DE20212306U1 - Vorrichtung zum Erfassen einer Schüttmenge auf einem Förderband - Google Patents

Description

Patent- und Rechtsanwaltssozietät

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Spg Maucher
u. RA H. ßorjes-Pestalozza

Hartl Sensortechnik GmbH Dreikönigstraße 13 · 79102 Frejbiwg

Mauthausen, Österreich

Vorrichtung zum Erfassen einer Schüttmenge auf einem Förderband

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen einer Schüttgutmenge auf einem Förderband mit einer im Bereich einer Förderbandabstützung oberhalb des Förderbandes vorgesehenen Meßanordnung, die aus einer Einrichtung zur berührungslosen Erfassung des jeweiligen auf eine Querschnittsebene bezogenen Oberflächenverlaufes des Schüttgutes besteht.

Um die Nachteile üblicher Förderbandwagen, insbesondere hinsichtlich der Verschleißanfälligkeit zu vermeiden, wurde zur Ermittlung der Schüttgutmenge auf einem Förderband bereits vorgeschlagen (DE 197 31 603 A1), die Schütthöhe des Schüttgutes im Bereich einer Querschnittsebene mit Hilfe eines Echolotverfahrens berührungslos zu messen und aus dem jeweiligen über diese Messungen erfaßten, auf die Querschnittsebene bezogenen Oberflächenverlauf des Schüttgutes in Verbindung mit der zugleich erfaßten Fördergeschwindigkeit des Förderbandes das Volumen des Schüttgutes zu berechnen. Da die für diesen Einsatzzweck geeigneten Ultraschall-Meßanordnungen nicht die für höhere Ansprüche erforderliche Meßgenauigkeit mit sich bringen, wird zusätzlich die Schüttdichte erfaßt und verrechnet, was jedoch mit einem erheblichen zusätzlichen Aufwand verbunden ist, weil zu diesem Zweck die Flächenmasse des Schüttgutes unter Ausnutzung der Absorption harter Gamma-Strahlung radiometrisch gemessen wird.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erfassen einer Schüttgutmenge auf einem Förderband der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine hohe Meßgenauigkeit erreicht werden kann, und zwar trotz des rauhen Betriebes bei der Schüttgutförderung auf Förderbändern.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die als Triangulationsmeßeinrichtung ausgebildete Erfassungseinrichtung für den Oberflächenverlauf des Schüttgutes Lichtsender für in einer Querschnittsebene verlaufende, über die Förderbandbreite verteilte Lichtstrahlenbündel aufweist und daß den Lichtsendern zumindest gruppenweise ein Detektor zur Lageermittlung der über eine Empfangsoptik erhaltenen Abbildungen der am Schüttgut reflektierten Lichtstrahlenbündel der zumindest gruppenweise nacheinander ein- und ausschaltbaren Lichtsender zugeordnet ist.

Obwohl auch mit einer Triangulationsmeßeinrichtung ein genauer Oberflächenverlauf des Schüttgutes in einer Querschnittsebene mit wirtschaftlichem Aufwand nicht ermittelt werden kann, ergibt sich für die Bestimmung der Schüttgutmenge auf dem Förderband durch den Einsatz einer Triangulationsmeßeinrichtung eine auch höheren Anforderungen genügende Meßgenauigkeit, weil die durch die Lichtpunkte der auf dem Schüttgut auftreffendem Lichtstrahlenbündel erhaltenen Meßpunkte, die zur Bestimmung des Oberflächenverlaufes des Schüttgutes herangezogen werden, von einem geglätteten, die jeweilige Querschnittsfläche des Schüttgutes genau wiedergebenden Schüttgutprofil einen Abstand aufweisen, der bezogen auf die in Förderrichtung nacheinander erfaßten Hüllkurven eine statistische Verteilung um das jeweils geglättete Schüttgutprofil zeigt, so daß sich die durch die Messung von Einzelpunkten bedingten Fehler bei der Bestimmung des Oberflächenverlaufs im Zuge der Meßwiederholungen während der Förderbandbewegung ausgleichen. Es kann daher mit einer vergleichsweise geringen Anzahl von Meßpunkten das Auslangen gefunden werden. Da diese Meßpunkte durch Lichtstrahlenbündel jeweils gesonderter Lichtsender erhalten werden, entfallen sonst übliche Ablenkeinrichtungen für den Lichtstrahl eines Lichtsenders mit dem Vorteil, daß auf bewegliche Teile verzichtet werden kann, was eine Voraussetzung für eine hohe Standfestigkeit solcher Triangulationsmeßeinrichtungen im rauhen Betrieb eines Förderbandes darstellt. Es muß allerdings für eine Einzelerfassung jedes durch die einzelnen Lichtsender bestimmten Meßpunktes ohne Beeinflussung durch die Lichtstrahlenbündel der anderen Lichtsender gesorgt werden. Zu diesem Zweck werden die Lichtsender zumindest gruppenweise nacheinander ein- und ausgeschaltet, so daß den Lichtsendern gruppenweise ein Detektor zugeord-

