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Die
Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren.
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Es
ist bekannt, Pakete als Fördergut
mit Rollenförderanlagen
in einem Postverteilzentrum zu fördern.
Hierzu sind zumindest einige Rollen einer Rollenbahn von einem Elektromotor
angetrieben.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Umwelt zu schonen,
insbesondere Energie einzusparen.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe bei dem System nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren
nach den in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige
Merkmale bei dem System sind, dass es über erste Versorgungsleitungen
versorgbare elektrische Verbraucher umfasst,
wobei jedem Verbraucher
mindestens ein Energiespeicher zugeordnet ist,
wobei dem Verbraucher
zumindest zeitweise gleichzeitig elektrischer Strom und/oder elektrische
Leistung zuführbar
ist aus einem Energiespeicher und den ersten Versorgungsleitungen.
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Von
Vorteil ist dabei, dass die aus dem Energiespeicher zusätzlich dem
Verbraucher zuführbare Energie
eine Leistungserhöhung
des Verbrauchers derart ermöglicht,
dass die Leistung die über
die ersten Versorgungsleitungen zuführbare weit übersteigt. Außerdem ist
die Kapazität
des Energiespeichers, der beispielhaft als Ultracap oder Kondensator
mit großem
Speichervermögen
ausgeführt
wird, derart groß auslegbar,
dass die Zeitspanne, in welcher Energie aus dem Energiespeicher
dem Verbraucher zugeführt
wird, derart groß ist,
dass das Losbrechmoment aufgebracht wird, überwunden wird und eine erste
nicht verschwindende Drehzahl oder ein anderer Betriebsparameter
des Verbrauchers erreicht wird. Diese Zeitdauer beträgt beispielsweise
500 ms oder mehr, vorzugsweise eine bis zehn Sekunden. Je größer diese
Zeitspanne ist desto vorteilhafter ist die Energie einsparbar.
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Wichtig
ist auch, dass als Versorgungsleitungen eine Steuerspannung, also
keine Leistungsversorgung verwendbar ist. In Industrieanlagen sind
beispielsweise 24 Volt Gleichspannüngs-Steuerspannungsversorgungen
weit verbreitet und üblich.
Allerdings liegt der maximal zulässige
Stromwert hierbei unter 10 Ampere. Mittels des Energiespeichers
ist daher bei der Erfindung dem Verbraucher ein kurzzeitig sehr
hoher Strom und eine entsprechend hohe Leistung lieferbar.
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Wichtige
Merkmale bei der Erfindung sind, dass über erste Versorgungsleitungen
versorgbare elektrische Verbraucher vorgesehen sind, wobei jedem
Verbraucher mindestens ein Energiespeicher zugeordnet ist, wobei
dem Verbraucher zumindest zeitweise mehr elektrischer Strom und/oder
elektrische Leistung zuführbar
ist als allein über
die ersten Versorgungsleitungen.
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Von
Vorteil ist dabei, dass der Energiespeicher als zusätzliche
zumindest für
eine kurzfristige Zeitspanne ausreichende Versorgungsquelle einsetzbar
ist. Über
die ersten Versorgungsleitungen ist nur ein kritischer Stromwert
zuführbar.
Dieser Stromwert ist entweder begrenzt durch den Leitungsquerschnitt
der ersten Versorgungsleitungen oder durch eine Vorgabe, die einzuhalten
ist. Letztere Vorgabe ist beispielsweise bei einer Parallelschaltung
von Verbrauchern vorteilhaft und erhöht die Sicherheit.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Energiespeicher zumindest
von der Versorgungsquelle über
die ersten Versorgungsleitungen und über Lademittel mit Energie
beladbar, insbesondere gesteuert. Von Vorteil ist dabei, dass der
Ladestrom begrenzbar ist und somit die ersten Versorgungsleitungen
nicht unzulässig
belastet werden. Außerdem ist
bei Ausführung
des Energiespeichers als Kondensator dieser schätzbar gegen einen zu hohen
Ladestrom.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Energiespeicher vom Verbraucher,
insbesondere von einem generatorisch betriebenen Verbraucher, über die
Lademittel mit Energie beladbar. Von Vorteil ist dabei, dass vom
generatorisch betriebenen Verbraucher erzeugte Energie speicherbar
ist und somit der Gesamtenergiebedarf über die Betriebszeit hinweg reduzierbar
ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Verbraucher einen
Elektromotor. Von Vorteil ist dabei, dass ein motorischer und ein
generatorischer Betrieb ermöglicht
ist. Außerdem
ist die für
das Überwinden
des Losbrechmoments notwendige hohe Stromaufnahme beziehungsweise
der zugehörige
hohe Leistungsbedarf einfach aufbringbar mittels der Verwendung
des Energiespeichers als – wenn auch
zeitlich befristete – zusätzliche
Energieversorgungsquelle.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Elektromotor, eine diesen
speisende Elektronikeinheit und/oder der Energiespeicher von einer
Rolle oder Trommel zumindest teilweise gehäusebildend umgeben, insbesondere
wobei die Rolle oder Trommel von dem Elektromotor antreibbar ist,
insbesondere in Drehbewegung versetzbar ist. Von Vorteil ist dabei,
dass eine besonders kompakte Bauform erreichbar ist. Außerdem sind
Gehäuseteile
einsparbar und Abschirmungen gegen elektromagnetische Abstrahlungen.
