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PRIORITÄTSANSPRUCH
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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der früher eingereichten vorläufigen US-Anmeldung
mit der lfd. Nr. 60/370.018, die am 4. April 2002 eingereicht wurde
und deren Offenbarung hier durch Literaturhinweis aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System, das betrieben
werden kann, um Einzelteile von Partikelsubstanz aus einem Behälter aufzunehmen,
diese Einzelteile zu wiegen und anschließend die gewogenen Einzelteile
für eine
Weiterverarbeitung zu sortieren.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Es
gibt mehrere industrielle Anwendungen, bei denen es wichtig ist,
dass Gewichtsinformationen in Bezug auf Einzelteile von Partikelsubstanz
gesammelt werden. "Partikelsubstanz" bezieht sich in
diesem Kontext auf Objekte mit gleichförmiger oder nicht gleichförmiger Größe und Form,
die im Allgemeinen ein granulöses,
pelletartiges oder pillenförmiges
Wesen mit einem durchschnittlichen Volumen zwischen 5 und 500 Kubikmillimetern
und/oder einem durchschnittlichen Gewicht zwischen 0,001 und 10
Gramm besitzen.
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Als
ein spezielles Beispiel ist es in der Agrarindustrie und insbesondere
in der Samenzuchtindustrie für
Wissenschaftler wichtig, das Gewicht einzelner Samen (d. h., die
Arten von "Partikelsubstanz", die von Interesse
sind) genau zu kennen. Diese Informationen in Verbindung mit anderen
Abschnitten analytischer Daten (wie etwa kennzeichnende Daten, Molekulardaten,
Daten der magnetischen Resonanz, Farbdaten, Größendaten, Formdaten und dergleichen)
unterstützen
den Wissenschaftler/Züchter
bei der selektiven Auswahl von bestimmten Samen (oder Familien von
Samen) für
die weitere Zucht und/oder die Analyse.
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Als
ein weiteres Beispiel kann es in der pharmazeutischen Industrie
wichtig sein, bekannte Mengen mit bestimmten Gewichtscharakteristiken
an einen bestimmten Prozess abzugeben. Auf diese Weise kann der
Wissenschaftler/Lieferant chemischer Zusätze die Menge einer bestimmten
Komponente, die bei der Herstellung eines bestimmten Produkts hinzugefügt wird,
genau zu steuern. Das Gleiche gilt in der chemischen Industrie,
wenn die Bestandteile einer chemischen Zusammensetzung bekannt sein müssen und
gewichtsmäßig exakt
zugefügt
werden müssen.
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Die
im Allgemeinen geringe Größe von Einzelteilen
von Partikelsubstanz macht sie für
eine manuelle Manipulation recht schwierig und unbequem. Es ist
z. B. für
viele Menschen recht schwierig, ein Einzelteil von Partikelsubstanz
(wie etwa einen Samen, eine Pille, ein Korn oder einen Partikel)
aus einem Behälter,
der hunderte oder tausende weitere Teile enthält, exakt auszuwählen, zu
ergreifen und zu handhaben, um es auf einer Waagschale anzuordnen
und von dort zu entfernen. Das Aufnehmen, Auswählen und Arbeiten mit diesen
Einzelteilen wird eine sehr langwierige Aufgabe, die eine geringe
Arbeitszufriedenheit mit sich bringt. Obwohl Personen die Aufgabe
ausführen
können
und häufig
dafür angestellt
werden, bewirken die oben genannten sowie weitere Faktoren (dazu
gehören
z. B. übermäßig hohe
Arbeitskosten, Probleme mit der Mitarbeiterfluktuation und menschliche
Fehler) den Schritt zu einer verstärkten, wenn nicht sogar vollständigen Automatisierung
des Handhabungsprozesses.
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Das
Patent
US-4.480.765 offenbart
eine Maschine, die umfasst:
einen Behälter, der einen Bodenabschnitt
mit einer Öffnung
im Bodenabschnitt besitzt, wobei der Behälter so bemessen ist, dass
er viele Einzelteile einer Partikelsubstanz halten kann;
einen
Kolben, der ein Ende mit einer darin vorhandenen konkaven Vertiefung
besitzt, wobei der Kolben so positioniert ist, dass er durch die Öffnung in
den Behälterbodenabschnitt
verläuft;
einen
Aktor, der mit dem Kolben gekoppelt ist und betreibbar ist, um den
Kolben durch die Öffnung
in den Behälter
zwischen einer ersten Position, in der das Ende mit der Öffnung im
Bodenabschnitt des Behälters
im Wesentlichen bündig
ist, und einer zweiten Position, in der das Ende gegenüber dem
Bodenabschnitt des Behälters
erhöht
ist, zu bewegen, um zu bewirken, dass durch die konkave Vertiefung
ein einziges Einzelteil von Partikelsubstanz eingefangen und über den
Bodenabschnitt angehoben wird; und
ein Mittel benachbart zu
dem Ende des Kolbens, um das eingefangene Einzelteil von Partikelsubstanz von
dem Ende des Kolbens nach der Bewegung des Kolbens in die zweite
Position wegzunehmen.
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Es
gibt demzufolge in der Technik einen Bedarf an einer automatisierten
Lösung
des Problems der Handhabung von Partikelsubstanz in mehreren Kontexten,
die die folgenden Operationen einzeln und in Kombination enthalten:
Auswählen
von Einzelteilen aus einem Aufbewahrungsbehälter; Wiegen von Einzelteilen;
und Sortieren von Einzelteilen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Um
den oben erläuterten
Bedarf sowie einen weiteren Bedarf, der ein Fachmann erkennt, zu
erfüllen,
wird eine automatisierte Maschine verwendet, um Einzelteile von
Partikelsubstanz zu handhaben und zu manipulieren. Die Maschine
wird betrieben, um einzelne Einzelteile der Partikelsubstanz aus
einem Behälter,
der viele Teile enthält,
aufzunehmen. Die aufgenommenen Einzelteile werden dann für eine weitere
Handhabung befördert.
Ein Aspekt dieser Handhabung beinhaltet das einzelne Wiegen jedes
Teils der aufgenommenen Partikelsubstanz. Ein weiterer Aspekt dieser
Handhabung beinhaltet das Sortieren der Einzelteile von Partikelsubstanz
in mehrere Aufnahmebehälter.
Ein weiterer Aspekt dieser Handhabung beinhaltet sowohl das Wiegen
als auch das anschließende
Sortieren der Einzelteile von Partikelsubstanz. Die Sortieroperation
kann, muss jedoch nicht notwendigerweise anhand des gemessenen Gewichts
jedes Teils ausgeführt
werden.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird insbesondere eine Maschine geschaffen,
die einen Kolben enthält,
der ein Ende mit einer darin vorhandenen konkaven Vertiefung besitzt.
Der Kolben ist so positioniert, dass er durch eine Öffnung in
einem Bodenabschnitt eines Behälters
verläuft.
Ein Aktor ist mit dem Kolben gekoppelt und kann betrieben werden,
um den Kolben durch die Öffnung
in dem Behälter
zwischen einer ersten Position, die mit der Öffnung den Bodenabschnitt des
Behälters
im Wesentlichen bündig
ist, und einer zweiten Position, in der das Ende gegenüber dem
Bodenabschnitt des Behälters
erhöht
ist, zu bewegen. Wenn der Behälter Partikelsubstanz
enthält,
bewirkt die Bewe gung des Kolbens von der ersten Position in die
zweite Position unter der Steuerung des Aktors, dass ein einzelnes Einzelteil
von Partikelsubstanz in dem Behälter
durch die konkave Vertiefung eingefangen und über den Bodenabschnitt angehoben
wird. Ein Einzelteil von Partikelmaterial wird, nachdem es eingefangen
wurde, weggenommen und befördert.
