DE102018211175A1 - Überwachungseinrichtung eines elektrischen Schienensystems und/oder eines Abnehmers des Schienensystems - Google Patents
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Abstract
Eine Überwachungseinrichtung eines elektrischen Schienensystems und/oder eines Abnehmers des Schienensystems, der zum elektrischen Kontaktieren am Schienensystem vorgesehen ist und der entlang dem Schienensystem beweglich ist, beinhaltet wenigsten eines der folgenden mitbeweglichen Erfassungsmittel:
- eine Kamera zum Aufnehmen von Bildern des Schienensystems in einem vorgebbaren Bereich in Bewegungsrichtung des Abnehmers vor oder hinter dem Abnehmer,
- wenigstens einen Vibrationssensor an wenigstens einem Schleifkontakt des Abnehmers, der zum elektrischen Kontaktieren einer der Schienen des Schienensystems vorgesehen ist,
- einen Funkensensor für eine optische Funkenerfassung im Kontaktbereich und/oder
- wenigstens einen Abstandssensor für wenigstens eine Schiene des Schienensystems zum Erfassen eines Abstands zwischen dem Befestigungspunkt des Abstandssensors und der Schiene.
- eine Kamera zum Aufnehmen von Bildern des Schienensystems in einem vorgebbaren Bereich in Bewegungsrichtung des Abnehmers vor oder hinter dem Abnehmer,
- wenigstens einen Vibrationssensor an wenigstens einem Schleifkontakt des Abnehmers, der zum elektrischen Kontaktieren einer der Schienen des Schienensystems vorgesehen ist,
- einen Funkensensor für eine optische Funkenerfassung im Kontaktbereich und/oder
- wenigstens einen Abstandssensor für wenigstens eine Schiene des Schienensystems zum Erfassen eines Abstands zwischen dem Befestigungspunkt des Abstandssensors und der Schiene.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung eines elektrischen Schienensystems und/oder eines Abnehmers des Schienensystems, der zum elektrischen Kontaktieren am Schienensystem vorgesehen ist und der entlang dem Schienensystem beweglich ist.
- Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise „Hängebahnen“ bekannt, bei denen in Reihe eine Vielzahl, einzeln angetriebener Elektrofahrwerke auf wenigstens einer Laufschiene fahren, die z.B. an einer Montagehallendecke oder an einem aufgeständerten Stahlbau befestigt ist. An jedem der Fahrwerke befinden sich Gehänge, die das zu transportierende bzw. montierend Gut, beispielsweise ein endzusammenzubauendes Automobil aufnehmen. Dabei umfasst jedes der Fahrwerke einen Abnehmer oder ein Abnehmerpaket, welcher oder welches elektrisch leitend ein parallel zur Laufschiene geführtes elektrisches Schienensystem kontaktiert, worüber eine Spannungs- und/oder Steuerungs- bzw. Regelungsversorgung der Fahrwerke und/oder weiterer mit den Gehängen und/oder dem Fahrwerk verbundener Teile realisiert ist. Störungen am Abnehmer, am Schienensystem und/oder im Kontaktverhalten zwischen dem Abnehmer und dem Schienensystem können zum ungewollten Stillstand eines Fahrwerks führen, was weiterhin alle Fahrwerke zum Anhalten zwingt und damit die gesamte Montagelinie entlang der Hängebahn stoppt, was letztendlich proportional zur Stillstandzeit zu erheblichen, sehr kostspieligen Montageausfällen führt.
- Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Überwachungseinrichtung zu schaffen, mit der derartige ungewollte Stillstände reduzierbar sind.
- Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
- Gemäß Anspruch 1 beinhaltet eine Überwachungseinrichtung eines elektrischen Schienensystems und/oder eines Abnehmers des Schienensystems, der zum elektrischen Kontaktieren am Schienensystem vorgesehen ist und der entlang dem Schienensystem beweglich ist, wenigsten eines der folgenden mitbeweglichen Erfassungsmittel:
- - eine Kamera zum Aufnehmen von Bildern des Schienensystems in einem vorgebbaren Bereich in Bewegungsrichtung des Abnehmers vor oder hinter dem Abnehmer,
- - wenigstens einen Vibrationssensor an wenigstens einem Schleifkontakt des Abnehmers, der zum elektrischen Kontaktieren einer der Schienen des Schienensystems vorgesehen ist,
- - einen Funkensensor für eine optische Funkenerfassung im Kontaktbereich und/oder
- - wenigstens einen Abstandssensor für wenigstens eine Schiene des Schienensystems zum Erfassen eines Abstands zwischen dem Befestigungspunkt des Abstandssensors und der Schiene.