Mittels der integrierten Ausführung
ist aber auch der Sensor zum Detektieren eintreffenden Fördergutes
integriert in der Rolle oder Trommel vorsehbar und somit eine möglichst
geringe Verzögerung
zwischen Eintreffen und Reagieren mittels Vorgabe eines Soll-Drehzahlverlaufs
vorsehbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Verbraucher ein Rollenantrieb
zum Bewegen von Fördergut,
wobei mit dem Verbraucher ein Sensor verbunden ist, der das Eintreffen
von Fördergut
an einer Position detektierbar macht und ein von diesem eintretenden
Ereignis abhängiges
Steuern des Rollenantriebs ausführbar
macht. Von Vorteil ist dabei, dass Energie einsparbar ist und die
Sicherheit erhöhbar
ist. Denn vor eintreffen ist sicherer an Leistungsbedarf armer Zustand
vorsehbar.
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Vorteiligerweise
ist der Sensor innerhalb der Rolle anbringbar und detektiert die
Drehbewegung der Rolle. Somit sind keine aufwendigen, insbesondere
spritzwasserdichten, Anschlussvorrichtungen zum am Gehäuse vorgesehenen
Anschließen
von Sensorleitungen vorzusehen. Insbesondere bei Einsatz in der
medizinischen, Getränke-
oder Nahrungsmittel-Industrie
ist somit in einfacher Weise eine Gehäuseoberfläche vorsehbar, die ein schnelles
Ablaufen von Flüssigkeit
bewirkt und ein Ansammeln von Flüssigkeit
verhindert.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Antrieb selbst als Sensor
verwendet, insbesondere ist die bei In-Kontakt-Kommen des Fördergutes mit
einer vom Antrieb angetriebenen Rolle, vom Elektromotor des Antriebs
erzeugte generatorische Energie oder Bremsenergie detektierbar und
als Ereignis verwendbar zum Steuern der Drehzahl und/oder des Drehmoments
der Rolle. Insbesondere ist also als Sensor der Motor selbst in
Zusammenwirkung mit einem ihn speisenden Elektronikeinheit vorsehbar. Hierbei
ist ein Regler realisiert, der vor Eintreffen auf Drehzahl Null
oder auf eine konstante Drehzahl hin regelt. Die bei Eintreffen
von Fördergut
auftretenden Abweichungen von Modellgrößen oder deren Verlauf sind
als Drehzahlerfassung verwendbar. Somit ist über den Motor hinaus kein zusätzlicher
Sensor notwendig.
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Wichtige
Merkmale bei dem Verfahren sind, dass es zum Betreiben eines Systems
vorgesehen ist, wobei über
erste Versorgungsleitungen elektrische Verbraucher versorgt werden,
wobei
jedem Verbraucher mindestens ein Energiespeicher zugeordnet ist,
wobei
dem Verbraucher zumindest zeitweise, insbesondere in einem ersten
Zeitintervall, elektrischer Strom und/oder elektrische Leistung
zugeführt
wird aus einem Energiespeicher und gleichzeitig, insbesondere im
ersten Zeitintervall, über
die ersten Versorgungsleitungen.