Gemäß der Erfindung
wird das weggenommene Einzelteil durch ein Rohr unter Verwendung
eines Stroms von mit Druck beaufschlagter Luft befördert, wobei
das Rohr einen Geschwindigkeitsübergangsbereich
aufweist, um die Geschwindigkeit des weggenommenen Einzelteils, das
durch den Strom von mit Druck beaufschlagter Luft transportiert
wird, zu senken. In einer Ausführungsform
wird das Einzelteil zu einem Ort (wie etwa eine Waagschale) transportiert,
wo eine Wiegeoperation ausgeführt
wird. In einer weiteren Ausführungsform
wird das beförderte
Teil zu einem Ort transportiert, wo eine Sortieroperation ausgeführt wird.
In einer weiteren Ausführungsform
wird das beförderte Teil
zuerst zum Wiegen transportiert und wird dann weiter zum Sortieren
befördert.
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In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Luftstrahl
verwendet, um ein gewogenes Einzelteil von Partikelsubstanz von
der Waagschale zu blasen, um es zu transportieren. In einer bevorzugten
Ausführungsform
wird das weggenommene Einzelteil durch ein Rohr unter Verwendung
eines Stroms von mit Druck beaufschlagter Luft, der durch den Luftstrahl
erzeugt wird, transportiert. In einer Ausführungsform wird das beförderte Teil
zu einem Ort transportiert, wo eine Sortieroperation ausgeführt wird.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
werden zwei Luftstrahlen, die unter einem Winkel zueinander versetzt
sind, wahlweise betätigt, um
das gewogene Einzelteil von Partikelsubstanz von der Waagschale
zu blasen. Die beiden Luftstrahlen werden vorzugsweise in sich gegenseitig
ausschließender
Weise aktiviert, um das Einzelteil für eine Beförderung zu einem ausgewählten Ort
von zwei unterschiedlichen Orten zu schicken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ein
vollständigeres
Verständnis
des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann
durch Bezugnahme auf die folgende genaue Beschreibung erhalten werden,
wenn diese in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung erfolgt; es zeigen:
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1 einen
Funktionsschaltplan eines Partikelsubstanz-Handhabungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2A und 2B schematische
Seitenansichten einer Ausführungsform
für einen
Aufnahmeabschnitt des Auswahl-Teilsystems, das im System von 1 verwendet
wird;
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3A bis 3C schematische
Seitenansichten einer weiteren Ausführungsform des Aufnahmeabschnitts
des Auswahl-Teilsystems, das im System von 1 verwendet
wird;
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4A und 4B schematische
Seitenansichten eines Ablageabschnitts des Auswahl-Teilsystems,
das im System von 1 verwendet wird;
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5 eine
schematische Darstellung des Wiege-Teilsystems, das im System von 1 verwendet
wird;
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6 eine
schematische Draufsicht eines Systems mit Gebläseanschluss für die Übergabevorrichtung
zwischen Teilsystemen, die im System von 1 verwendet
wird;
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7 eine
schematische rechtwinklige Darstellung eines Sortier-Teilsystems, das
im System von 1 verwendet wird;
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8 eine
rechtwinklige Ansicht eines Partikelsubstanz-Handhabungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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9 eine
schematische Darstellung der Steueroperation für das Partikelsubstanz-Handhabungssystem
der vorliegenden Erfindung.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
erfolgt eine Bezugnahme auf 1, in der
ein Funktionsblockbild eines Partikelsubstanz-Handhabungssystems 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt ist. Ein Behälter 12 ist
so bemessen, dass er eine große
Anzahl von Einzelteilen 14 von Partikelsubstanz 16 (z.
B. zehn bis tausende oder mehr) halten kann. Ein Auswahl-Teilsystem 18 wird
betrieben, um Einzelteile 14 von Partikelsubstanz 16 aus
dem Behälter 12 aufzunehmen 20 und anschließend die
aufgenommenen Einzelteile für eine
weitere Handhabung zu leiten 22. Als ein spezielles Beispiel
der weiteren Handhabung, die durch das System 10 ausgeführt werden
könnte,
können die
aufgenommenen 20 Einzelteile 14 von Partikelsubstanz 16 zu
einem Wiege-Teilsystem 28 geleitet 22 werden,
wo sie einzeln auf einer Waagschale 24 angeordnet und gewogen 26 werden.
Als ein weiteres Beispiel der weiteren Handhabung, die durch das System 10 ausgeführt werden
könnte,
können
die aufgenommenen 20 Einzelteile 14 von Partikelsubstanz 16 zu
einem Sortier-Teilsystem 30 geleitet 22 werden,
wo sie einzeln sortiert 32 und an ausgewählten Orten 34 abgelegt 36 werden.
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Ein
Knoten 38 in dem Leitweg 22 für den Betrieb des Auswahl-Teilsystems 18 stellt
einen Alternativweg-Auswahlpunkt dar (der z. B. unter Verwendung
eines Umlenkmechanismus realisiert ist), an dem das System 10 wählen kann,
die aufgenommenen 20 Einzelteile 14 von Partikelsubstanz 16 entweder
direkt zu dem Wiege-Teilsystem 28 oder direkt zu dem Sortier-Teilsystem 30 zu
schicken. Das System 10 kann somit in einer von zwei Betriebsarten
betrieben werden: eine erste Betriebsart zum Aufnehmen und Wiegen;
und eine zweite Betriebsart zum Aufnehmen und Sortieren; wobei diese
Betriebsartauswahl durch das Auswahl-Teilsystem 18 und
seine Steuerung über
den Alternativweg-Auswahlpunktknoten 38 realisiert wird.
Bei dieser Konfiguration kann ein Benutzer des Systems 10 wahlweise
entscheiden, wie die aufgenommenen 20 Einzelteile 14 von
Partikelsubstanz 16 gehandhabt werden, um gewünschte Verarbeitungs- und Handhabungsziele
zu erreichen. Ein Fachmann wird ferner erkennen, dass ein System 10 realisiert
werden kann, das lediglich die Komponenten enthält, die erforderlich sind,
um eine der beiden gekennzeichneten Betriebsarten zu realisieren
(z. B. ein reines Aufnahme- und Sortiersystem (Betriebsart 2),
wobei auf Wunsch keine Vorkehrungen für eine Wiegeanwendung oder
Option getroffen werden).
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Es
wird anerkannt, dass für
viele wissenschaftliche Anwendungen sowohl Wiege- als auch Sortieroperationen
in Bezug auf aufgenommene 20 Einzelteile 14 von
Partikelsubstanz 16 erforderlich sind. In dieser Hinsicht
kann die Sortieroperation vollständig
oder teilweise anhand des gemessenen Gewichts ausgeführt werden.
Alternativ ist das Sortieren nicht notwendigerweise gewichtsge steuert,
nach dem Sortieren ist jedoch die Kenntnis des Gewichts des Einzelteils 14 für die ausgeführte wissenschaftliche
Untersuchung wichtig.
