CH698223A2

CH698223A2 - Vorrichtung und Verfahren zum Beschicken mit leitfähigen Gewichtsstücken.

Info

Publication number: CH698223A2
Application number: CH19272008A
Authority: CH
Inventors: Thomas Froehlich; Detlef Heydenbluth; Thomas Fehling; Steffen Osang
Original assignee: Sartorius Ag
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2009-06-15
Also published as: CH698223B1; DE102007060545B8; DE102007060545B3

Abstract

Eine Vorrichtung zum Beschicken mit leitfähigen Gewichtsstücken (2) weist eine Waage (4) mit einem mit mindestens einem Gewichtsstück (2) aus einem Depot (5) zu beschickenden Lastaufnehmer (11) auf. Die Vorrichtung umfasst ferner eine automatische Lastwechselvorrichtung (3) mit einem Trägerarm (7). Der Lastaufnehmer (11), den Lastaufnehmer (11) umgebende Gehäuseteile (16) und der Trägerarm (7) weisen ein unterschiedliches elektrisches Potential auf, das von einer den Beschickungsvorgang steuernden Steuereinheit (6) detektierbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschicken mit leitfähigen Gewichtsstücken, mit einem mit mindestens einem Gewichtsstück aus einem Depot zu beschickenden Lastaufnehmer einer Waage und mit einer automatischen Lastwechselvorrichtung mit einem Trägerarm.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Beschicken mit leitfähigen Gewichtsstücken, bei dem von einem Trägerarm einer automatischen Lastwechselvorrichtung mindestens ein in einem Depot befindliches Gewichtsstück aufgenommen und auf einen Lastaufnehmer einer Waage abgelegt wird.

Automatische Lastwechselvorrichtungen bestücken eine oder mehrere Waagen mit Gewichtsstücken in bestimmter zeitlicher Reihenfolge. Die bekannten Lastwechselvorrichtungen vertrauen auf Benutzereingaben, zum Beispiel ob die Depotplätze belegt oder leer sind und welche Bauform und Baugrösse die zu transportierenden Gewichtsstücke aufweisen.

Bekannte Roboterarme mit mehreren frei beweglichen Bewegungsachsen sind grundsätzlich als Trägerarme geeignet. Es kann jedoch durch Justagefehler, durch Fehlbedienungen oder Softwarefehler zu unerwünschten Kollisionen kommen.

Eine Lastwechselvorrichtung, die sich grundsätzlich bewährt hat, ist aus der DE 10 300 626 B3 bekannt. Die Gewichte bzw. Gewichtsstücke stehen auf dafür vorgesehenen Abstellpositionen bzw. Gewichtsstückaufnehmern eines Depots. Ein Trägerarm der Lastwechselvorrichtung übernimmt den Transport der Gewichtsstücke oder Kombinationen davon von den Gewichtsstückaufnehmern zu dem Lastaufnehmer bzw. der Waagschale der zu bestückenden Waage.

Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist, dass zur Vermeidung von unerwünschten Kollisionen zwischen dem Trägerarm und dem Lastaufnehmer der Waage sowie zwischen dem Trägerarm und dem Lastaufnehmer benachbarten Gehäuseteilen eine relativ hohe Bewegungspräzision, die damit aufwendig und teuer ist, notwendig ist. Werden beispielsweise grössere Gewichte benutzt als vom Benutzer der Software der Steuereinrichtung deklariert, kann es zu unerwünschten Berührungen mit anderen Gewichten oder Gehäuseteilen kommen. Fällt ein Gewichtsstück vom Trägerarm, wird dies bei der bekannten Vorrichtung nicht erkannt.

Aus der DE 19 613 530 A1 ist eine Vorrichtung zur Überwachung des Eingriffs eines verfahrbaren Werkzeuges an einem Werkstück bekannt, wobei ein elektrischer Stromkreis unter Einbeziehung von Werkstück und Werkzeug vorhanden ist, der bei Kontakt des Werkstückes mit dem Werkzeug geschlossen wird. Steuervorrichtung und Werkstück liegen dabei jeweils an Masse an, so dass es darüber zum Stromfluss kommt. Das Stromflusssignal dient dabei lediglich zur Bestimmung des Ausgangspunktes der Bearbeitung durch das Werkzeug.

Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung, die insbesondere zur Bearbeitung von Turbinenschaufeln in einem Gehäuse eingesetzt wird, ist, dass sie nicht zur Erkennung von unterschiedlichen Kollisionen bei der Bestückung bzw. Beschickung eines Lastaufnehmers einer Waage geeignet ist. Auch kann der Fachmann dieser Druckschrift keine Hinweise zum Einsatz in Verbindung mit Waagen entnehmen.

Aufgabenstellung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine kostengünstige, schnelle und zugleich sichere Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die Fehlmessungen bzw. Fehlinterpretationen und Beschädigungen durch unerwünschte Kollisionen verhindert, sowie ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Lastaufnehmer, den Lastaufnehmer umgebende Gehäuseteile und der Trägerarm ein unterschiedliches elektrisches Potential aufweisen, das von einer den Beschickungsvorgang steuernden Steuereinheit detektierbar ist.

Durch die Detektion der elektrischen Potentiale bzw. ihrer Änderungen infolge eines Potentialausgleichs können Fehlmessungen bzw. Fehlinterpretationen sowie Beschädigungen durch unerwünschte Kollisionen verhindert werden.

Bei einer vertikalen Bewegung des Trägerarms gegenüber dem Lastaufnehmer im Moment der Übergabe des Gewichtsstückes oder einer Kombination mehrerer Gewichtsstücke erfolgt ein kurzer elektrischer Kontakt zwischen Trägerarm und Gewichtsstück oder der Kombination der mehreren Gewichtsstücke einerseits und zwischen Lastaufnehmer und Gewichtsstück oder der Kombination der Gewichtsstücke andererseits, was auf Grund der unterschiedlichen elektrischen Potentiale von Lastaufnehmer und Trägerarm zu einem Stromfluss zwischen Lastaufnehmer und Trägerarm führt und als entsprechendes Übergabesignal von der Steuereinheit erkannt wird. Entsprechend erkennt die Steuereinrichtung bei einem fehlenden Übergabesignal, dass kein Gewichtsstück vorhanden ist, weil es unterwegs verloren wurde oder das Depot bzw. der Lastaufnehmer ohne Gewichtsstück war.

Soweit das Gewichtsstück über den Rand des Trägerarms, zum Beispiel durch Umkippen, falsche Positionierung oder falsche Benutzereingabe, hinausragt, wird bei einer Berührung der Gewichtsstücke mit Gehäuseteilen die Kollision erkannt und die Steuereinheit kann eine entsprechende Bewegungskorrektur bzw. eine Bewegungsumkehr oder ein Stoppen der Bewegung des Trägerarms vornehmen. Bei einer Kollision des Trägerarms mit Gehäuseteilen oder mit dem Lastaufnehmer der Waage gilt das Entsprechende. Auf Grund jeweils unterschiedlich grosser Ströme erkennt die Steuereinrichtung den jeweiligen Kollisionsfall und kann die jeweils notwendige Korrektur vornehmen oder zumindest den Bewegungsvorgang stoppen und durch ein entsprechendes Signal einen manuellen Benutzereingriff veranlassen.

Eine etwas geringere Bewegungspräzision des Trägerarms kann somit kostengünstig durch die Kollisionserkennung und Kollisionskorrektur der Steuereinrichtung mehr als ausgeglichen werden.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen das Depot und der Trägerarm ein voneinander unterschiedliches elektrisches Potential auf, das von der Steuereinheit detektierbar ist.