net werden kann, über den die Lage der über eine Empfangsoptik erhaltenen Abbildung des durch den jeweils eingeschalteten Lichtsender erzeugten Lichtpunktes auf dem Schüttgut erfaßt und zur Abstandsbestimmung der Schüttgutoberfläche von der Meßeinrichtung ausgewertet werden kann.

Damit das Streulicht der einzelnen am Schüttgut reflektierten Lichtstrahlenbündel über die Empfangsoptik zur Abbildung des schüttgutseitigen Lichtpunktes auf dem Detektor sicher erfaßt werden kann, muß für eine genaue räumliche Zuordnung der Lichtsender zu ihrem Detektor gesorgt werden, über den Lageänderungen der empfangenen Abbildungen der Lichtpunkte auf der Schüttgutoberfläche mit einer ausreichenden Genauigkeit bestimmt werden müssen. Diese Voraussetzung kann in einfacher Weise dadurch erfüllt werden, daß die Lichtsender zumindest gruppenweise mit dem zugehörigen Detektor auf einem gemeinsamen, biege- und verwindungssteifen Träger vorgesehen sind, so daß selbst bei auftretenden Schwingungen die räumliche Zuordnung zwischen Detektor und Lichtsendern erhalten bleibt.

Werden einfache, nur in einer Richtung postionsempfindliche Detektoren für die Triangulation eingesetzt, so sind die Lichtsender so auszurichten, daß die gesendeten Lichtstrahlenbündel in einer gemeinsamen Querschnittsebene bezüglich des Schüttgutes liegen. Zu der hiefür notwendigen Justierung der Lichtsender kann der Träger zur Lagerung der Lichtsender mit in Abstrahlrichtung verlaufenden, biegeelastischen Zungen versehen werden, die gegenüber dem Träger quer zur Querschnittsebene verstellbar gelagert und in der jeweiligen Verstellage starr gegenüber dem Träger abstützbar sind. Die Lagerung der Lichtsender über biegeelastische Zungen stellt zwar eine einfache Justiermöglichkeit dar, doch darf diese Lagerung nicht zu Schwingungen der Lichtsender Anlaß geben. Aus diesem Grunde muß für eine starre Abstützung der Zungen in der jeweiligen Verstellage gesorgt werden.

Damit der Oberflächenverlauf des Schüttgutes auf dem Förderband über die Breite des Förderbandes ohne Gefahr einer die Meßgenauigkeit beeinträchtigenden Abschattung erfaßt werden kann, können die Lichtsender zu zwei je einer Hälfte

des Förderbandes zugeordneten, je in einem Endabschnitt des gemeinsamen Trägers angeordneten Gruppen zusammengefaßt werden, wobei die beiden den Lichtsendergruppen zugehörigen Detektoren mit den Empfangsoptiken zwischen den Lichtsendergruppen auf dem Träger lagern. Durch diese Anordnung wird eine kompakte Baueinheit erreicht, mit deren Hilfe der auf eine Querschnittsebene bezogene Oberflächenverlauf des Schüttgutes durch eine Triangulation vollständig erfaßt werden kann.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen einer Schüttgutmenge auf einem Förderband in einem schematischen Querschnitt durch das Förderband,