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Um
eine wissenschaftliche Untersuchung zu unterstützen, bei der sowohl die Verwendung
des Wiege-Teilsystems 28 als auch des Sortier-Teilsystems 30 erforderlich
ist, enthält
das System 10 ferner eine Übergabevorrichtung 40 zwischen
Teilsystemen, die betrieben wird, um Einzelteile 14 von
Partikelsubstanz 16 von der Waagschale 24 des
Wiege-Teilsystems 28 (nach dem Wiegen 26) zu sammeln 42 und
anschließend
die gesammelten Einzelteile zu dem Sortier-Teilsystem 30 zu
leiten 44, wo sie einzeln sortiert 32 werden und
an ausgewählten
Orten 34 abgelegt 36 werden. Es ist außerdem möglich, dass
die Übergabevorrichtung 40 zwischen
Teilsystemen Einzelteile 14 von der Waagschale 24 des
Wiege-Teilsystems 28 (nach dem Wiegen 26) sammelt 42 und
anschließend
die gesammelten Einzelteile für eine
weitere Handhabung weiterleitet 44 (möglicherweise jene Teile, die
für eine
Lieferung an das Sortier-Teilsystem 30 aussortiert werden).
Das System 10 ist somit des Weiteren in einer dritten Betriebsart zum
Aufnehmen, Wiegen und anschließenden
Sortieren betreibbar, wobei diese Betriebsartwahl durch das Auswahl-Teilsystem 18 und
seine Steuerung über
den Alternativweg-Punktknoten 38 und den Betrieb der Übergabevorrichtung 40 zwischen
Teilsystemen realisiert wird. Das Sortieren enthält in diesem Kontext nicht
nur die Aktionen, die unternommen werden, um in dem Sortier-Teilsystem 30 zu
ausgewählten
Orten 34 zu sortieren 32, sondern außerdem die
Aktionen, die in der Übergabevorrichtung 40 zwischen
Teilsystemen unternommen werden, um Einzelteile auszusortieren/zur
Handhabung weiterzugeben.
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Der
Betrieb des Systems 10 ist vorzugsweise vollständig automatisiert.
Die Operationen, die durch das Auswahl-Teilsystem 18, das
Wiege-Teilsystem 28, das Sortier-Teilsystem 30 und
die Übergabevorrichtung 40 zwischen
Teilsystemen ausgeführt
werden, erfolgen insbesondere vorzugsweise im Wesentlichen ohne
die Notwendigkeit einer personellen Wechselwirkung, eines personellen
Eingriffs oder einer personellen Steuerung. Es ist außerdem möglich, dass
alle erforderlichen Aktionen, um die Partikelsubstanz 16 in
den Behälter 12 zu
laden und/oder die Struktur der Orte 34 (entweder einzeln
oder gemeinsam, wie etwa Aufnahmebehälter, Fächer oder dergleichen), wo
sortierte Einzelteile 14 abgelegt werden, physikalisch
zu manipulieren und zu ändern, ebenfalls
automatisiert werden. Diese Aktionen werden jedoch im Allgemeinen
manuell mit personeller Beteiligung ausgeführt, ohne die verbesserte Leistungsfähigkeit
zu beeinträchtigen,
die durch das System im Vergleich mit anderen halbautomatisierten und/oder
manuellen Systemen im Stand der Technik erreicht wird.
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Um
diesen automatisierten Betrieb bei allen oder im Wesentlichen allen
Systemen 10 bewirken, ist eine zentrale Steuereinheit 46 enthalten,
die einen speziell programmierten Computer sowie zugehörige periphere
Vorrichtungen umfassen kann, die eine Kommunikation mit den verschiedenen
Komponenten des Systems 10 sowie eine Steuerung ihres Betriebs
ermöglichen.
Die zentrale Steuereinheit 46 kann z. B. einen Personalcomputer
der Klasse Pentium III® umfassen, der mit einem
Betriebssystem Windows NT® betrieben wird, wobei
eine kundenspezifischen C++-Anwendung ausgeführt wird, um den Betrieb von
Komponenten zu steuern. Die Verwendung der Kombination Pentium/Windows öffnet die
Tür zur Verwendung
von weiteren kundenspezifischen oder kommerziellen (serienmäßigen) Anwendungen
in Verbindung mit der Steueroperationsanwendung, um Daten auszutauschen
(z. B. die Verwendung von Anwendungen der Tabellenkalkulation oder
der Textverarbeitung, um Partikelsubstanz-Handhabungsdaten an den Benutzer auszugeben).
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Eine
periphere Steuereinheit 48, die mit der zentralen Steuereinheit 46 verbunden
ist, verbindet mit Komponenten des Systems 10 und leitet
unter der Anweisung der zentralen Steuereinheit in Übereinstimmung
mit der Ausführung
der Kundenanwendung den Betrieb von Systemkomponenten. Die periphere
Steuereinheit 46 kann z. B. arbeiten, um den Betrieb des
Auswahl-Teilsystems 18, des Wiege-Teilsystems 28,
des Sortier-Teilsystems 30 und der Übergabevorrichtung 40 zwischen
Teilsystemen sowohl einzeln als auch miteinander koordiniert zu steuern.
Die periphere Steuereinheit 48 kann eine Steuereinheit
Parker 6K Compumotor umfassen, die durch die Parker Hannifm
Corp. hergestellt wird. Eine genauere Erläuterung des Betriebs der peripheren Steuereinheit 48 wird
in dieser Beschreibung in Verbindung mit 9 geliefert.
Die Verbindung 50 zwischen der peripheren Steuereinheit 48 und
der zentralen Steuereinheit 46 kann eine netzgestützte Verbindung
umfassen und kann insbesondere eine Ethernet-Verbindung 10BaseT
verwenden.
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Zusätzlich zur
Speicherung der Programmierung zum Steuern des Betriebs des Systems 10 wird der
Speicher (oder eine weitere Datenspeicherfunktionalität, die nicht
explizit gezeigt, jedoch inhärent
vorhanden ist), der in der zentralen Steuereinheit 46 vorhanden
ist, verwendet, um die Gewichte 26 der Einzelteile 14 von
Partikelsubstanz 16 in Tabellenform, als Datenbank oder
in einem weiteren geeigneten Format zu speichern. Diese Gewichtsinformationen (die
allgemeiner als Daten 52 bezeichnet werden) werden aus
dem Betrieb des Systems 10 gesammelt und bei Bedarf an
die zentrale Steuereinheit 46 zur Speicherung und/oder
Manipulation gesendet. Der Speicher der zentralen Steuereinheit 46 kann
des Weiteren außerdem
Daten 52 enthalten, die in Verbindung mit der Steuerung
des Betriebs des Sortier-Teilsystems 30 in Bezug auf die
Orte 34, an denen aufgenommene 20 Einzelteile 14 von
Partikelsubstanz 16 abgelegt 36 wurden, empfangen
oder daraus abgeleitet werden. Diese Ortdaten werden vorzugsweise
in der Tabellenform, als Datenbank oder in dem weiteren Format mit
den gespeicherten Gewichtsdaten einzeln und stückweise korreliert.
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Das
System enthält
ferner mehrere Sensoren 54, die betrieben werden, um Zustände zu erfassen,
die im System von Interesse sind, und um diese Informationen zur
zentralen Steuereinheit 46 und/oder zur peripheren Steuereinheit 48 zu
melden. Mit diesen Informationen üben die zentrale Steuereinheit 46 und
die periphere Steuereinheit 48 eine Steuerung (allgemein
dargestellt durch einen Pfeil 56) der Operationen und Aktionen
aus, die durch die verschiedenen Komponenten des Systems 10 ausgeführt werden.