Damit kann von der Steuereinheit das erfolgreiche Abstellen eines Gewichtsstückes oder einer Kombination einerseits und das erfolgreiche Aufnehmen eines Gewichtsstückes oder einer Kombination andererseits detektiert werden. Auch kann eine Kollision zwischen Trägerarm und Depot bzw. einem Gewichtsstückaufnehmer des Depots erkannt und durch eine Bewegungskorrektur des Trägerarms entgegengewirkt werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Trägerarm horizontal und vertikal verfahrbar. Zusätzlich kann der Trägerarm in Richtung einer vertikalen Achse nicht nur verfahrbar, sondern auch um die vertikale Achse drehbar ausgebildet sein. Der Trägerarm weist eine horizontale Grundplatte mit durch vertikale Schlitze voneinander getrennten Zinken auf. Der Lastaufnehmer der Waage weist auf die Zinken des Trägerarms abgestimmte parallele Schlitze auf, zwischen denen die Zinken verfahrbar sind. Entsprechende Schlitze weisen auch Gewichtsstückaufnehmer des Depots auf.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Zinken des Trägerarms bzw. der horizontalen Grundplatte untereinander einzeln oder gruppenweise elektrisch isoliert und mit betragsmässig unterschiedlichen elektrischen Potentialen beaufschlagt.

Dadurch ist eine örtliche Unterscheidung in horizontaler Richtung quer zu den Zinken mehrerer Gewichtsstücke beim Lastwechsel möglich.

Grundsätzlich ist dies auch entsprechend für die Schlitze des Lastaufnehmers der Waage oder des Gewichtsstückaufnehmers des Depots möglich.

Die Aufgabe bezüglich des Verfahrens wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 7 dadurch gelöst, dass der Trägerarm, der Lastaufnehmer und dem Lastaufnehmer benachbarte Gehäuseteile mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen beaufschlagt werden, die bei Berührung des Trägerarms mit dem Lastaufnehmer oder mit einem der benachbarten Gehäuseteile infolge eines Potentialausgleiches zu einem elektrischen Signal führen, das von einer Steuereinheit detektiert, ausgewertet und mit einer Richtungskorrektur, einem Anhalten oder einer Fortsetzung der Bewegung des Trägerarms erwidert wird.

Durch das erfindungsgemässe Verfahren können kostengünstigere Lastwechselvorrichtungen genutzt werden, die trotz etwas verringerter Bewegungspräzision einen schnellen und sicheren Lastwechsel vornehmen. Somit können auch bekannte kostengünstige Roboterarme mit mehreren frei beweglichen Bewegungsachsen als Trägerarme eingesetzt werden.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt beim Ablegen des Gewichtsstückes auf den Lastaufnehmer oder beim Aufnehmen von dem Lastaufnehmer im Moment der Übergabe über das Gewichtsstück ein Potentialausgleich, der ein elektrisches Signal erzeugt, das eine Ablage oder eine Aufnahme des Gewichtsstückes anzeigt und dessen Ausbleiben von der Steuereinheit als fehlendes oder verloren gegangenes Gewichtsstück gewertet wird.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Gewichtsstückaufnehmer des Depots mit einem zum elektrischen Potential des Trägerarms unterschiedlichen elektrischen Potential beaufschlagt, das bei Berührung des Trägerarms mit dem Gewichtsstückaufnehmer infolge eines Potentialausgleiches zu einem elektrischen Signal führt, das von der Steuereinheit erkannt und mit einer Richtungskorrektur oder einem Anhalten des Trägerarms erwidert wird.

Beim Ablegen des Gewichtsstückes auf den Gewichtsstückaufnehmer oder beim Aufnehmen des Gewichtsstückes von dem Gewichtsstückaufnehmer erfolgt im Moment der Übergabe über das Gewichtsstück ein Potentialausgleich, der ein elektrisches Signal erzeugt, das eine Ablage oder eine Aufnahme des Gewichtsstückes oder der Kombination von Gewichtsstücken anzeigt und dessen Ausbleiben von der Steuereinheit als fehlendes oder verloren gegangenes Gewichtsstück gewertet wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die einzeln oder gruppenweise elektrisch isolierten Zinken des Trägerarms mit betragsmässig unterschiedlichen elektrischen Potentialen beaufschlagt, deren Potentialausgleich über auf den Zinken aufliegende Gewichte von der Steuereinheit de-tektiert und zur Erkennung mehrerer Gewichtsstücke genutzt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen:
<tb>Fig. 1:<sep>eine Draufsicht auf eine Vorrichtung mit im Schnitt dargestellter Wägekammer und frei geschnittenem Trägerarm und

<tb>Fig. 2:<sep>eine Draufsicht auf die Wägekammer von Fig. 1mit teilweise eingefahrenem Trägerarm in vergrösserter Darstellung und einer Kombination zweier Gewichtsstücke.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Eine Vorrichtung 1 zum Beschicken mit leitfähigen Gewichtsstücken 2 besteht im Wesentlichen aus einer Lastwechselvorrichtung 3, einer Waage 4, einem Depot 5 und einer Steuereinheit 6.

