DE19527832C2 - Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zum Beschicken und Entleeren von Industriebacköfen - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zum Beschicken und Entladen industrieller Backöfen, welche längs der Vorderseite der Backöfen programmgesteuert verführbar ist.

Derartige Vorrichtungen arbeiten als Robotersysteme und bewegen sich beispielsweise in einem Geschwindigkeitsbereich von 1,2 m bis 0,4 m/sec. vor industriellen Backöfen, also beispielsweise vor 3 bis 7 Etagenöfen. Dementsprechend ist der Bewegungsbereich einer derartigen Vorrichtung beispielsweise 21 m lang und nahezu 4 m tief.

Dieser Bewegungsbereich muß abgesichert werden, um ein An- bzw. Wei­ terlaufen der Vorrichtung für den Fall zu verhindern, daß Objekte oder Per­ sonen sich im Bewegungsbereich oder in dessen unmittelbarer Nähe auf­ halten.

Eine derartige Absicherung ist insbesondere an Ofensystemen von großer Bedeutung, bei denen gemischt mit manueller Beschickung und automati­ scher Beschickung über eine Vorrichtung der in Betracht stehenden Art gearbeitet wird.

Bei gattungsgemäßen Vorrichtungen zum Beschicken und Entladen von Backöfen der in Betracht stehenden Art sind zur Absicherung verschiedene Lösungen bekannt:
Es kann ein Schutzzaun um die gesamte Anlage vorgesehen werden, der Tore aufweist, die durch Türverriegelungsschalter gesichert sind. Weiter können Lichtvorhänge oder Lichtgitter oder eine Kombination hiervon mit feststehenden Umzäunungen vorgesehen sein. Weiterhin ist es zur Gefah­ renreduzierung bekannt, die Vorrichtung nur sehr langsam verfahren zu lassen und Not-Aus-Elemente an Gefahrstellen vorzusehen. Letztlich ist noch eine Tot-Mann-Steuerung bei langsamer Bewegungsgeschwindigkeit bekannt, welche eine Bewegung der Vorrichtung nur dann möglich macht, wenn ein Bewegungsschalter durch eine Aufsichtsperson gedrückt gehalten wird.

All diese bekannten Systeme eignen sich nicht oder nur schlecht, wenn die Vorrichtung mit größerer Geschwindigkeit verfahren wird und wenn, wie eingangs erwähnt, in einem teilweise manuellen und automatischen Misch­ betrieb gefahren wird.

Aus der DE 42 14 235 A1 ist eine Vorrichtung zum Beschicken und Ent­ leeren von Industriebacköfen bekannt. Diese Vorrichtung ist in einem fah­ rerlosen Backgut-Transportsystem vor einer Ofenfront, bestehend aus vier Etagenbacköfen, programmgesteuert verfahrbar.

Aus der Veröffentlichung "Laseroptischer Kollisionsschutzsensor, F + H Fördern und Heben 40 (1990) Nr. 11" von Janke, Klaus u. a. ist ein Kollisi­ onsschutzsensor in Form eines Laser-Scanners bekannt. Ein in einen Über­ wachungsbereich des Laser-Scanners eingedrungenes Hindernis verursacht einen Versatz oder eine Abschattung der Lichtspur des Lasers. Die Größe des Versatzes hängt ab von der Winkelkonstellation zwischen einer Laser­ diode, einer Bezugsebene und einer Kamera sowie der Eindringtiefe des Hindernisses in den Überwachungsbereich. Eine Auswerteelektronik ermit­ telt aus dem Videosignal der Kamera die Entfernung zum Hindernis und übermittelt die Daten an einen PC oder einen Mikrocontroller. Dieser gibt über geeignete Anzeigen entfernungsabhängige Warnsignale aus.