Die erfassten Zustandsinformationen können z. B. Folgendes betreffen:
das erfolgreiche Aufnehmen 20 eines Einzelteils 14 aus
dem Behälter 12;
Position des Umleitungswegs für
den Knoten 38; Ort der Einzelteile 14 von Partikelsubstanz 16 in
dem System, insbesondere in Bezug auf die Beförderung entlang, durch und
an den verschiedenen Systemkomponenten vorbei; die erfolgreiche
Sammlung 42 der Einzelteile von Partikelsubstanz von der Waagschale 24 des
Wiege-Teilsystems 28; die Richtung der Ablage 36,
die durch das Sortier-Teilsystem 30 ausgeführt wird;
der Zustand (z. B. Position, Ort, Unterdruck, Druck und dergleichen)
von verschiedenen Bestandteilen der Teilsysteme; Betrieb, Wartung, Leistungsfähigkeit
und Fehlerrückmeldung
von den verschiedenen Komponenten des Systems (getrennt von den
gesammelten Daten 52 oder möglicherweise diese umfassend
oder in Verbindung mit ihnen); und dergleichen. Sensorinformationen,
die zur Verwendung bei der Steuerung des Systembetriebs gesammelt
und verarbeitet werden, können
insbesondere folgende Informationen enthalten: Vorrichtungs- oder Komponentenstatus;
Fehlersignale; Bewegung; Blockierung; Position; Ort; Temperatur;
Spannung; Strom; Druck und dergleichen, die in Bezug auf den Betrieb
von jeder der Komponenten (und Teilen hiervon) in dem System 10 überwacht
werden können. Einige
zusätzliche
Einzelheiten zum Sensorbetrieb und der Verwendung werden hier in
Verbindung mit der Erläuterung
von 9 angegeben.
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Es
erfolgt nun eine Bezugnahme auf die 2A und 2B,
in denen schematische Seitenansichten einer Ausführungsform für einen
Aufnahmeabschnitt des Auswahl-Teilsystems 18, das im System
von 1 verwendet wird, gezeigt sind. Wie ersichtlich
ist, enthält
der Behälter 12 einen
konkav geformten (nach innen geneigten) Bodenabschnitt 60.
Dieser dient dazu, um Einzelteile 14 von Partikelsubstanz 16 durch
die Schwerkraft zum Boden 62 des Behälters 12 zu lenken,
wenn Teile hiervon aufgenommen werden, und um somit die Wahrscheinlichkeit
der Aufnahme eines Teils, das in dem Behälter enthalten ist, zu vergrößern. Am
Boden 62 des konkav geformten Abschnitts 60 befindet
sich eine Öffnung 64.
In der Öffnung 64 ist
ein geradliniger Luftkolben 66 positioniert. Wenn es in
einer nicht betätigten
Position positioniert ist (in 2A gezeigt), ist
das Ende 68 des Kolbens 66 so angeordnet, dass es
mit dem Boden 62 an der Öffnung 64 im Wesentlichen
bündig
ist. Es wird anerkannt, dass "im
Wesentlichen bündig" in diesem Kontext
eine Position einschließt,
die geringfügig
unterhalb des Bodens 62 ist, wo die Öffnung 64 wirken kann,
um ein Einzelteil für
ein späteres
Einfangen durch den Kolben 66 zu halten, wie im Folgenden
beschrieben wird. Das Ende 68 des Kolbens 66 ist
des Weiteren mit einer konkaven Vertiefung 70 versehen
(in gepunkteten Linien dargestellt), deren Umfang geringfügig kleiner ist
als der Außendurchmesser
des eigentlichen Kolbens 66. Der Umfang der Vertiefung 70 ist
allgemein gesagt so bemessen, dass er mit der erwarteten durchschnittlichen
Größe der Einzelteile 14 von
Partikelsubstanz 16, die in dem Behälter 12 enthalten sind
und durch das System 10 gehandhabt werden, übereinstimmt
und insbesondere geringfügig
größer als
diese ist. Dies ermöglicht
die Handhabung von Einzelteilen mit ungleichförmiger Größe/Form. Ein Luftantrieb 72 arbeitet
unter der Steuerung der peripheren Steuereinheit 48 und
der zentralen Steuereinheit 46 (siehe 1),
um den Kolben 66 zwischen der nicht betätigten Stellung, die in 2A gezeigt ist,
und der betätigten
Stellung, die in 2B gezeigt ist, geradlinig zu
bewegen. Bei der Bewegung zu der betätigten Stellung (2B)
fängt die
konkave Vertiefung 70 am Ende 68 des Kolbens 66 ein
Einzelteil 14 von Partikelsubstanz 16 aus der
Masse der Gegenstände
im Behälter
ein und erhebt es über
den Bodenabschnitt zu einer Stellung über einer oberen Kanten 74 des
Behälters 12.
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Nachdem
ein Einzelteil über
die obere Kante 74 angehoben wurde, ist es erforderlich,
dass Einzelteile von dem Ende des Kolbens für eine weitere Handhabung weggenommen
werden. Ein Luftstrahl 76 (der ebenfalls unter der Steuerung
der peripheren Steuereinheit 48 und der zentralen Steuereinheit 46 aktiviert
wird) wird verwendet, um das Einzelteil vom Ende 68 des
Kolbens 66 und in ein Rohr 78 zu blasen 80,
das als Teil eines Beförderungsmechanismus
des Auswahl-Teilsystems 18 funktioniert, um das aufgenommene
Einzelteil für
eine weitere Handhabung zu lenken 22. Der Luftstrahl 76 kann
jede geeignete Form besitzen, einschließlich z. B. ein Rohr, das (möglicherweise
durch einen Ventilmechanismus) wahlweise mit mit Druck beaufschlagter
Luft versorgt wird, wobei das Rohr an einer Düse endet, die in die Richtung
gerichtet ist, die erforderlich ist, um gegebenenfalls das Einzelteil
wegzublasen 80.
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Als
eine Verbesserung an dem Betrieb des Aufnahmeabschnitts kann gleichzeitig
mit der Aktivierung des Luftstrahls 76 ein geringer Unterdruck durch
das offene Ende des Rohrs 78 erzeugt 82 werden,
um das entfernte Einzelteil 14 von Partikelsubstanz 16 in
das Rohr zum Weiterleiten 22 anzusaugen. Diese Saugwirkung
kann unter Verwendung von Venturi-Kräften (oder einer anderen geeigneten Saugwirkung)
in einer Weise, die in der Technik bekannt ist, bewirkt werden.
Obwohl sie vorteilhaft ist, ist die Verwendung einer derartigen
Saugwirkung für viele
Anwendungsmöglichkeiten
des Systems 10 nicht erforderlich.
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Als
eine alternative Ausführungsform
kann der Aufnahmeabschnitt in einigen Fällen lediglich das Rohr 78 gemeinsam
mit der Erzeugung 82 eines Unterdrucks darin verwenden,
um das Einzelteil 14 von Partikelsubstanz 16 vom
Ende des Kolbens 66 wegzunehmen. Diese Saugwirkung kann
unter Verwendung von Venturi-Kräften
(oder einer anderen geeigneten Saugkraft) in einer Weise, die in
der Technik wohl bekannt ist, bewirkt werden.