Die Lastwechselvorrichtung 3 weist einen Trägerarm 7 auf, der in einer horizontalen Ebene und in vertikaler Richtung gesteuert von der Steuereinheit 6 verschiebbar und um eine vertikale Achse drehbar ist.

Der Trägerarm 7 weist eine horizontale Grundplatte 8 mit durch vertikale Schlitze 9 voneinander getrennten Zinken 10 auf. Ein Lastaufnehmer 11 der Waage 4 weist auf die Zinken 10 des Trägerarms 7 abgestimmte parallele Schlitze 12 auf, zwischen denen die Zinken 10 des Trägerarms 7 berührungslos verfahrbar sind. Entsprechende Schlitze 13 weisen auch Gewichtsstückaufnehmer 14 des Depots 5 auf. Die Zinken 10 des Trägerarms 7 können damit in die Schlitze 12 des Lastaufnehmers 11 bzw. in die Schlitze 13 der Gewichtsstückaufnehmer 14 hinein-oder herausgefahren werden

Von der elektronischen Steuereinheit 6 wird dem Lastaufnehmer 11 der Waage 4 über eine Leitung 15 ein erstes elektrisches Potential, den den Lastaufnehmer 11 umgebenden Gehäuseteilen 16 über eine Leitung 17 ein zweites elektrisches Potential und den Gewichtsstückaufnehmern 14 des Depots 5 über eine Leitung 18 ein drittes elektrisches Potential zugeführt. Die elektrischen Potentiale sind zum einen untereinander unterschiedlich und zum anderen unterschiedlich zu dem elektrischen Potential des Trägerarms 7, so dass bei Kontakt mit dem Trägerarm 7, der über eine Leitung 19 mit der Steuereinheit 6 verbunden ist, jeweils ein unterschiedlicher Strom fliesst, der von der Steuereinheit 6 entsprechend detektiert und ausgewertet wird. Zur Steuerung weist die Steuereinheit 6 einen nicht weiter dargestellten Mikroprozessor auf.

Bezugszeichenliste

<tb>1<sep>Vorrichtung

<tb>2<sep>Gewichtsstück

<tb>3<sep>Lastwechselvorrichtung

<tb>4<sep>Waage

<tb>5<sep>Depot

<tb>6<sep>Steuereinheit

<tb>7<sep>Trägerarm

<tb>8<sep>Grundplatte

<tb>9<sep>Schlitz

<tb>10<sep>Zinke

<tb>11<sep>Lastaufnehmer

<tb>12<sep>Schlitz

<tb>13<sep>Schlitz

<tb>14<sep>Gewichtsstückaufnehmer

<tb>15<sep>Leitung 15

<tb>16<sep>Gehäuseteile

<tb>17<sep>Leitung

<tb>18<sep>Leitung

<tb>19<sep>Leitung

Claims

Vorrichtung zum Beschicken mit leitfähigen Gewichtsstücken (2), mit einem mit mindestens einem Gewichtsstück (2) aus einem Depot (5) zu beschickenden Lastaufnehmer (11) einer Waage (4) und mit einer automatischen Lastwechselvorrichtung (3) mit einem Trägerarm (7), dadurch gekennzeichnet, dass der Lastaufnehmer (11), den Lastaufnehmer (11) umgebende Gehäuseteile (16) und der Trägerarm (7) ein unterschiedliches elektrisches Potential aufweisen, das von einer den BeschickungsVorgang steuernden Steuereinheit (6) detektierbar ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Depot (5) und der Trägerarm (7) ein unterschiedliches elektrisches Potential aufweisen, das von der Steuereinheit (6) detektierbar ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein bei einer Berührung von Teilen unterschiedlichen elektrischen Potentials infolge eines Potentialausgleiches fliessender Strom von der Steuereinheit detektierbar ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerarm (7) horizontal und vertikal verfahrbar ist.

Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerarm (7) um eine vertikale Achse drehbar ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerarm (7) eine horizontale Grundplatte (8) aufweist, die durch vertikale Schlitze (9) voneinander getrennte Zinken (10) aufweist.

Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastaufnehmer (11) der Waage (4) auf die Zinken (10) des Trägerarms (7) abgestimmte parallele Schlitze (12) aufweist, in die die Zinken (10) hineinfahrbar sind.

Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Depot (5) mindestens einen Gewichtsstückaufnehmer (14) mit auf die Zinken (10) des Trägerarms (7) abgestimmten parallelen Schlitzen (13) aufweist, in die die Zinken (10) hineinfahrbar sind.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Zinken (10) des Trägerarms (7) untereinander einzeln oder gruppenweise elektrisch isoliert und mit betragsmässig unterschiedlichen elektrischen Potentialen beaufschlagt sind.

Verfahren zum Beschicken mit leitfähigen Gewichtsstücken (2), bei dem von einem Trägerarm (7) einer automatischen Lastwechselvorrichtung (3) mindestens ein in einem Depot (5) befindliches Gewichtsstück (2)aufgenommen und auf einen Lastaufnehmer (11) einer Waage (4) abgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerarm (7), der Lastaufnehmer (11) und dem Lastaufnehmer (11) benachbarte Gehäuseteile (16) mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen beaufschlagt werden, die bei Berührung des Trägerarms (7) mit dem Lastaufnehmer (11) oder mit einem der benachbarten Gehäuseteile (16) infolge eines Potentialausgleiches zu einem elektrischen Signal führen, das von einer Steuereinheit (6) detektiert, ausgewertet und mit einer Richtungskorrektur, einem Anhalten oder einer Fortsetzung der Bewegung des Trägerarms (7) erwidert wird.

Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ablegen des Gewichtsstückes (2) auf den Lastaufnehmer (11) oder beim Aufnehmen von dem Lastaufnehmer (11) im Moment der Übergabe über das Gewichtsstück (2) ein Potentialausgleich erfolgt, der ein elektrisches Signal erzeugt, das eine Ablage oder eine Aufnahme des Gewichtsstückes (2) anzeigt und dessen Ausbleiben von der Steuereinheit (6) als fehlendes oder verloren gegangenes Gewichtsstück (2) gewertet wird.

Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtsstückaufnehmer (14) des Depots (5) mit einem zum elektrischen Potential des Trägerarms (7) unterschiedlichen elektrischen Potential beaufschlagt werden, das bei Berührung des Trägerarms (7) mit dem Gewichtsstückaufnehmer (14) infolge eines Potentialausgleiches zu einem elektrischen Signal führt, das von der Steuereinheit (6) erkannt und mit einer Richtungskorrektur oder einem Anhalten des Trägerarms (7) erwidert wird.

Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ablegen des Gewichtsstückes (2) auf den Gewichtsstückaufnehmer (14) oder beim Aufnehmen des Gewichtsstückes (2) von dem Gewichtsstückaufnehmer (14) im Moment der Übergabe über das Gewichtsstück (2)ein Potentialausgleich erfolgt, der ein elektrisches Signal erzeugt, das eine Ablage oder eine Aufnahme des Gewichtsstückes (2) anzeigt und dessen Ausbleiben von der Steuereinheit (6) als fehlendes oder verloren gegangenes Gewichtsstück (2) gewertet wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerarm Zinken aufweist, mit denen er in entsprechende Schlitze des Lastaufnehmers der Waage hinein gefahren wird, und dass die einzeln oder gruppenweise elektrisch isolierten Zinken (10) des Trägerarms mit betragsmässig unterschiedlichen elektrischen Potentialen beaufschlagt werden, deren Potentialausgleich über auf den Zinken aufliegende Gewichte von der Steuereinheit (6) detektiert und zur Erkennung mehrerer Gewichtsstücke genutzt wird.