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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen des Laufs von bahnförmigem Material zwischen zwei beabstandeten Stellen in dem Bahnlauf mittels eines Sensors, sowie eine Wickelvorrichtung mit einer solchen Vorrichtung.
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Die
DE C1 197 55 605 offenbart eine Wickelvorrichtung für Erntegutballen, bei der ein Arm mit einer Streckvorrichtung um einen Erntegutballen gedreht wird und dabei auf die Oberfläche des Erntegutballens Streckfolie aufwickelt. Die Streckvorrichtung enthält eine schwenkbare Rolle, deren Schwenkbewegung von einem Hebel-Seilzugzusammenbau auf eine kippbare Lasche übertragen wird, die je nach der Stellung der Rolle wiederum in den Erkennungsbereich eines feststehenden Sensors gelangt oder nicht. Erfolgt an der Rolle keine Schwenkbewegung, stellt dies ein Signal dafür dar, dass keine Streckfolie mehr vorhanden ist oder dass sie gerissen ist.
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Aus der
EP 1 310 153 A1 geht ebenfalls eine Wickelvorrichtung hervor, bei der allerdings eine Lichtschranke zum Erkennen unterbrochener Wickelmaterialzufuhr verwendet wird. Sender und Empfänger der Lichtschranke sind jeweils und mit Abstand zueinander auf einem Rahmen angebracht und jeweils mit einer Auswerteelektronik verbunden; dazwischen erstreckt sich im ungestörten Zustand die Wickelmaterialbahn. Diese Lösung ist auf die Anwendung bei einer Wickelvorrichtung beschränkt, bei der der Wickelmaterialträger stationär ist.
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird darin gesehen, dass einerseits ein hoher baulicher Aufwand dafür notwendig ist, das Vorhandensein von Material zu überprüfen, und andererseits die Störanfälligkeit der Steuervorrichtung in einem rauhen Umfeld, z. B. bei Landmaschinen, umso höher ist, je mehr Kabel verwendet werden.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
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Auf diese Weise kann auf mechanische Glieder zum Erkennen oder Weiterleiten von Signalen gänzlich verzichtet werden. Des Weiteren entfallen Probleme aufgrund von Toleranzen und mechanischen Einflüssen oder Witterungseinflüssen in der Bewegung des Hebel-Seilzugzusammenbaus. Vielmehr kann auch aus einer bestimmten Entfernung und in einer geschützten Umgebung mit einem optischen Sensor erkannt werden, ob noch Material vorhanden ist. Sobald während des Betriebs der Wickelvorrichtung ein von dem Sender ausgesandter Lichtstrahl nicht mehr von dem Empfänger erkannt wird, muss davon ausgegangen werden, dass keine ordnungsgemäße Umwicklung des Wickelgegenstands erfolgt. Die beiden Stellen in dem Bahnlauf entsprechen vorzugsweise einerseits dem Wickelgegenstand und andererseits einer Abgabestelle für das Material, z. B. einer Vorratsrolle oder dergleichen. Der Sensor wirkt somit als eine Lichtschranke, die mit einem Reflektor arbeitet, was den Vorteil hat, dass der Sender und der Empfänger in einer Einheit zusammengefasst werden können, so dass die Verlegung von Leitung und Störungen in diesen unterbleiben. Ein weiterer Vorteil liegt auch in der einfacheren Ausrichtung der beiden aufeinander, die einmal eingestellt sich nicht mehr ändert. Da der Reflektor den Lichtstrahl nur umleitet, aber kein elektrisches Signal erstellt und weiterleitet, kann er auch auf einem drehenden Teil vorgesehen sein, ohne dass es einer Übertragung elektrischen Stroms zwischen einem feststehenden und einem sich bewegenden Teil bedarf. Der Reflektor kann also z. B. auf einem Rotor angebracht sein, der um einen zu wickelnden Ballen dreht.
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Wenn der Sensor mit Sender und Empfänger an dem Rahmen, also stationär, angebracht sind, ist keine Signalübertragung zwischen einem feststehenden und einem bewegten Teil z. B. mit Gleitringen oder dergleichen erforderlich, was die Zuverlässigkeit zusätzlich erhöht.