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Es
erfolgt nun eine Bezugnahme auf die 3A bis 3C,
in denen schematische Seitenansichten einer weiteren Ausführungsform
für den Aufnahmeabschnitt
des Auswahl-Teilsystems 18, das im System von 1 verwendet
wird, gezeigt sind. Das Auswahl-Teilsystem 18, das in den 3A bis 3C gezeigt
ist, besitzt mehrere Komponenten/Operationen, die mit jenen, die
in den 2A bis 2B gezeigt
und oben beschrieben wurden, gleich sind, wodurch die Notwendigkeit
für eine
wiederholte Beschreibung dieser gemeinsamen Komponenten/Operationen
vermieden wird.
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Der
Luftantrieb 72 arbeitet unter der Steuerung der peripheren
Steuereinheit 48 und der zentralen Steuereinheit 66 (siehe 1),
um den Kolben 66 zwischen der nicht betätigten Stellung, die in 3A gezeigt
ist, und der betätigten
Stellung, die in 3B gezeigt ist, geradlinig zu
bewegen, und hebt bei dieser Operation ein eingefangenes Einzelteil 14 von Partikelsubstanz 16 über den
Bodenabschnitt des Behälters 12 und
angrenzend an einen Unterdrucknapf 90 an. In einer bevorzugten
Ausführungsform wird
der Kolben 66 insbesondere in die betätigte Stellung angehoben, die
das eingefangene Einzelteil 14 von Partikelsubstanz 16 in
Kontakt mit einem Unterdrucknapf 90 platziert. Um die Wahrscheinlichkeit
einer Beschädigung,
die durch diesen Kontakt bewirkt wird, minimal zu machen, ist der
Unterdrucknapf 90 vorzugsweise federbelastet und reagiert
somit auf einen Kontakt, der durch das Anheben des eingefangenen
Einzelteils bewirkt wird. An diesem Punkt wird ein geringer Unterdruck
erzeugt (gepunktete Pfeile 92; unter der Steuerung der
peripheren Steuereinheit 48 und der zentralen Steuereinheit 46),
um den Samen in der Unterdruckkappe 90 zu halten. Dieser
Unterdruck kann unter Verwendung von Venturi-Kräften in einer Weise, die in
der Technik wohl bekannt ist, erzeugt werden. Der Kolben 66 wird
dann in die nicht betätigte
Stellung, die in 3C gezeigt ist, zurückgeführt (und
dadurch positioniert, um den Aufnahmevorgang an einem nächsten Einzelteil
zu beginnen).
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Das
Einzelteil, das durch den Unterdrucknapf 90 gehalten wird,
ist nun für
eine Abgabe zur weiteren Verarbeitung bereit. Im Wesentlichen gleichzeitig
(unter der Steuerung der peripheren Steuereinheit 48 und
der zentralen Steuereinheit 46) gibt der Unterdrucknapf 90 das
gehaltene Einzelteil frei (möglicherweise
unter Verwendung eines Überdrucks 94 zusätzlich zur
Schwerkraft) und ein Luftstrahl 76 wird verwendet, um das
freigegebene Einzelteil in ein Rohr 78 zu blasen 80,
das als Teil eines Beförderungsmechanismus
funktioniert, um das aufgenommene Einzelteil für eine weitere Handhabung weiterzuleiten 22.
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Es
erfolgt nun eine Bezugnahme auf die 4A und 4B,
in denen schematische Seitenansichten eines Ablageabschnitts des
Auswahl-Teilsystems 18, das in System 1 verwendet
wird, gezeigt sind. Ein Rohr 100 befördert die aufgenommenen und
weitergeleiteten 22 (oder weitergegebenen 44) Einzelteile
in einem Strom aus mit Druck beaufschlagter Luft (der durch den
Luftstrahl 76 in den 2B und 3C eingeleitet
wird). Ein Winkelabschnitt 102 des Rohrs setzt (gegebenenfalls)
eine horizontale Bewegung von dem Rohr 78 (siehe im Allgemeinen
die 2A und 3A) in
eine vertikale Bewegung um, um das Einzelteil an einen bestimmten
Ort abzulegen. Um das Risiko einer Beschädigung an dem Einzelteil minimal
zu machen, wird jedoch durch den Ablageabschnitt in einem Geschwindigkeitsübergangsbereich
des Rohrs 100 eine systematische Verzögerung an dem sich bewegenden Stück ausgeführt. In
der dargestellten Ausführungsform
fällt der
Geschwindigkeitsübergangsbereich
im Allgemeinen mit dem Ort des Winkelabschnitts 102 und
dem Ende des Rohrs zusammen, obwohl dies nicht notwendigerweise
der Fall sein muss. Der Winkelabschnitt 102 des Rohrs 100 enthält mehrere
longitudinale Einschnitte 104 (gezeigt im Format gepunkteter
Linien), die in der inneren Oberfläche des Rohrs hergestellt sind.
Die Einschnitte 104 erweitern das Volumen in dem Rohr 100 in
dem Bereich des Winkelabschnitts 102 und dies hat an dieser
Stelle eine Verringerung des Luftdrucks zur Folge. Die Verringerung
des Luftdrucks bewirkt eine Senkung der Bewegungsgeschwindigkeit
des Einzelteils, das in dem Strom aus mit Druck beaufschlagten Luft
befördert
wird.
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An
dem distalen Ende des Rohrs 100 befindet sich ein Kranz 106.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird der Kranz 106 pneumatisch betätigt 108, um zwischen
einer nicht betätigten
Stellung, die in 4A gezeigt ist, und einer betätigten Stellung, die
in 4B gezeigt ist, zu gleiten. Der Kranz 106 enthält mehrere
radiale Löcher 110,
die darin in verschiedenen Höhen
um seinen Umfang gebohrt sind. Zwei Funktionen werden durch den
Kranz 106 ausgeführt.
Erstens definiert der Kranz 106 dann, wenn er in die betätigte Stellung
abgesenkt wird (4B), ein Hindernis, das wirkt,
um die abgelegten Einzelteile in einem bestimmten Bereich 112 der
Ablagestelle 114 zu halten. Zweitens ermöglicht das
Muster der Löcher 110 in
dem Kranz 106, dass ein Strom von mit Druck beaufschlagter
Luft in kontrollierter Weise entweicht, verringert den Luftdruck
in dem Rohr 100 an dem Kranz und senkt des Weiteren die
Bewegungsgeschwindigkeit des Einzelteils in dem Strom aus mit Druck
beaufschlagter Luft, wenn es die Ablagestelle 114 erreicht.
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Es
wird anerkannt, dass der Kranz 106 in einigen Anwendungsmöglichkeiten
an dem distalen Ende des Rohrs 100 befestigt sein kann,
wobei in diesem Fall keine Notwendigkeit für einen pneumatischen Aktor 108 besteht
(siehe z. B. das Sortier-Teilsystem 30, das in den 7 und 8 dargestellt ist).
Es wird des Weiteren anerkannt, dass ein Kranz 106 nicht
unbedingt erforderlich ist und die Löcher 110 alternativ
in dem eigentlichen Rohr 100 an einer Stelle nahe an seinem
distalen Ende radial ausgebildet sein können, um den Geschwindigkeitsübergang zu
unterstützen.