Fig. 2 die Triangulationsmeßeinrichtung ausschnittsweise in einer Draufsicht auf die Lichtsender einer Lichtsendergruppe in einem größeren Maßstab und

Fig. 3 die Lichtsendergruppe nach der Fig. 2 in einem Schnitt nach der Linie Ill-Ill der Fig. 2 in einem größeren Maßstab.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung zum Erfassen einer Schüttgutmenge auf einem Förderband 1 eine Triangulationsmeßeinrichtung 2 auf, die im Bereich einer als Stützrolle ausgebildeten Förderbandabstützung 3 den jeweiligen, auf eine Querschnittsebene bezogenen Oberflächenverlauf 4 des Schüttgutes 5 erfaßt. Zu diesem Zweck sind in einem oberhalb des Fördertrums des Förderbandes 1 angeordneten Gehäuse 6 Lichtsender 7, beispielsweise Leuchtdioden oder Laser-Sender, vorgesehen, die in zwei je einer Hälfte des Förderbandes 1 zugehörigen Gruppen zusammengefaßt sind. Die strichpunktiert angedeuteten Lichtstrahlenbündel 8 der Lichtsender 7 liegen in einer Querschnittsebene des Schüttgutes 5 auf dem Förderband 1 und erfassen jeweils gruppenweise einen Teil des auf diese Querschnittsebene bezogenen Oberflächenverlaufs 4 des Schüttgutes 5. Wie vor allem der Fig. 3 entnommen werden kann, sind die zu je einer Gruppe zusammengefaßten Lichtsender 7 auf einem gemeinsamen Trägerblech 9 angeordnet, das für jeden Lichtsender 7 eine sich in Abstrahlrichtung des zugehörigen Lichtsenders 7 erstreckende, biegeelastische Zuge 10 bildet.

Während das Trägerblech 9 biegesteif auf einem vorstehenden Absatz eines Lagerkörpers 11 befestigt ist, ragen die Zungen 10 über den Absatz des Lagerkörpers 11 vor, um die Lichtsender 7 bezüglich der gewählten Querschnittsebene ausrichten zu können. Die Justierung der einzelnen Zungen 10 erfolgt mit Hilfe von Justierschrauben 12, die im Lagerkörper 11 schraubverstellbar gehalten sind und durch Durchtrittslöcher in den Zungen 10 betätigt werden können. An diese eine Abstützung für die Zungen 10 bildenden Justierschrauben 12 werden die Zungen 10 mit Hilfe von Fixierschrauben 13 spielfrei angedrückt. Die Lagerkörper 11, die die Steuerschaltung 14 für die Lichtsender 7 aufnehmen, sind in den Endabschnitten eines gemeinsamen Trägers 15 gelagert, der biege- und verwindungssteif ausgebildet ist und beispielsweise einen U-förmigen Querschnitt aufweist. Dieser in das Gehäuse 6 biegespannungsfrei eingesetzte Träger 15 nimmt zwischen den beiden Gruppen von Lichtsendern 7 je einen Detektor 16 zur ortsauflösenden Erfassung der über eine Empfangsoptik 17 erhaltenen Abbildungen der Lichtpunkte 18 auf, die sich beim Auftreffen der Lichtstrahlenbündel 8 auf die Oberfläche des Schüttgutes 5 ergeben. Die über das Streulicht der am Schüttgut 5 reflektierten Lichtstrahlenbündel 8 durch die Empfangsoptik 17 erfaßte Abbildung 19 des jeweils durch ein Lichtstrahlenbündel 8 erzeugten Lichtpunktes 18 wird hinsichtlich ihrer Lage gegenüber dem Detektor 16 von diesem erfaßt, wobei Lageänderungen der Abbildung 19 aufgrund der gegebenen geometrischen Verhältnisse einer Abstandsänderung des abgebildeten Lichtpunktes 18 vom zugehörigen Lichtsender 7 entsprechen. Damit kann über die Abstandserfassung der Lichtpunkte 18 im Triangulationsverfahren der Oberflächenverlauf 4 des Schüttgutes 5 bezüglich einer Querschnittsebene bestimmt werden. Zu diesem Zweck ist dafür zu sorgen, daß im jeweiligen Empfangsbereich 20 der Empfangsoptiken 17 nur jeweils ein Lichtpunkt 18 erfaßt wird, was das Ein- und Ausschalten der Lichtsender 7 in einer zeitlichen Aufeinanderfolge bedingt, um eine gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Lichtpunkte 18 auszuschalten. Die Lichtsender 7 werden daher über die Steuerschaltungen 14 in Abhängigkeit von einer Beaufschlagung über einen Rechner 21 nacheinander ein- und ausgeschaltet. Dieses Ein- und Ausschalten kann selbstverständlich auch über vorgeschaltete Blenden erfolgen.

