CH711717B1 - Plant and method for carrying out a machining process. - Google Patents
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Abstract
Ein Anlage zur Durchführung eines Bearbeitungsprozesses, insbesondere zur Herstellung und/oder Testung chemischer Produkte, umfasst mindestens zwei Bearbeitungsstationen (1–11) und mindestens ein selbstfahrendes Transportvehikel (W) zum Transport eines zu bearbeitenden Objekts zu den Bearbeitungsstationen, wobei die Bearbeitungsstationen das Objekt jeweils mindestens einem Bearbeitungsschritt unterziehen. Die Anlage weist einen zur Kommunikation mit den Bearbeitungsstationen und den Transportvehikeln ausgebildeten Hauptsteuerungsrechner (C) auf. Die Transportvehikel (W) sind zur Speicherung einer vom Hauptsteuerungsrechner (C) bereitgestellten individuellen Identifikationsinformation ausgebildet. Der Hauptsteuerungsrechner (C) stellt Prozesssteuerungsinformationen (I) zur Verfügung, die beschreiben, welchen Bearbeitungsschritten ein Objekt unter welchen Bedingungen in welcher Reihenfolge zu unterziehen und zu welchen Bearbeitungsstationen das Objekt dazu von den Transportvehikeln zu transportieren ist. Der Hauptsteuerungsrechner (C) ordnet der Identifikationsinformation eines Transportvehikels (W) eine individuelle Prozesssteuerungsinformation (I) zu. Die Bearbeitungsstationen (1–11) erkennen die Identifikationsinformation eines sie anfahrenden Transportvehikels (W) und nehmen anhand der dieser zugeordneten Prozesssteuerungsinformation (I) die Bearbeitung des auf dem Transportvehikel (W) bereitgestellten Objekts vor.A plant for carrying out a processing process, in particular for the production and / or testing of chemical products, comprises at least two processing stations (1-11) and at least one self-propelled transport vehicle (W) for transporting an object to be processed to the processing stations, the processing stations respectively undergo at least one processing step. The system has a main control computer (C) designed for communication with the processing stations and the transport vehicles. The transport vehicles (W) are designed to store an individual identification information provided by the main control computer (C). The main control computer (C) provides process control information (I) which describes which processing steps to subject an object to under what conditions in which order and to which processing stations the object is to be transported by the transport vehicles. The main control computer (C) assigns the identification information of a transportation vehicle (W) to individual process control information (I). The processing stations (1-11) recognize the identification information of a transporting vehicle (W) approaching them and, on the basis of their associated process control information (I), carry out the processing of the object provided on the transporting vehicle (W).
Description
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Durchführung eines Bearbeitungsprozesses gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Verfahren.Description: The invention relates to a system for carrying out a machining process according to the preamble of independent claim 1. The invention also relates to a corresponding method.
[0002] In vielen Gebieten der Fertigungstechnik, beispielsweise bei der Herstellung von elektronischen Komponenten oder von Nahrungsmitteln oder auch in der Automobilindustrie ist es bekannt, vollautomatische Produktions- bzw. Fertigungsstrassen einzusetzen. Dabei erfolgt die Produktion bzw. Fertigung schrittweise in einer Anzahl von Bearbeitungsstationen, die nach einem vorgegebenen Arbeitsfluss durchlaufen werden. Der Transport zu und zwischen den Bearbeitungsstationen erfolgt mittels eines passenden Transportsystems. Eine üblicherweise rechnerbasierte Steuerung steuert und koordiniert die in den Bearbeitungsstationen durchgeführten Fertigungs- bzw. Produktionsschritte und den Transport.In many areas of manufacturing technology, for example in the production of electronic components or food or in the automotive industry, it is known to use fully automatic production or production lines. The production or manufacturing takes place step by step in a number of processing stations, which are run through according to a predetermined workflow. A suitable transport system is used to transport to and between the processing stations. A usually computer-based controller controls and coordinates the manufacturing or production steps carried out in the processing stations and the transport.