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Der
Ablageabschnitt des Auswahl-Teilsystems 18, das in den 4A und 4B gezeigt
ist, kann verwendet werden, um Teile an das Wiege-Teilsystem 28 (für eine Ablage
auf einer Waagschale) oder an das Sortier-Teilsystem 30 (für eine Ablage
an einer vom Sortierer ausgewählten
Stelle) abzugeben. Die Verwendung eines gleitfähigen Kranzes 106 ermöglicht auf
jeden Fall eine genaue und gesteuerte Abgabe des Einzelteils, die
durch das Auswahl-Teilsystem 18 ausgeführt wird (wenn der Kranz in
der unteren Position ist). Außerdem
stört dann,
wenn der Kranz 106 in der oberen Position ist, das Auswahl-Teilsystem 18 nicht
den Betrieb der Mechanismen der Waagschale 24 (1)
oder der Leiteinrichtung 32 (ebenfalls 1).
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Es
erfolgt nun wiederum eine Bezugnahme auf 1 sowie
außerdem
auf 5, in der eine schematische Darstellung des Wiege-Teilsystems 28 gezeigt
ist. Die Waagschale 24, die in dem Wiege-Teilsystem 28 verwendet
wird, kann eine beliebige geeignete Waagschale sein, die in einem
erforderlichen Umfang eine genaue Gewichtsmessung gewährleistet
(z. B. Messung bis zum Hundertstel oder Tausendstel der gewünschten
Maßeinheit).
In einer bevorzugten Ausführungsform
beruht die Waagschale z. B. auf einem linearen veränderlichen
Differentialumsetzer (LVDT) mit einer Verlagerung mit sehr hoher
Auflösung.
Die LVDT-Waagschale 24 ist vorzugsweise an einer schwingungsisolierten
Halterung 120 angebracht. Eine konkave Wiegewanne 122 wird verwendet,
um das Musterstück
(d. h. ein Einzelteil von Partikelsubstanz) zu halten, während die
Wiegeoperation ausgeführt
wird, und ist mit der LDVT-Lastzelle verbunden. Diese Wiegewanne 122 kann
selbst auf einem schweren großen
Block (nicht explizit gezeigt) angebracht sein, um die nachteiligen
Wirkungen von Schwingung auf die Messgenauigkeit weiter zu minimieren.
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Der
LVDT kann mit einer maximalen dynamischen Aufschlagskraft (von z.
B. etwa 200 mg) beaufschlagt werden. Die Einschnitte 104 und
Löcher 110 (siehe 4A)
in dem Geschwindigkeitsübergangsbereich
unterstützen
wie oben erläutert
wurde ein Senken der Geschwindigkeit des Einzelteils, so dass die
Auf schlagskraft, wenn es an das Wiege-Teilsystem abgegeben wird,
an den Aufschlagbegrenzungen der Waagschale 24 oder unter
diesen liegt.
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Wenn
sich ein Einzelteil auf der Wanne 122 befindet, werden
Gewichtsdaten 52 gesammelt und die zentrale Steuereinheit 46 prüft die Ableitung
des Gewichtssignals, das von dem LVDT ausgegeben wird. Dies ermöglicht dem
System 10 festzustellen, wann sich die Waagschale, nachdem
das Einzelteil darauf angeordnet wurde, beruhigt hat. Das ausgegebene
Gewichtssignal wird vorzugsweise unter Verwendung eines elektrischen
Auslesesystems (nicht explizit gezeigt) in einer Weise, die einem
Fachmann wohl bekannt ist, gefiltert und geformt. Ein Wiegealgorithmus,
der durch die zentrale Steuereinheit 46 ausgeführt wird,
nimmt mehrere Gewichtsmessungen auf, bis die Messungen in ein bestimmtes,
im Voraus definiertes Fehlerkriterium fallen (z. B. eine Hysterese
oder ein Versatz) und dann wird das letzte gemessene Gewicht (oder
ein Durchschnittswert einer bestimmten Anzahl von vorherigen Messungen)
im Speicher gespeichert (möglicherweise
in Kombination mit anderen Daten, wie an anderer Stelle erläutert wird,
um eine Verfolgung der Einzelteile zu ermöglichen).
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Es
erfolgt nun eine Bezugnahme auf 6, in der
eine schematische Draufsicht eines Abschnitts des Systems 130 mit
Luftkanalanschlüssen
der Übergabevorrichtung 40 zwischen
Teilsystemen gezeigt ist. Das System 130 mit Luftkanalanschlüssen ist über der
konkaven Wiegewanne 122 (in gepunkteten Linien gezeigt)
angebracht und wird verwendet, um Einzelteile von Partikelsubstanz 16 von
der Waagschale 24 des Wiege-Teilsystems 28 (siehe
außerdem 1)
wahlweise zu sammeln 42. Wenigstens ein Luftstrahl 140 (der
unter der Steuerung der peripheren Steuereinheit 48 und
der zentralen Steuereinheit 46 aktiviert wird) wird verwendet,
um das Einzelteil von der Wanne 122 und in ein Rohr 144 zu blasen 142,
das als ein Teil eines Beförderungsmechanismus
funktioniert, um die gesammelten Einzelteile für eine weitere Handhabung weiterzuleiten 44. Eine
Möglichkeit
für eine
derartige weitere Handhabung der Einzelteile besteht darin, die
Teile aufzunehmen und sie weiter zu dem Sortier-Teilsystem 30 zu schicken,
wo sie einzeln geleitet 32 und an ausgewählten Orten 34 abgelegt 36 werden
(siehe 1). Eine weitere Möglichkeit für eine derartige weitere Handhabung
besteht darin, dass die Einzelteile aussortiert werden und für eine Entsorgung
oder eine andere geeignete Handhabung (siehe ebenfalls 1) weitergeleitet
werden. Um diese mehreren Möglichkeiten
zur Handhabung zu bewirken, kann eine Vielzahl von Luftstrahlen 140 verwendet werden.
Als ein Beispiel und wie in 6 gezeigt
ist, sind zwei Luftstrahlen 140(1) und 140(2) die
(z. B.) zueinander um 90° versetzt
sind, auf die Wanne 122 gerichtet und werden wahlweise
aktiviert, um das gewogene Einzelteil für eine ausgewählte Möglichkeit
von zwei oder mehr möglichen
Optionen zu verlagern. Eine Aktivierung des Luftstrahls 140(1) allein
würde z.
B. die Sammlung 42 eines Einzelteils in dem gegenüberliegenden
Rohr 144(1) bewirken, während
das Aktivieren des Luftstrahls 140(2) allein die Sammlung 42 eines
Einzelteils in dem gegenüberliegenden Rohr 144(2) bewirken
würde.
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Als
eine Verbesserung an dem Betrieb des Systems mit Luftkanalanschlüssen kann
gleichzeitig mit der Aktivierung des Luftstrahls 140 ein
geringer Unterdruck durch das offene Ende des Rohrs 144 erzeugt 146 werden,
um das entfernte Einzelteil 14 von Partikelsubstanz 16 in
das Rohr zum Weiterleiten 44 zu saugen. Diese Saugwirkung
kann unter Verwendung von Venturi-Kräften (oder anderen geeigneten Saugkräften) in
einer Weise, die in der Technik wohl bekannt ist, bewirkt werden.
Obwohl sie vorteilhaft ist, ist die Verwendung einer derartigen
Saugwirkung für
viele Anwendungsmöglichkeiten
des Systems 10 nicht erforderlich.
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Es
erfolgt nun eine Bezugnahme auf 7, in der
eine schematische rechtwinklige Darstellung eines Sortier-Teilsystems 30,
das im System von 1 verwendet wird, gezeigt ist.