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Wenn der Sensor nicht nur in einer Ein-Aus-Charakteristik auf eine Warnvorrichtung wirken soll, um anzuzeigen, dass der Wickelbetrieb unterbrochen ist, sondern wenn zudem die Zuverlässigkeit des Signals erhöht werden und eventuell ein Eingriff in den Wickelprozess erfolgen soll, kann dies mit einer Signalverarbeitungsvorrichtung geschehen, in der das Signal vorzugsweise gefiltert und/oder in seiner Stärke verändert wird. Die Signalverarbeitungsvorrichtung kann den gesamten Wickelprozess unterbrechen und zudem eine akustische oder optische Warnung verbreiten. Die Signalverarbeitungsvorrichtung kann als programmierbarer Rechner auf Soft- und Hardwarebasis ausgebildet werden oder als verdrahtete Schaltung aufgebaut sein. Eine solche Signalverarbeitungsvorrichtung kann auch bei Materialien wie Netz ermitteln, ob zwischen dem Sensor und dem Reflektor ein Material vorhanden ist oder nicht. Die Signalverarbeitungsvorrichtung kann auch unterscheiden, ob der erkannte Lichtstrahl von fehlendem Material herrührt, oder daher, dass eine ohnehin ungehinderte ”Sicht” zwischen dem Sender und dem Empfänger herrscht, z. B. weil sich ein Wickelgerät neben dem Lichtstrahl befindet.
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Wenn der Sensor mit dem Sender und dem Empfänger an dem Rahmen einer Wickelvorrichtung oder einer mit diesem verbundenen Vorrichtung, z. B. einer Presse, angebracht ist und sich der Reflektor an einem relativ zu einem Wickelgegenstand bewegbaren Rotor, der Material trägt, befindet, wobei der Reflektor an dem Rotor und dem Material voreilend vorgesehen ist, kann das Signal ausgesandt und mittels des Reflektors empfangen werden, ohne dass es einer elektrischen Signalübertragung zwischen sich bewegenden Teilen bedarf.
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Um sicher zu stellen, dass die ermittelte Reflektion auch tatsächlich in Zusammenhang mit einem Wickelbetrieb steht, wird gleichzeitig ermittelt, ob und mit welcher Frequenz sich der Rotor mit dem Material dreht. Auf diese Weise wird nicht nur vermieden, dass irrtümlich ein Materiallauf angenommen wird, wenn z. B. das Material anstatt infolge eines Wickelvorgangs von Laufrädern einer fahrenden Wickelvorrichtung mitgenommen wird; es wird vielmehr auch erkannt, dass eine sonstige Störung vorliegt, wenn ohne Drehbewegung des Rotors eine Reflektion auftritt.
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In der Zeichnung ist nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargesteilt. Es zeigt:
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1 eine Wickelvorrichtung in Verbindung mit einer Presse und mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum überwachen des Laufs von bahnförmigem Material in Draufsicht und in sehr schematischer Darstellung.
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In der Figur der Zeichnung ist eine an sich bekannte Wickelvorrichtung 10 zusammen mit einer Presse 12 gezeigt, die gemeinsam von einem Rahmen 14 getragen werden. Die Wickelvorrichtung 10 ist mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 16 zum Überwachen des Laufs von bahnförmigem Material versehen, die ebenfalls schematisch als elektrischer Kreislauf dargestellt ist.
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Die Wickelvorrichtung 10 ist in bekannter Weise mit einem Wickeltisch 18 und einem Rotor 24 versehen. Die Wickelvorrichtung 10 kann auch vollkommen unabhängig von der Presse 12 betrieben und ausgebildet werden.
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Der Wickeltisch 18 steht fest oder ist verfahrbar und dient der Aufnahme eines in diesem Fall als Ballen ausgebildeten Wickelgegenstands 20 zum Bewickeln mit Material 22. Der Wickeltisch 18 enthält ein nicht gezeigtes Transportband, das einen auf ihm liegenden Wickelgegenstand 18 um eine quer zur Fahrtrichtung verlaufende Achse dreht.