Da die jeweilige Fördergeschwindigkeit des Förderbandes 1 über einen entsprechenden Geschwindigkeitsgeber 22 ermittelt wird, der beispielsweise die Winkelgeschwindigkeit der Stützrolle 3 mißt, kann aus den wiederholt erfaßten Oberflächenverläufen 4 des Schüttgutes 5 in Verbindung mit der Fördergeschwindigkeit das geförderte Schüttgutvolumen errechnet werden. Wird über eine Eingabeeinrichtung 23 das durchschnittliche Schüttgewicht des Schüttgutes 5 vorgegeben, so kann das jeweilige Gewicht des geförderten Schüttgutes 5 errechnet und über eine Anzeige- und Ausgabeeinheit 24 ausgegeben werden.

Die Anordnung der zu Gruppen zusammengefaßten Lichtsender 7 mit den zugehörigen Detektoren 16 auf einem gemeinsamen, biege- und verwindungssteifen Träger 15 erlaubt eine genaue Vorjustierung der Triangulationsmeßeinrichtung 2, so daß für die Montage lediglich das Gehäuse 6 gegenüber dem Förderband 1 auszurichten ist. Das Gehäuse 6 ist mit verglasten Fenstern 25 für den Lichtdurchtritt versehen und kann daher staubdicht ausgeführt werden. Diese Fenster müssen für einen ausreichenden Lichtdurchtritt regelmäßig gereinigt werden. Wegen des Fehlens von einem mechanischen Verschleiß ausgesetzten Konstruktionsteilen ist die Vorrichtung im übrigen wartungsfrei und vorteilhaft für die bei Förderbändern von Schüttgut auftretenden, rauhen Betriebsbedingungen geeignet.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Erfassen einer Schüttgutmenge auf einem Förderband mit einer im Bereich einer Förderbandabstützung oberhalb des Förderbandes vorgesehenen Meßanordnung, die aus einer Einrichtung zur berührungslosen Erfassung des jeweiligen auf eine Querschnittsebene bezogenen Oberflächenverlaufes des Schüttgutes besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die als Triangulationsmeßeinrichtung (2) ausgebildete Erfassungseinrichtung für den Oberflächenverlauf (4) des Schüttgutes (5) Lichtsender (7) für in einer Querschnittsebene verlaufende, über die Förderbandbreite verteilte Lichtstrahlenbündel (8) aufweist und daß den Lichtsendern (7) zumindest gruppenweise ein Detektor (16) zur Lageermittlung der über eine Empfangsoptik (17) erhaltenen Abbildungen (19) der am Schüttgut (5) reflektierten Lichtstrahlenbündel (8) der zumindest gruppenweise nacheinander ein- und ausschaltbaren Lichtsender (7) zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsender (7) zumindest gruppenweise mit dem zugehörigen Detektor (16) auf einem gemeinsamen, biege- und verwindungssteifen Träger (15) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (15) zur Lagerung der Lichtsender (7) mit in Abstrahlrichtung verlaufenden, biegeelastischen Zungen (10) versehen ist, die gegenüber dem Träger (15) quer zur Querschnittsebene verstellbar gelagert und in der jeweiligen Verstellage starr gegenüber dem Träger (15) abstützbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsender (7) zu zwei je einer Hälfte des Förderbandes (1) zugeordneten, je in einem Endabschnitt des gemeinsamen Trägers (15) angeordneten Gruppen zusammengefaßt sind und daß die beiden den Lichtsendergruppen zugehörigen Detektoren (16) mit den Empfangsoptiken (17) zwischen den Lichtsendergruppen auf dem Träger (15) lagern.