An einem Tragarm 160 hängt
das Rohr 100 (etwa am Winkelabschnitt 102) für die Übergabevorrichtung 40 zwischen
den Systemen (oder das Auswahl-Teilsystem 18) über einem
Tragetisch 162. An dem Tragetisch 162 ist unter dem
Ort des Winkelabschnitts 102 eine x-y-Translationsbühne 164 angeordnet.
Ein oder mehrere Fächer (nicht
gezeigt, siehe 8), wovon jedes einen oder mehrere
Orte 34 (siehe 1) definiert, an denen Einzelteile 14 von
Partikelsubstanz 16 abgelegt 36 werden können, können durch
die x-y-Translationsbühne 164 unterstützt werden.
Unter dem Befehl der zentralen Steuereinheit 46 und der
peripheren Steuereinheit 48 bewegt die x-y-Translationsbühne 164 das
unterstützte
Fach (die unterstützten
Fächer)
in der Weise, dass ausgewählte
Stellen und möglicherweise
alle Stellen 34 nacheinander unter dem Ende des Rohrs 100 positioniert
werden. Bei jeder derartigen Positionierung wird ein Einzelteil,
das in Übereinstimmung
mit den Aktionen der Weglenkung 22 oder Weiterleitung 44 durch
das Rohr 100 befördert
wird, effektiv durch das Sortier-Teilsystem 30 auf die
positionierte Stelle 34 sortiert. Daten 52, die
von dem Sortier-Teilsystem 30 empfangen werden oder in
Ver bindung mit seinem Betrieb abgeleitet werden, die die Stellen 34 betreffen,
an denen die Einzelteile von Partikelsubstanz abgelegt 36 wurden,
werden durch die zentrale Steuereinheit 46 gesammelt und
im Speicher gespeichert (möglicherweise
in Kombination mit anderen Daten, wie etwa Gewichtsdaten, wie an
anderer Stelle erläutert
wird, um eine Verfolgung der Einzelteile zu ermöglichen).
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Obwohl
lediglich eine x-y-Translationsbühne zum
Bewegen der Stellen 34 unter dem Kranz 106 gezeigt
ist, wird ein Fachmann anerkennen, dass alternativ die Stellen 34 feststehend
sein könnten
und das Rohr 100, der Winkelabschnitt 102 und
der Kranz 106 unter Verwendung einer x-y-Translationsbühne in Position
bewegt werden könnten,
um sortierte Einzelteile abzulegen. Es wird des Weiteren anerkannt, dass
als eine weitere Alternative sowohl die Stellen 34 als
auch das Rohr 100, der Winkelabschnitt 102 und
der Kranz 106 jeweils unter Verwendung einer separaten
x-y-Translationsbühne
bewegt werden könnten.
Eine koordinierte Bewegung der beiden Translationsbühnen würde erforderlich
sein, um eine Ausrichtung zum Ablegen der Einzelteile an den geeigneten
Stellen 34 zu erreichen.
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Die
oben beschriebene Realisierungsmöglichkeit
dient für
die Anordnung eines einzelnen Einzelteils von Partikelsubstanz an
jeder Stelle 34. Es wird anerkannt, dass in einigen industriellen
Anwendungen ein Sortieren bei diesem Grad der Auflösung nicht
erforderlich sein kann. Im Kontext einer Operation, um in Gewichtsklassen
zu sortieren, kann z. B. eine Anzahl von Stellen 34 vorgesehen
sein, wobei jede Stelle durch das System 10 einem bestimmten Gewichtsbereich
zugeordnet ist. Wenn der oben beschriebene Prozess zum Aufnehmen
und Wiegen von Einzelteilen fortgesetzt wird, sammelt die Sortieroperation,
die durch das Sortier-Teilsystem 30 ausgeführt wird,
alle aufgenommenen Einzelteile, deren gemessenes Gewicht in den
definierten Gewichtsbereich fällt,
an der entsprechenden Stelle 34 für diesen Bereich. Alle Einzelteile,
deren Gewicht nicht in einen der definierten Bereiche fällt, werden
durch die Übergabevorrichtung 40 zwischen
Teilsystemen aussortiert.
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Es
erfolgt nun eine Bezugnahme auf 8, in der
eine rechtwinklige Ansicht eines Partikelsubstanz-Handhabungssystems 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt ist, das so beschaffen ist, dass es die dritte
Betriebsart ausführt
(Aufnehmen, Wiegen, Sortieren). Das dargestellte System 10 ist
für die Hand habung
von landwirtschaftlichen Produkten, insbesondere von Samen vorgesehen.
Es wird anerkannt, dass die Veranschaulichung nicht jede einzelne
Komponente oder Teil des Systems 10 zeigt. Bestimmte Komponenten
und Teile sind in der Darstellung nicht gezeigt, um andere wichtigere
Komponenten und Teile hervorzuheben oder um die Darstellung zu vereinfachen
und ein besseres Verständnis
zu ermöglichen,
wie das System zusammengefügt
ist und betrieben wird. Ein Querbezug auf den Blockschaltplan des
Systems 10 von 1 (und seine Beschreibung) sowie
auf andere Figuren können
eine bestimmte Unterstützung
beim besseren Verständnis des
Systembetriebs darstellen.
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Samen
(d. h. die Partikelsubstanz, die gehandhabt wird) werden in den
Behälter 12 geladen. Diese
spezielle Realisierungsmöglichkeit
des Systems 10 verwendet die Ausführungsform des Auswahl-Teilsystems 18,
das in den 3A bis 3C dargestellt
ist. Einzelne Samen werden durch den Kolben 66 angehoben,
durch den Unterdrucknapf 90 gehalten und durch den Luftstrom 76 in
das Rohr 78 geblasen. Es sei angemerkt, dass das System 10, das
in 8 gezeigt ist, zwei Auswahl-Teilsysteme 18 enthält und diese
Konfiguration einige Vorteile besitzt. Zum Beispiel vergrößert die
Verwendung von zwei Kolben 66 die Wahrscheinlichkeit, dass
bei jeder Betätigung
des Kolbens zumindest ein Samen aufgenommen wird. Außerdem kann
dann, wenn beide Kolben 66 erfolgreich einen Samen aufnehmen, der
Durchsatz möglicherweise
vergrößert werden und
es sind weniger Kolbenbetätigungen
erforderlich. Des Weiteren ermöglichen
zwei Behälter
eine gleichzeitige Handhabung von unterschiedlichen Typen/Arten
von Samen.
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Der
aufgenommene Samen wird durch das Rohr 100 gehandhabt und
auf der Waagschale 24 des Wiege-Teilsystems 28 abgelegt.
Es sei angemerkt, dass das Wähl-Teilsystem 18 einen
Abgabemechanismus, der in den 4A und 4B dargestellt
ist, mit einem pneumatisch betätigten 108 Kranz 106 verwendet,
um eine genaue Ablage des Samens auf der Wanne 122 der
Waagschalen 24 zu gewährleisten.
Einige spezielle Einzelheiten der Übergabevorrichtung 44 zwischen
Teilsystemen werden in der Darstellung verdeckt (siehe z. B. 6 für weitere Einzelheiten).
Es sei jedoch angemerkt, dass zwei Ausgabeoptionen vorgesehen sind,
wobei eine zu dem Sortier-Teilsystem 30 führt und
die andere zum Aussortieren führt
(siehe 1).