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Bei dem Material 22 handelt es sich in diesem Fall um Streckfolie, die verwendet wird, um den Wickelgegenstand 20 luftdicht zu verpacken und die mit einer Klebeschicht versehen ist oder deren Lagen aufgrund von Adhäsion aufeinander haften. Während der Aufbringung auf den Wickelgegenstand 20 wird das Material 22 erheblich vorgespannt. In anderen Anwendungsfällen kann das Material 22 auch eine gewöhnliche Folie, ein Netz oder dergleichen sein. Das Material 22 erstreckt sich während des Abwickelns zwischen einer Rolle 30 und der Oberfläche des Wickelgegenstands 20.
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Der Rotor 24 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit zwei diametral gegenüberliegenden Armen 26 versehen, an deren äußeren Endbereichen jeweils eine Materialabgabevorrichtung 28 angebracht ist, die das Material 22 üblicherweise in Rollenform enthält. Die Materialabgabevorrichtungen 28 sind sehr vereinfacht dargestellt und zeigen nur die Rolle 30, auf der das Material 22 aufgewickelt ist. Materialhalter, Schneidevorrichtung und Streckrollen sind hingegen nicht gezeigt, da sie für die Erfindung nicht bedeutend und an sich hinlänglich bekannt sind. Aus der Zeichnung ist zu entnehmen, dass die Materialabgabevorrichtungen 28 und mit ihnen die Rollen 30 auf einer im Wesentlichen horizontalen Kreisbahn bewegt werden. Der Rotor 24 wird nur während des Wickelvorgangs angetrieben und zwar mit einer konstanten Geschwindigkeit, die auf die des Transportbands in dem Wickeltisch 18 abgestimmt ist, so dass beim Wickelvorgang eine gleichmäßige Überlappung des Materials 22 auf dem Wickelgegenstand 20 erreicht wird.
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Die Vorrichtung 16 zum Überwachen des Laufs von bahnförmigem Material 22 enthält einen Sensor 32, einen Reflektor 44, eine Signalverarbeitungsvorrichtung 34 und in diesem Fall ein Endgerät 36, sowie Verbindungen zwischen diesen – Drahtverbindungen, drahtlose oder CAN-Bus. Diese Vorrichtung 16 ist Teil von oder Zusatz zu einer ohnehin auf der Wickelvorrichtung 10 oder der Presse 12 vorhandenen nicht gezeichneten Steuer- oder Regelvorrichtung.
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Der Sensor 32 ist mit einem Sender 40, der entweder stets oder in Intervallen einen gezielten Lichtstrahl aussendet, und mit einem Empfänger 42 ausgestattet, der den ausgesandten und gegebenenfalls von dem Reflektor 44 reflektierten Lichtstrahl erfasst und in ein elektrisches analoges oder digitales Signale umwandelt. Der Sensor 32 ist so angeordnet, dass sich jede Materialabgabevorrichtung 28 beim Umlauf des Rotors 24 möglichst nahe an ihm vorbei bewegt. Es wird folglich pro Materialabgabevorrichtung 28 und pro Umdrehung zu einer bestimmten Zeit ein Lichtimpuls erfasst werden können, wenn kein Material 22 mehr vorhanden oder dieses gerissen ist. Wahlweise kann der Sensor 32 verstellbar an dem Rahmen 14 angebracht sein, so dass entweder der Sender 40 auf den Empfänger 42 oder der Sender 40 auf den Reflektor 44 und dieser auf den Empfänger 42 optimal ausgerichtet werden kann.
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Die Signalverarbeitungsvorrichtung 34 stellt den Oberbegriff für alle erforderlichen insbesondere elektrischen Komponenten dar, die erforderlich sind, aus dem reflektierten Licht ein elektrisches Signal zu bilden, das zu einer Anzeige bzw. einem Alarm, z. B. an dem Endgerät 36 oder zu einer Veränderung bzw. Unterbrechung des Antriebs des Rotors 24 verwendet werden kann. Selbstverständlich müssen diese Komponenten nicht kompakt in einer Einheit zusammengefasst sein, sondern sie können getrennt an geeigneten Stellen an der Wickelvorrichtung 10, der Presse 12 und/oder gar auf einem nicht gezeigten Zugfahrzeug untergebracht sein. Zu den üblichen und wesentlichen Komponenten gehören Analog-Digitalwandler, Verstärker, Filter, Zeitglieder, Schalter, möglicherweise Speicher und dergleichen auf elektrischer oder elektronischer Basis. In der Signalverarbeitungsvorrichtung 34 ist ein soft- oder hardwaremäßiges Programm enthalten, das prüft, ob der Rotor 24 angetrieben wird und ob ein Lichtimpuls an den Empfänger 42 abgegeben wird oder im optimalen Falle nicht. Die Signalverarbeitungsvorrichtung 34 ist insbesondere in der Lage, z. B. an der Klarheit oder Stärke des reflektierten Signals zu erkennen, ob das Signal von dem Reflektor 44 stammt oder z. B. vom Auftreffen des ausgesandten Lichtstrahls auf die Rolle 30 oder die Materialabgabevorrichtung 28. Da der ausgesandte Lichtstrahl für die Dauer von fast einer halben Umdrehung des Rotors 24 direkt auf den Empfänger 42 bzw. den Reflektor 44 auftrifft, erkennt die Signalverarbeitungsvorrichtung 34 entweder aufgrund des Signals des Senders 40 oder aufgrund eines Zeitglieds, dass das daraus resultierende Signal nicht von fehlendem Material 22 herrührt und löst keine Reaktion aus.