Aus der US 4 668 859 sind optische Scanner bekannt, die als Sicherheits­ einrichtung an einem Fahrwerk montiert sind. Die Abtastköpfe der Scanner sind derart angeordnet, daß sich ihre Abtastbereiche überlappen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren zum Betrieb einer Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszu­ gestalten, daß auch bei vergleichsweise hoher Bewegungsgeschwindigkeit unter Verzicht auf eine Bedienungsperson eine hohe Betriebssicherheit er­ zielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Vorrich­ tung wenigstens ein tastender Laser-Scanner angeordnet ist, dem eine Auswerteeinrichtung sowie wenigstens eine Warneinrichtung und/oder Einrichtung zum Anhalten der Vorrichtung nachgeordnet ist, wobei der Abtastbereich des Laser-Scanners unterteilt ist in einen äußeren Vor­ warnbereich und einen inneren Kernbereich, wobei nach dem Erfassen ei­ nes Objekts im Vorwarnbereich ein akustisches und/oder visuelles Warn­ signal ausgelöst wird und/oder die Bewegung der Vorrichtung unterbro­ chen wird, wobei nach einem Nichtmehrvorhandensein des detektierten Objekts der Alarmzustand der Warneinrichtung und/oder die Unterbre­ chung der Bewegung wieder aufgehoben werden, und wobei nach dem Er­ fassen eines Objekts im Kernbereich ein Wiederanfahren der Vorrichtung erst nach Betätigung des Vor-Ort-Freigabeschalters möglich ist.

Durch einen derartigen Laser-Scanner ist es möglich, absolut zuverlässig Personen und Objekte festzustellen, die sich im Gefahrenbereich befinden oder in diesen Gefahrenbereich eindringen, wobei von besonderer Bedeu­ tung ist, daß die Erkennung nahezu ohne zeitliche Verzögerung erfolgt, so daß auch das Auslösen eines Alarms oder das Anhalten der Vorrichtung extrem kurzfristig möglich ist. Dementsprechend kann die Vorrichtung mit ihrer vollen Arbeitsgeschwindigkeit operieren, auch wenn sich keine Auf­ sichts- oder Bedienungsperson in der Nähe befindet.

Es wird außerdem erreicht, daß das Einschreiten einer Bedienungsperson dann nicht erforderlich ist, wenn durch eine periphere Beeinträchtigung eine Kollision mit der roboterartigen Vorrichtung zwar drohte, letztendlich aber nicht eingetreten ist, weil beispielsweise ein vorbeigehender Mitarbei­ ter oder ein vorbeifahrendes Transportfahrzeug sich wieder entfernt haben.

Da ein Wiederanfahren der Vorrichtung nach dem Erfassen eines Objekts im Kernbereich erst nach der Betätigung des Vor-Ort-Freigabeschalters möglich ist, wird - wie bereits erwähnt - sichergestellt, daß die Anlage nicht etwa den Betrieb wieder aufnimmt, obwohl noch eine Kollisionsge­ fahr droht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß mehrere, ins­ besondere drei, Laser-Scanner an dem Fahrwerk montiert sind. Da der Ge­ fahrenbereich zur einen Seite hin durch Backöfen begrenzt wird und von dieser Seite her keine Personen in den Gefahrenbereich gelangen können, wird mit 3-Laser-Scannern der Bereich in die beiden Fahrtrichtungen und vor der Anlage zuverlässig abgedeckt.

Günstigerweise ist vorgesehen, daß die Laser-Scanner ca. 20 cm über dem Boden angeordnet sind. Hierdurch werden nicht nur Personen detektiert, sondern auch Gegenstände, wie z. B. Transportwagen oder dergleichen.

Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder Laser-Scanner einen Winkelbereich von 60 bis zu 360° abtastet, so daß die Möglichkeit besteht, daß sich die Abtastbereiche überlappen, wodurch die Reaktionszeiten noch stärker verkürzt werden und die Bildung von Tot-Räumen zuverlässig ver­ hindert wird.

Wenn durch die Laser-Scanner ein Objekt erfaßt und ein Alarm ausgelöst wurde, muß eine Wiederaufnahme des Betriebes manuell eingeleitet wer­ den. Hierzu ist ein Vor-Ort-Freigabeschalter vorgesehen, der kontrolliert nur dann betätigt werden kann, wenn eine Bedienungsperson die Gegeben­ heiten inspiziert hat.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs­ beispieles näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer gattungsge­ mäßen Vorrichtung und

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Vorrichtung nach Fig. 1, die mit erfin­ dungsgemäßen Laser-Scannern ausgestattet ist.

Eine in der Zeichnung dargestellte roboterartige Vorrichtung 1 umfaßt ein Fahrgestell 2 und einen sich senkrecht von diesem weg nach oben erstreckenden Rahmen 3, der durch Streben 4 an dem Fahrgestell 2 fixiert ist und an seiner Oberseite ein Querjoch 5 aufweist.