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Ein
Fach 200 ruht auf der x-y-Translationsbühne 16. Ein Registrierungsmechanismus,
wie etwa eine Ausrichtungsführung,
eine oder mehrere Kanten, ein oder mehrere Stifte sind an der Translationsbühne vorgesehen,
um eine genaue und gleich bleibende Anordnung des Fachs 200 auf
der Bühne
sicherzustellen. Das Fach 200 ist so bemessen, dass es
eine bestimmte Anzahl von Platten 202 aufnimmt (wobei zwölf derartige
Platten gezeigt sind). Jede Platte 202 enthält eine
bestimmte Anzahl von Schächten 204,
wobei jeder Schacht eine Stelle 34 umfasst (siehe 1),
an der ein einzelner Samen abgelegt 36 werden kann. Die
x-y-Translationsbühne 164 bewegt
das Fach 200, das die mehreren Platten 202 in
der Weise hält,
dass jeder Schacht 204 nacheinander unter dem Kranz 106 des
Sortier-Teilsystems 30 positioniert wird.
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Es
sei angemerkt, dass das Sortier-Teilsystem 30 den Abgabemechanismus,
der in den 4A und 4B dargestellt
ist, jedoch einen pneumatisch betätigten 108 Kranz 106 verwendet.
Ein feststehender Kranz 106, der oben erläutert wurde,
wird verwendet. Es sei ferner angemerkt, dass ein zweiter Kranz 106 an
dem Abgabemechanismus befestigt ist. Diese Befestigung wird vorzugsweise
unter Verwendung einer magnetischen Vorrichtung hergestellt. Ein
Nachteil davon besteht darin, dass der Kranz 106' dann leicht
von dem Abgabemechanismus getrennt werden kann, wenn eine Berührung oder
eine Störung
zwischen dem Sortier-Teilsystem und den Platten 202 oder
Schächten 204 auftritt, wenn
die x-y-Translationsbühne 164 versucht,
das Fach 200 zu bewegen.
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Es
erfolgt nun eine Bezugnahme auf 9, in der
eine schematische Darstellung der Steueroperation für das Partikelsubstanz-Handhabungssystem 10 der
vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Eine periphere Steuereinheit 48 ist
für die
Verwaltung der Systemoperation direkt verantwortlich. Die periphere Steuereinheit 48 arbeitet
unter der Steuerung und Leitung der zentralen Steuereinheit 46 (siehe 1). Nimmt
man die Konfiguration des Systems 10, die in 8 gezeigt
ist, als ein Beispiel, empfangt die periphere Steuereinheit 48 mehrere
Eingaben von Sensoren 54. Zwei Unterdrucksensoren 300 und 302 werden
in Verbindung mit dem Paar von Auswahl-Teilsystemen 18 der 3A bis 3C verwendet,
um anhand eines Unterdrucks zu erfassen, wenn ein Einzelteil von
Partikelsubstanz durch den Unterdrucknapf 90 erfolgreich
gehalten wird. Ein derartiger Sensor wird für jeden Unterdrucknapf 90 in der
in 8 gezeigten Realisierungsmöglichkeit benötigt, wie
oben erläutert
wurde, woraus sich die Verwendung von zwei Kolben 66 ergibt.
Vier Kolbenpositionssensoren (zwei für eine obere Position: die Sensoren 304 und 306;
und zwei für
die untere Position: die Sensoren 308 und 310)
werden in Verbindung mit dem Betrieb des Auswahl-Teilsystems 18 der 3A bis 3C verwendet,
um die Position von jedem der beiden Kolben 66 zu erfassen
und bei den Start- und Stoppentscheidungen der Kolbenbetätigung zu
helfen.
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Die
periphere Steuereinheit 48 führt des Weiteren eine Steuerung
(allgemein dargestellt durch einen Feil 56 in 1)
der Operationen und Aktionen, aus, die durch die verschiedenen Komponenten 10 durchgeführt werden.
Nimmt man die Konfiguration des in 8 gezeigten
Systems 10 als ein Beispiel, steuert die periphere Steuereinheit 48 ein
erstes und ein zweites Hubmagnetventil 320 bzw. 322,
um die Kolben 66 pneumatisch zu betätigen, damit sie sich zwischen
den oberen und unteren Positionen bewegen (die durch die Sensoren 304 bis 310 erfasst
werden). Ein Paar von Unterdruckmagnetventilen 324 und 326 wird
durch die periphere Steuereinheit 48 gesteuert, um den
Unterdruck an den Unterdrucknäpfen 90 zu
erzeugen, der die aufgenommenen Samen in den Auswahl-Teilsystem 18 hält. Jedes
dieser Ventile 324 und 326 ermöglicht insbesondere, dass mit
Druck beaufschlagte Luft in einen Venturi-Block eingegeben wird,
der für
den Zweck der Erzeugung einer Saugwirkung an den Unterdrucknäpfen 90 verwendet
wird. In Verbindung mit dem Betrieb der Unterdrucknäpfe 90 kann
die periphere Steuereinheit 48 des Weiteren ein Paar von
Fallmagnetventilen 326 und 328 steuern, die ermöglichen,
dass mit Druck beaufschlagte Luft an die Unterdrucknäpfe geliefert wird,
um einen gehaltenen Samen wegzublasen. Dies kann nützlich sein,
um Schwerkräfte
beim Fallenlassen der von Unterdrucknäpfen 90 gehaltenen Samen
zu unterstützen.
Die Ventile 326 und 328 werden vorzugsweise dann
betätigt,
wenn die Ventile 324 und 326 nicht betätigt sind
(und umgekehrt). Die periphere Steuereinheit 48 steuert
des Weiteren ein Paar von Übergabestrahl-Magnetventilen 330 und 332,
das ermöglicht,
dass mit Druck beaufschlagte Luft an die Luftstrahlen 76 in
dem Auswahl-Teilsystem 18 geliefert wird, die die aufgenommenen
Samen in die Rohre 78 bläst. Um sicherzustellen, dass
lediglich ein einzelner Samen zu einem Zeitpunkt verarbeitet wird,
erfolgt der Betrieb der Ventile 330 und 332 im
Allgemeinen in sich gegenseitig ausschließender Weise und koordiniert,
sowie ebenfalls in einer gegenseitig ausschließenden Weise mit dem Betrieb
der Ventile 326 und 328. Ein Kranzmagnetventil 334 wird
durch die periphere Steuereinheit 48 gesteuert, um den
Kranz 106 pneumatisch zu betätigen (Bezugszeichen 108),
damit er sich zwischen den oberen und unteren Positionen bewegt und
dadurch die Platzierung des aufgenommenen Samens auf der Wanne 122 der
Waagschale 24 steuert. Eine Abwärtsbewegung des Kranzes 106 muss
genau gesteuert werden, so dass der Kranz nicht auf der Wanne 122 aufschlägt oder
diese beschädigt
(und dadurch möglicherweise
die empfindliche LVDT-Lastzelle
beschädigt).
Schließlich
steuert die periphere Steuereinheit 48 ein Annahmemagnetventil 336 und ein
Aussortiermagnetventil 338, die ermöglichen, dass mit Druck beaufschlagte
Luft an die Luftstrahlen 140 in der Übergabevorrichtung 40 zwischen
den Teilsystemen angelegt wird, die wahlweise die gewogenen Samen
entweder zum Sortieren im Sortier-Teilsystem 30 oder zur
Aussortierung von der Wiegewanne 122 bläst. Um eine geeignete Übergabe
des gewogenen Samens in der richtigen Richtung sicherzustellen,
erfolgt die Betätigung
der Ventile 336 und 338 in sich gegenseitig ausschließender Weise.