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)