[0003] Die bisher bekannten Produktions- bzw. Fertigungsstrassen arbeiten streng sequentiell und sind jeweils spezifisch für die Herstellung eines bestimmten Produkts ausgelegt.The previously known production or production lines work strictly sequentially and are each specifically designed for the manufacture of a specific product.
[0004] Auch in der chemischen Forschung und Entwicklung besteht vielfach ein Bedarf nach Anlagen, mit denen ein chemisches Produkt vollautomatisch hergestellt werden kann. Bei kleineren Produktserien und vor allem falls, wie in der Forschung und Entwicklung üblich, jedes hergestellte Produkt individuell hergestellt wird, d.h. mindestens ein Schritt oder eine Komponente verschieden ist, ist jedoch eine spezifische, für einen einzigen Arbeitsfluss ausgelegte Produktionsanlage oftmals zu aufwändig, um in dieser Kadenz umgestellt werden zu können bzw. die Automation würde sich bezüglich z.B. Zeiteinsparung nicht lohnen. Ausserdem sind sequentiell arbeitende Produktionsanlagen, wie diese bisher bekannt sind, nicht für jeden Arbeitsfluss optimal bzw. die Anlage müsste im Extremfall für jedes neue Produkt umgestellt oder sogar umgebaut werden. Üblicherweise arbeiten solche Produktionsanlagen deshalb parallel, wobei bei einer Vielzahl von Produktbehältern gleichzeitig oder zeitlich gestaffelt dieselben grundlegenden Arbeitsschritte (mit üblicherweise kleinen Unterschieden zwischen einzelnen Produktbehältern, z. B. bezüglich eingetragener Substanzmengen, physikalischen Bedingungen etc.) abgearbeitet werden, um eine Vielzahl von Produkten zu erhalten.In chemical research and development there is often a need for systems with which a chemical product can be produced fully automatically. For smaller product series and especially if, as is customary in research and development, each manufactured product is manufactured individually, i.e. at least one step or one component is different, however, a specific production system designed for a single workflow is often too complex to be able to be changed over in this cadence, or the automation would differ with regard to e.g. Not worth saving time. In addition, sequentially operating production systems, as they are known up to now, are not optimal for every workflow or in extreme cases the system would have to be converted or even converted for each new product. Such production plants usually work in parallel, whereby the same basic work steps (with usually small differences between individual product containers, e.g. with regard to the quantity of substances entered, physical conditions etc.) are processed simultaneously or staggered over time in order to produce a large number of products to obtain.
[0005] Durch die vorliegende Erfindung sollen nun eine Anlage und ein Verfahren zur Durchführung eines Bearbeitungsprozesses zur Verfügung gestellt werden, die einen universelleren Einsatz der Anlage und eine einfache Anpassung an unterschiedlichste Arbeitsflüsse ermöglichen.The present invention now provides a system and a method for carrying out a machining process, which enable a more universal use of the system and simple adaptation to a wide variety of workflows.
[0006] Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die erfindungsgemässe, im unabhängigen Anspruch definierte Anlage sowie durch das erfindungsgemässe, im unabhängigen Anspruch 28 definierte Verfahren gelöst. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Anlage und des entsprechenden Verfahrens ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen.This object on which the invention is based is achieved by the system according to the invention defined in the independent claim and by the method according to the invention defined in independent claim 28. Particularly advantageous developments and refinements of the system according to the invention and the corresponding method result from the respective dependent claims.