- Dabei sind mittels der Kamera mit Vorteil Anomalitäten beispielsweise Erosionsstellen des leitenden Schienenmaterials z.B. infolge mangelnden Schleifkontakts und/oder Abnutzungserscheinungen wie ein sich abzeichnendes Durchschleifen des leitenden Schienenmaterials z.B. eine Kupfer- oder Bronzelegierung erkennbar. Ein Nichtbeseitigen besagter Anomalitäten würde dabei früher oder später zum Ausfall des Schienensystems führen.
- Mit den insbesondere je Schleifkontakt vorgesehenen Vibrationssensoren sind beispielsweise fortdauernd auftretende Vibrationen insbesondere bestimmter Frequenzbereiche detektierbar, die auf eine Anomalität des entsprechenden Schleifkontakts als solchen oder seiner Verbindungsmechanik zum Rest des Abnehmers hinweisen. Ferner sind damit auch unsaubere Übergänge von einem Schienenstück zum nächsten, an Weichen und/oder an als Hebern bezeichneten, aufzugsartigen Einrichtungen des Schienensystems detektierbar, wodurch ebenfalls charakteristische Vibrationen hervorgerufen werden.
- Mit dem Funkensensor wird das Auftreten von Funken erfasst, was ein Indiz sowohl für Schäden bzw. Abnutzungserscheinung am Schienensystem, als auch am Kontaktsystem des Abnehmers, als auch in deren Zusammenspiel sein kann. Vergleichend mit dem Erfassungsergebnis der anderen Sensoren bzw. der Kamera ist gegebenenfalls genauere Aufklärung möglich. Wird weiterhin mit insbesondere je Schiene des Schienensystems vorgesehenen Abstandssensoren ein bestimmter Abstandsunterschied zu einem Normabstand detektiert, kann dies beispielsweise darauf hindeuten, dass die betroffen(en) Schiene(n) beispielsweise nicht richtig in ihre Halterung eingeklipst ist (sind).
- Zusammenfassend sind damit Anomalitäten des Schienensystems und/oder des Abnehmers detektierbar, denen bei der nächsten routinemäßigen Wartung des Schienensystems nachgespürt werden kann und dann gegebenenfalls beseitigt werden, bevor die Anomalitäten zu Störungen führen, die einen unplanmäßigen Stillstand des Schienensystems und der damit verbundenen Produktionslinie erzwingen. Extrem kostspielige unplanmäßige Produktionsausfälle können somit mit großem Vorteil vermieden werden.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figur.