Eine Entnahmeeinrichtung 6 ist an dem Rahmen 3 über einen Elektromotor 7 höhenverstellbar gelagert, wobei ein an dem Fahrgestell 2 angeordneter Elektromotor 8 ein Verfahren der Vorrichtung 1 in Richtung des Pfeils 9 ermöglicht.

Dementsprechend kann eine Reihe 10 von Etagenbacköfen 11 mit Hilfe einer derartigen roboterartigen Vorrichtung 1 mit Backgut beschickt und nach Beendigung des Backvorganges wieder entladen werden.

Fig. 1 macht die Gefahrenproblematik bei einer derartigen schnellope­ rierenden roboterartigen Vorrichtung 1 deutlich, welche daraus resultiert, daß sich Personen vor der Reihe 10 von Etagenbacköfen 11 aufhalten kön­ nen, die dann bei einem Verfahren der roboterartigen Vorrichtung 1 mit dieser kollidieren können. In gleicher Weise kann es zu Kollisionen mit in diesem Bereich abgestellten Transportwägen oder dergleichen kommen.

Dabei ist zu unterscheiden zwischen einem Gefahren-Kernbereich 12 un­ mittelbar vor der Vorrichtung 1 und einem äußeren Vorwarnbereich 13, wobei der Aufenthalt einer Person in diesem Bereich die Gefahr beinhaltet, daß die Person kurzfristig in den Kernbereich 12 eindringen könnte.

Um dieser anhand von Fig. 1 allgemein veranschaulichten Gefahr zu be­ gegnen, ist eine Vorrichtung 1, wie in Fig. 2 dargestellt, mit Laser- Scannern 14 ausgestattet. Dabei ist ein Laser-Scanner 14a an der Vorder­ seite 15 des Fahrgestells 2 angeordnet und zwei Laser-Scanner 14b sind jeweils seitlich den Bereich der beiden möglichen Bewegungsrichtungen (Pfeil 9) abtastend vorgesehen.

Wird ein Objekt von einem der Laser-Scanner 14 im Kernbereich erkannt, wird die Vorrichtung 1 mit "Not-Aus" angehalten und kann erst nach "Quittierung" wieder in Gang gesetzt werden. Bei einem Halt im Vorwarn­ bereich erfolgt die Weiterbewegung nach Entfernen des Objekts.

Claims (6)

1. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zum Beschicken und Entladen industrieller Backöfen, welche längs der Vorderseite der Backöfen pro­ grammgesteuert verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Vor­ richtung (1) wenigstens ein tastender Laser-Scanner (14) angeordnet ist, dem eine Auswerteeinrichtung sowie wenigstens eine Warneinrichtung und/oder Einrichtung zum Anhalten der Vorrichtung (1) nachgeordnet ist, wobei der Abtastbereich des Laser-Scanners (14) unterteilt ist in einen äuße­ ren Vorwarnbereich (13) und einen inneren Kernbereich (12), wobei nach dem Erfassen eines Objekts im Vorwarnbereich (13) ein akustisches und/oder visuelles Warnsignal ausgelöst wird und/oder die Bewegung der Vorrichtung unterbrochen wird, wobei nach einem nicht mehr Vorhanden­ sein des detektierten Objekts der Alarmzustand der Warneinrichtung und/oder die Unterbrechung der Bewegung wieder aufgehoben werden, und wobei nach dem Erfassen eines Objekts im Kernbereich (12) ein Wie­ deranfahren der Vorrichtung (1) erst nach Betätigung eines Vor-Ort- Freigabeschalters möglich ist.

2. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, insbesondere drei, Laser-Scanner (14) an dem Fahrwerk (2) montiert sind.

3. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Laser-Scanner (14) einen Winkelbereich von 60 bis 360° abtastet.

4. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Laser-Scanner (14) ca. 20 cm über dem Boden angeordnet sind.

5. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laser-Köpfe der Laser-Scanner (14) an der Vor­ richtung (1) so angeordnet sind, daß sich ihre Abtastbereiche überlappen.

6. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wiederanlaufen nach einer Bewegungsunterbre­ chung im Kernbereich ein Vor-Ort-Freigabeschalter vorgesehen ist.