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Das Endgerät 36 kann eine Eingabeeinheit, eine Anzeige, Schalter und dergleichen aufweisen, um die Funktion der Wickelvorrichtung 10 und/oder der Presse 12 zu überwachen und zu steuern.
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Außerdem kann an dem Rotor 24 ein Sensor 38 vorgesehen sein, der dessen Drehbewegung erkennt.
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Der Reflektor 44, der in den gezeigten Ausführungsbeispielen verwendet wird, ist in der Art eines ebenen oder gekrümmten, gegebenenfalls sogar parabolischen Spiegels ausgebildet und nach dem Ausführungsbeispiel in 1 an der Materialabgabevorrichtung 28 angebracht und zwar zu dem im Wickelbetrieb gestreckten Material 22 voreilend. Diese Anordnung bewirkt folglich, dass bei vorhandenem Material 22 der von dem Sender 40 des Sensors 32 ausgesandte Lichtstrahl nicht auf den Reflektor 44 auftreffen und somit nicht reflektiert werden kann.
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Nach alledem ergibt sich folgende Funktion, wobei davon ausgegangen wird, dass sich auf dem Wickeltisch 18 ein Wickelgegenstand 20 – rund oder quaderförmig – befindet, der gewickelt werden soll.
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Zum Ausüben dieses Vorgangs wird entweder automatisch ausgehend von der Signalverarbeitungsvorrichtung 34 oder manuell über das Endgerät 36 das Transportband des Wickeltischs 18 und der Rotor 24 in Drehung versetzt. Zu Beginn der Drehung wird das Material 22 mittels eines nicht gezeigten aber bekannten Anlegers am Wickelgegenstand 20 festgehalten, so dass sofort das Material 22 von der Rolle 30 abgezogen wird. Entweder stets, oder wenn sich die Rolle 30 an dem Sensor 32 vorbeibewegt, gibt dieser einen Lichtimpuls ab und nimmt einen gegebenenfalls reflektierten Lichtstrahl auf, wandelt diesen Impuls in ein brauchbares elektrisches Signal um und gibt es in die Signalverarbeitungsvorrichtung 34 weiter, es sei denn, die Umwandlung erfolgt in dieser. Die Signalverarbeitungsvorrichtung 34 erzeugt aus diesem Signal ein Stellsignal, das den Antrieb des Rotors 24 herabsetzt, unterbricht und/oder ein Warnsignal, das die Bedienungsperson hörbar oder visuell von dem Endgerät 36 erreicht. In einem Fall, in dem die Signalverarbeitungsvorrichtung 34 erkennt, dass nicht mehr alle sondern nur noch einige oder eine der vorhandenen Rollen 30 Material 22 abgeben, kann die Signalverarbeitungsvorrichtung 34 auch ein Signal absetzen, das den Antrieb des Rotors 24 oder des Transportbands auf dem Wickeltisch 18 verlangsamt, so dass die gewünschte Überlappung des Materials 22 auf dem Wickelgegenstand 20 erhalten bleibt.
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Die Wickelvorrichtung 10 kann sowohl im landwirtschaftlichen wie auch im industriellen Betrieb eingesetzt werden, wobei in letzterem auch Papier, Stoff oder andere Wickelmaterialien Verwendung finden.