- Die Figur zeigt in Form einer Prinzipskizze eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines elektrischen Schienensystems
10 auf dem ein in Längsrichtung des Schienensystems10 beweglicher Abnehmer20 angeordnet ist, der über Schleifkontakte22 die Schienen12 elektrisch leitend kontaktiert. Dabei ist jeder der Schienen12 einer der Schleifkontakte22 zugeordnet. - Beim Schienensystem
10 sind die Schienen12 , die jeweils mit einer eigenen Isolation14 versehen sind, übereinander angeordnet. Natürlich können die Schienen12 inklusive ihrer Isolation14 alternative auch mit vorgebbaren Abstand zueinander angeordnet sein. Die Schienen12 sind dabei beispielsweise dadurch befestigt, dass sie in eine dafür vorgesehene Halterung eingeklipst sind. Das Schienensystem10 umfasst dabei beispielsweise drei Stromschienen für die Phasen eines 400 V Drehstromsystems, eine weitere Stromschiene mit Funktion des Schutzleiters ggf. auch als PEN und weitere zwei Steuerschienen zur Übertragung von Regel- bzw. Steuersignalen und/oder Daten allgemein, beispielsweise Messdaten. Die Steuerschienen sind dabei beispielsweise für Schutzkleinspannung, Gleichspannung und/oder auch als ein Bus, beispielsweise als Profi-Bus ausgebildet. In anderen Ausführungen gibt es natürlich auch Schienensystem ohne Steuerschienen. - Dabei kann das Schienensystem
10 beispielsweise Bestandteil einer „Hängebahn“ sein, bei dem einzeln angetriebene Fahrwerk auf einer zusätzlichen, parallel zum Schienensystem10 geführten Laufschiene fahren, die beispielsweis an einer Montagehallendecke oder an einem aufgeständerten Stahlbau befestigt ist. An den Fahrwerken befinden sich Gehänge, die Transportgut, beispielsweise ein endzusammenzubauendes Automobil aufnehmen. Das Schienensystem10 dient dabei unter anderem der Stromversorgung und Regelung der Fahrwerke und damit verbundener Teile. Der Annehmer20 ist dabei beispielsweise integraler Bestandteil jedes Fahrwerks, wobei das Fahrwerk weiterhin auf der Laufschien zum Abrollen vorgesehene Rollen, eine elektromotorischen Abtrieb und Regelungs- und weitere Komponenten umfasst. Bei einem derartigen System ergeben sich teils signifikante Längserstreckungen der Hängebahn inklusive dem Schienensystem von mehreren Kilometern, z.B. im Bereich von 5 km. - Die Erfindung ist natürlich auch bei anders ausgeführten Transportsystemen einsetzbar, so z.B. bei Schubpaletten-Systemen, bei denen das elektrische Schienensystem beispielsweise bodennah oder unterhalb einer Bodenfläche angeordnet ist, aber auch im Bereich von Regallagersystemen. Letztendlich ist die Erfindung bei allen elektrischen Schienensystem einsetzbar, bei denen längs des Schienensystem ein das Schienensystem kontaktierender Abnehmer beweglich ist.
- Am Abnehmer
20 ist eine Kamera32 zum Aufnehmen von Bildern des Schienensystems10 in einem vorgebbaren Bereich in Bewegungsrichtung des Abnehmers20 vor oder hinter dem Abnehmer10 angeordnet. Weiterhin sind am Abnehmer20 Abstandssensoren36 vorgesehen, wobei je Schiene12 ein separater Abstandssensor36 vorgesehen ist. Die Abstandssensoren36 sind dabei zum Erfassen eines Abstands zwischen dem Befestigungspunkt des jeweiligen Abstandssensors36 am Abnehmer20 und der zugehörigen Schiene12 (laser)optisch arbeitend ausgebildet. In anderen Ausführungen sind die Kamera32 und/oder die Abstandssensoren36 nicht am eigentlichen Abnehmer20 sondern an einem mit dem Abnehmer20 mitbewegten Wagen angeordnet, der beispielsweise mit dem Abnehmer20 mechanisch gekoppelt ist. - An jedem der Schleifkontakte
22 ist jeweils ein Vibrationssensor38 angeordnet, wobei die Vibrationssensoren38 als Beschleunigungssensoren ausgebildet sind und jeweils mit der Befestigung des Schleifkontakts22 verbunden sind, der mit dem restlichen Abnehmer20 bewegbar, bzw. flexible federnd verbunden ist. Schließlich ist innerhalb einer gegenüber Umgebungslichteinflüssen abschottenden Umhüllung des Abnehmers20 ein Funkensensor34 angeordnet, der für alle Schienen12 zur optischen Erfassung von Funken zwischen dem Schienensystem10 und den Schleifkontakten22 , insbesondere beim sich bewegenden Abnehmer20 , vorgesehen ist. Dabei ist die Umhüllung des Abnehmers20 in der Figur im denjenigen Bereich, in dem der Funkensensor34 , aber auch die Schleifkontakte22 angeordnet sind, zur Erkennbarkeit des Funkensensors34 und der Schleifkontakte22 sowie der darauf angeordneten Vibrationssensoren38 sozusagen durchsichtig dargestellt und mit gestrichelter Linie umrahmt. - Die von der Kamera