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Von
Vorteil ist dabei, dass Energie einsparbar ist und trotz dünner Leitungsquerschnitte
oder vorgegebener Strombegrenzungen große Losbrechmomente mit entsprechend
zugehöriger
hoher Stromaufnahme und Leistungsaufnahme realisierbar sind.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Verbraucher einen
Elektromotor, insbesondere mit einer diesen speisenden Elektronikeinheit und/oder
einem Energiespeicher, wobei eine Rolle oder Trommel zumindest teilweise
vom Elektromotor angetrieben wird, insbesondere in Drehbewegung versetzt
wird. Von Vorteil ist dabei, dass eine Rollenförderanlage für die Erfindung
vorsehbar ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Verbraucher ein Rollenantrieb
zum Bewegen von Fördergut,
wobei mit dem Verbraucher ein Sensor verbunden ist, der das Eintreffen
von Fördergut
an einer Position detektiert und ein von diesem detektierten Ereignis
nach Eintritt ein zeitlicher gesteuerter Ablauf ausgeführt wird,
insbesondere ein zeitlicher Drehzahlverlauf oder Drehmomentverlauf
vorgegeben wird. Von Vorteil ist dabei, dass erst bei Eintreffen über einen
Reibkontakt ein Weiterfördern
des Fördergute
ermöglicht
ist und somit dezentrale Lösungen,
also ohne Verbindungen des Rollenantriebes zu einem zentralen. Steuerungsrechner,
vorsehbar sind.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Antrieb selbst als Sensor
verwendet, insbesondere die bei In-Kontakt-Kommen des Fördergutes
mit einer vom Antrieb angetriebenen Rolle, vom Elektromotor des
Antriebs erzeugte generatorische Energie oder Bremsenergie detektiert
wird und als Ereignis verwendet wird zum Steuern der Drehzahl und/oder des
Drehmoments der Rolle. Von Vorteil ist dabei, dass kein zusätzlicher
Sensor und die zugehörige Verkabelung
notwendig ist. Es ist daher eine besonders hohe Integrationsdichte
erreichbar.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung wird nach Detektion des Ereignisses
des Eintreffens des Fördergutes
an der vom Sensor überwachten
Position ein derartiger Drehzahlverlauf und/oder Drehmomentverlauf
vorgegeben, dass zumindest in einer ersten Zeitspanne dem Antrieb
ein höherer
elektrischer Strom und/oder eine höhere elektrische Leistung zugeführt wird
als über
die ersten Versorgungsleitungen maximal zulässig ist. Von Vorteil ist dabei, dass
vor dem Eintreffen ein sicherer Zustand und/oder ein Zustand, in
welchem kein oder nur geringfügiger
elektrischer Leistungsbedarf auftritt einnehmbar ist. Nach dem Eintreffen
wird mittels Zuführen
der Energie aus dem Energiespeicher auf den gewünschten Sollgrößenverlauf
hingeregelt.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist
eine erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch
skizziert. Hierbei ist ein Antrieb für eine Trommel oder eine Rolle 3 gezeigt.
Es sind mehrere solche Rollen 3 in einer Linie, beispielsweise
als Rollenförderanlage,
vorgesehen.
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Jede
Rolle 3 wird von einem Elektromotor 2 über die
Welle 7 angetrieben, wobei der Elektromotor aus einer leistungssteuernden
Elektronikeinheit versorgt wird. Diese wiederum umfasst einen Energiespeicher 1,
der im einfachsten Fall als Kondensator oder Ultracap ausgeführt ist.
Die Elektronikeinheit ist mit einer Drehzahlregelung und/oder Drehmomentregelung
ausgeführt.
Auf diese Weise sind also zeitliche Verläufe der Drehzahl und/oder des
Drehmoments für
den Elektromotor 2 vorgebbar.
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Vorzugsweise
ist der Elektromotor 2, insbesondere zusammen mit der Elektronikeinheit,
im Inneren der Trommel vorgesehen, also von dieser zumindest teilweise
gehäusebildend
umgeben.
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Die
Elektronikeinheit ist über
eine erste Versorgungsleitung 4 versorgt. Die ersten Versorgungsleitungen 4 sind
T-förmig
mit der zweiten Versorgungsleitung 5 verkabelt.
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Die
ersten Versorgungsleitungen 4 weisen jeweils einen ersten
Leitungsquerschnitt auf, so dass der zulässige Strom auf einen ersten
maximalen Wert begrenzt ist.
