilrichtung Schiene mobile Transporteinheit a Quertransportwagen b Längstransportwagen Leistungsschiene 0 Anschluss 1 Einführtrichter 2 Stromschiene 3 Träger 4 Gehäuse (der Stromschiene) 5 Energieübertragungsmittel 6 Datenübertragungsmittel (drahtlos) 7 Positionsbestimmungsmittel (berührungslos) 8 Stromabnehmerwagen/Energieabnehmer9 Leckwellenleiter 0 Sende- / Empfängereinheit (z. B. Antenne)1 Weginformationsgeber (Codeschiene) Wegmesssystem (Lesekopf, Laserscanner)
Claims
1. Automatisierungseinheit in fördertechnischen Anlagen, umfassend Mittel zur Energieübertragung und zur Datenübertragung zwischen bzw. von einer stationären Leistungsschiene und einer bzw. auf eine mobile Transporteinheit sowie Mittel zur Erfassung und Bestimmung der Position der mobilen Transporteinheit bezogen auf die zurückgelegte Wegstrecke, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsschiene (9; 12) integriert mit den Mitteln zur Datenübertragung (16) und Positionsbestimmung (17) ausgebildet ist, denen an der mobilen Transporteinheit (8; 8a, 8b) Gegenstücke zur Energieabnahme, Signal-/Datenübertragung und Wegerfassung zugeordnet sind.
2. Automatisierungseinheit nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine mit Schleifleitern versehene, an einem sich parallel zum Verfahrweg der mobilen Transporteinheit (8; 8a, 8b) erstreckenden Träger (13) befestigte Stromschiene (12) als Leistungsschiene (9), deren Gehäuse (14) ein drahtloses Datenübertragungsmittel (16) und einen Weginformationsgeber
(21) aufweist, wobei ein in die Stromschiene (12) eingreifender und darin geführter Stromabnehmerwagen (18) der mobilen Transporteinheit (8; 8a, 8b) mit einer Sende- / Empfängereinheit (20) und einem Wegmesssystem
(22) versehen ist.
3. Automatisierungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als drahtloses Datenübertragungsmittel (16) ein koaxial zur Stromschiene (12) angeordneter Leckwellenleiter (19), als Weginformationsgeber (21) eine Codeschiene und als Wegmesssystem (22) ein Lesekopf zum Einsatz kommt.
4. Automatisierungseinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (12) endseitig mit einem den Stromabnehmerwagen (18) einfädelnden Einführtrichter (11) ausgebildet ist.
5. Automatisierungseinheit nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine als Leistungsschiene (9) verlegte Induktionsschiene.
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