32 aufgenommenen Bilder und/oder die von den Sensoren34 ,36 und38 erfasste Daten werden über eine als Bus fungierende Steuerschiene einem Netzwerk zugeführt. Der Bus kann dabei Ethernet-basiert sein, so dass dann der Datenaustauch über den offenen Industrie-Ethernet-Standard Profinet erfolgt. Die Bilder und/oder Daten werden dann insbesondere fernübertragen und -ausgewertet, was im Rahmen einer Cloud-Lösung erfolgen kann. Für den Fall, dass das Auswerten eine Anomalität aufdeckt, wird dem Betreiber des Schienensystems über das beschriebene Netzwerk eine entsprechende Meldung oder Warnung zurückgegeben. Dies kann ausgehend von einfachen Anzeige an einem Überwachungsbildschirm für die Anlage, die das Schienensystem beinhaltet oder ähnlichem bis hin zu einer Meldung auf bestimmten Smartphones von bestimmten Personen reichen. Alternative kann das beschrieben Netzwerk aber natürlich auch andere Kommunikationskanäle beinhalten, beispielsweise kabellose Übertragung von Daten über Wifi oder Mobiltelefonnetzwerke. - Dabei sind mittels der Kamera
32 mit Vorteil Anomalitäten beispielsweise Erosionsstellen des leitenden Schienenmaterials z.B. infolge mangelnden Schleifkontakts und/oder Abnutzungserscheinungen wie ein sich abzeichnendes Durchschleifen des leitenden Schienenmaterials z.B. aus einer Kupfer- oder Bronzelegierung erkennbar. Die von der Kamera32 aufgenommenen Bilder sind dabei zum Erkennen von Anomalitäten einer trainierbaren Auswertesoftware zugeführt, die insbesondere mit Bildern normaler Betriebszustände trainiert ist. - Werden von einem der Vibrationssensoren
38 beispielsweise fortdauernd auftretenden Vibrationen bestimmter Frequenzbereiche detektiert, lässt sich davon auf eine Anomalität des entsprechenden Schleifkontakts22 als solchen oder seiner Verbindungsmechanik zum Rest des Abnehmers20 schließen. Ferner sind damit auch unsaubere Übergänge von einem Schienenstück zum nächsten und/oder an Weichen detektierbar, wodurch ebenfalls charakteristische Vibrationen hervorgerufen werden. Alternativ oder ergänzend dazu kann ein oder mehrere akustische Sensoren, beispielsweise in der Ausbildung als Mikrophon, zum Aufnehmen von akustischen Schwingungen zum Einsatz kommen. - Mit dem Funkensensor
34 wird das Auftreten von Funken erfasst, was ein Indiz sowohl für Schäden bzw. Abnutzungserscheinung am Schienensystem10 als auch am Kontaktsystem des Abnehmers20 als auch in deren Zusammenspiel sein kann. Vergleichend mit dem Erfassungsergebnis der anderen Sensoren36 und38 bzw. der Kamera32 ist gegebenenfalls genauere Aufklärung möglich. - Wird schließlich über wenigstens einen der Distanzsensoren
36 ein bestimmter Abstandsunterschied zu einem Normabstand detektiert, kann dies darauf hindeuten, dass die betroffen(en) Schiene(n)12 beispielsweise nicht richtig in ihre Halterung eingeklipst ist (sind). - Zusammenfassend sind damit Anomalitäten des Schienensystems
10 und/oder des Abnehmers20 detektierbar, denen bei der nächsten routinemäßigen Wartung des Schienensystem10 nachgespürt werden kann und dann gegebenenfalls beseitigt werden, bevor die Anomalitäten zu Störungen führen, die einen unplanmäßigen Stillstand am Schienensystem10 erzwingen. Extrem kostspielige unplanmäßige Produktionsausfälle können somit mit großem Vorteil vermieden werden. - In anderen Ausführungen ist es natürlich auch möglich, dass lediglich einige wenige oder im Extremfall sogar nur ein einziges der Fahrwerke insbesondere mit der Kamera
32 und den Abstandssensoren36 ausgerüstet sind. In wiederum anderen Ausführungen ist es natürlich auch möglich, Vibrationssensoren38 und/oder Distanzsensoren36 nicht für alle Schienen12 , sondern nur für ausgewählte, beispielsweise von besonderer Sicherheitsbedeutung vorzusehen. Schließlich kann in anderen Ausführungen auch eine Auswahl von einem, zwei oder drei der vorausgehend beschrieben Sensortypen34 ,36 und38 bzw. der Kamera32 ausreichen.