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Die
zweiten Versorgungsleitungen 4 weisen jeweils einen zweiten
Leitungsquerschnitt auf, so dass der zulässige Strom auf einen zweiten
maximalen Wert begrenzt ist.
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Die
Elektronikeinheit ist auch mit einem Sensor 6 verbunden,
mit dessen Hilfe ankommendes Fördergut,
wie Koffer, Pakete, Fertigungsteile, Produkte oder dergleichen,
vor in Kontakt treten mit der Rolle detektiert. Auf diese Weise
ist die Elektronikeinheit in der Lage, bedarfsgerecht die Drehzahl
des Motors zu steuern und/oder zu regeln. Wenn also lange Zeit kein
Fördergut
auftritt, werden große
Mengen an Energie einsparbar. Außerdem wird in dieser Zeit
der Energiespeicher aufgeladen.
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Nach
Detektion des Fördergutes
wird die Drehzahlsollwertvorgabe für den Motor von der Elektronikeinheit
aus erhöht
und es tritt zur Überwindung des
dann notwendigen Losbrechmoments ein hoher Leistungsbedarf auf.
Dabei übersteigt
der benötigte Stromwert
den maximal zulässigen
Stromwert der ersten Versorgungsleitung 4. In diesem Zeitbereich wird
daher der über
den maximal zulässigen
Stromwert hinausgehende Bedarf an Stromaufnahme aus dem Energiespeicher 1 gedeckt.
Wenn die gewünschte
Drehzahl erreicht ist, ist eine Versorgung aus dem Energiespeicher
nicht notwendig, da die über
die Versorgungsleitung lieferbaren zulässigen Stromwerte ausreichend
sind.
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Das
Beladen des Energiespeichers wird derart ausgeführt, dass der maximal über die
erste Versorgungsleitung zur Verfügung stehende Strom zunächst an
den Motor geliefert wird. Ist der vom Motor benötigte Bedarf geringer als der über die
erste Versorgungsleitung 4 maximal lieferbare Strom, geben Lademittel
der Elektronikeinheit die Beladung des Energiespeichers frei, wobei
der Ladestrom derart begrenzt wird, dass der maximal zulässige Strom
in den ersten Versorgungsleitungen 4 nicht überschritten
wird.
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Statt
des Sensors ist auch die Elektronikeinheit selbst zur Detektion
des ankommenden Fördergutes
verwendbar:
In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weisen erste
und zweite Versorgungsleitungen denselben Leitungsquerschnitt auf,
in einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
weisen erste und zweite Versorgungsleitungen verschiedenen Leitungsquerschnitt
auf.
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In
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
wird eine Gleichspannungsversorgung über die ersten und zweiten
Versorgungsleitungen vorgesehen. Hierbei ist der Elektromotor vorzugsweise
als Gleichstrommotor ausgeführt.
Besonders einfach und vorteilhaft ist die Verwendung von in Industrieanlagen üblicherweise
vorhandenen 24 Volt Steuerspannungsversorgungen als Gleichspannungsversorgung.
Alternativ ist die Elektronikeinheit auch mit aus der Gleichspannung
versorgtem Wechselrichter ausführbar,
der einen Drehstrommotor versorgbar macht. Hierbei ist vorzugsweise
ein Asynchronmotor vorsehbar. Falls jedoch ein sehr hohes Losbrechmoment
notwendig ist, ist auch ein Synchronmotor vorteilhaft verwendbar.
Wegen der Verwendung von Gleichstrom sind die Lademittel für den Energiespeicher 1 direkt
an der Versorgungsleitung anschließbar. Im generatorischen Betrieb
des Elektromotors ist der Energiespeicher 1 nicht nur über die ersten
Versorgungsleitungen sondern auch vom Motor aus über die Elektronikeinheit beladbar.
Somit ist bei solchen Betriebszuständen ein besonders schnelles
Aufladen des Energiespeichers ausführbar. Hierzu sind die Lademittel
derart ausgelegt, dass der maximal zulässige Ladestrom größer ist
als der maximal zulässige, über die
ersten Versorgungsleitungen durchleitbare, maximal zulässige Strom.
Dies gilt insbesondere auch für
einen von den Lademitteln umfassten Leistunghalbleiterschalter.
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- 1
- Energiespeicher
- 2
- Elektromotor
- 3
- Rolle
- 4
- erste
Versorgungsleitung
- 5
- zweite
Versorgungsleitung
- 6
- Sensor
- 7
- Welle