Claims (10)
- Überwachungseinrichtung eines elektrischen Schienensystems und/oder eines Abnehmers des Schienensystems, der zum elektrischen Kontaktieren am Schienensystem vorgesehen ist und der entlang dem Schienensystem beweglich ist, beinhaltend wenigsten eines der folgenden mitbeweglichen Erfassungsmittel: - eine Kamera zum Aufnehmen von Bildern des Schienensystems in einem vorgebbaren Bereich in Bewegungsrichtung des Abnehmers vor oder hinter dem Abnehmer, - wenigstens einen Vibrationssensor an wenigstens einem Schleifkontakt des Abnehmers, der zum elektrischen Kontaktieren einer der Schienen des Schienensystems vorgesehen ist, - einen Funkensensor für eine optische Funkenerfassung im Kontaktbereich und/oder - wenigstens einen Abstandssensor für wenigstens eine Schiene des Schienensystems zum Erfassen eines Abstands zwischen dem Befestigungspunkt des Abstandssensors und der Schiene.
- Überwachungseinrichtung nach
Anspruch 1 , wobei die Überwachungseinrichtung zwei, drei oder alle der typisierten Erfassungsmittel umfasst. - Überwachungseinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 oder2 , wobei der Abstandssensor (laser)optisch arbeitend ausgebildet ist und wobei insbesondere für jede der Schienen des Schienensystems ein eigener Abstandssensor vorgesehen ist. - Überwachungseinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , wobei der Vibrationssensor mit einem Teil des Schleifkontakts verbunden ist, der mit dem restlichen Abnehmer bewegbar verbunden ist, wobei der Vibrationssensor insbesondere als ein Beschleunigungssensor ausgebildet ist und wobei insbesondere für jeden Schleifkontakt ein eigener Vibrationssensor vorgesehen ist. - Überwachungseinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , wobei der eine Funkensensor für alle Schienen des Schienensystems zusammen vorgesehen ist, und wobei der Funkensensor insbesondere innerhalb einer gegenüber Umgebungslichteinflüssen abschottenden Umhüllung des Abnehmers angeordnet ist. - Überwachungseinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , wobei die Kamera als eine Hochgeschwindigkeitskamera ausgebildet ist. - Überwachungseinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , wobei die von der Kamera aufgenommenen Bilder und/oder die von den Sensoren erfasste Daten insbesondere über das Schienensystem einem Netzwerk zugeführt sind, worüber insbesondere eine Fernauswertung der Bilder und/oder Daten ausgebildet ist, und wobei insbesondere für den Fall, dass das Auswerten eine Anomalität aufdeckt, ein Betreiber des Schienensystems, insbesondere über besagtes Netzwerk, eine entsprechende Meldung oder Warnung zugeführt ist. - Überwachungseinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , wobei die von der Kamera aufgenommenen Bilder zum Erkennen von Anomalitäten einer trainierbaren Auswertesoftware zugeführt sind, die insbesondere mit Bildern normaler Betriebszustände trainiert ist. - Überwachungseinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis8 , wobei das Schienensystem wenigstens eine Stromschiene, insbesondere mehrere gegeneinander isolierte Stromschienen gemäß einem Gleich-, Wechsel- oder Drehstromsystem, und insbesondere wenigstens eine Steuerschiene umfasst, über die unter anderem eine Kommunikation mit einem Bussystem ermöglicht ist. - Überwachungseinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis9 , wobei die Kamera und/oder der Abstandssensor am Abnehmer oder an einem mit dem Abnehmer mitbewegten Wagen angeordnet sind.
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