[0007] Hinsichtlich der Anlage besteht das Wesen der Erfindung in Folgendem: Eine Anlage zur Durchführung eines Bearbeitungsprozesses umfasst mindestens zwei Bearbeitungsstationen und mindestens ein selbstfahrendes Transportvehikel zum Transport eines zu bearbeitenden Objekts zu den Bearbeitungsstationen. Die Bearbeitungsstationen sind dazu ausgebildet, das vom Transportvehikel bereitgestellte Objekt jeweils mindestens einem Bearbeitungsschritt zu unterziehen. Die Anlage weist einen zur Kommunikation mit den Bearbeitungsstationen und dem mindestens einen Transportvehikel ausgebildeten Hauptsteuerungsrechner auf. Das mindestens eine Transportvehikel ist zur Speicherung einer vom Hauptsteuerungsrechner bereitgestellten individuellen Identifikationsinformation ausgebildet. Der Hauptsteuerungsrechner stellt Prozesssteuerungsinformationen zur Verfügung, die beschreiben, welchen Bearbeitungsschritten ein Objekt unter welchen Bedingungen in welcher Reihenfolge zu unterziehen und zu welchen Bearbeitungsstationen das Objekt dazu von dem mindestens einen Transportvehikel zu transportieren ist. Der Hauptsteuerungsrechner ist dazu ausgebildet, der Identifikationsinformation des mindestens einen Transportvehikels eine individuelle Prozesssteuerungsinformation zuzuordnen. Die Bearbeitungsstationen sind dazu ausgebildet, die Identifikationsinformation des sie anfahrenden Transportvehikels zu erkennen und anhand der dieser Identifikationsinformation individuell zugeordneten Prozesssteuerungsinformation die Bearbeitung des auf dem Transportvehikel bereitgestellten Objekts vorzunehmen. Durch diese Ausbildung der Anlage sind die Bearbeitungsschritte, denen ein Objekt unterzogen werden soll, individuell programmierbar und es können somit auf ein und derselben Anlage verschiedene Objekt gleich oder unterschiedlich bearbeitet werden. Die Anlage ist auf diese Weise höchst flexibel einsetzbar.With regard to the system, the essence of the invention consists in the following: A system for carrying out a machining process comprises at least two machining stations and at least one self-propelled transport vehicle for transporting an object to be machined to the machining stations. The processing stations are designed to subject the object provided by the transport vehicle to at least one processing step. The system has a main control computer designed for communication with the processing stations and the at least one transport vehicle. The at least one transport vehicle is designed to store individual identification information provided by the main control computer. The main control computer provides process control information that describes which processing steps an object has to be subjected to under which conditions in which order and to which processing stations the object is to be transported by the at least one transport vehicle. The main control computer is designed to assign individual process control information to the identification information of the at least one transport vehicle. The processing stations are designed to recognize the identification information of the transport vehicle approaching them and to process the object provided on the transport vehicle on the basis of the process control information individually assigned to this identification information. With this configuration of the system, the processing steps to which an object is to be subjected can be individually programmed, and it is thus possible to process different objects in the same system in the same or different manner. In this way, the system can be used extremely flexibly.
[0008] Vorteilhafterweise weisen die Bearbeitungsstationen lokale Steuerungsrechner auf, welche dazu ausgebildet sind, die in den Bearbeitungsstationen durchzuführenden Bearbeitungsschritte zu steuern und mit dem Hauptsteuerungsrechner zu kommunizieren. Dadurch ist ein modularer Aufbau der Anlage möglich.[0008] The processing stations advantageously have local control computers which are designed to control the processing steps to be carried out in the processing stations and to communicate with the main control computer. This enables a modular structure of the system.
[0009] Vorteilhafterweise sind die lokalen Steuerungsrechner der Bearbeitungsstationen dazu ausgebildet, die einer Identifikationsinformation zugeordnete Prozesssteuerungsinformation durch den Status und/oder das Resultat der jeweils durchgeführten Bearbeitungsschritte zu aktualisieren, wobei dann die aktualisierte Prozesssteuerungsinformation alle ggf. folgenden Bearbeitungsschritte bestimmt. Auf diese Weise kann der Bearbeitungsprozess automatisch laufend dynamisch angepasst werden.Advantageously, the local control computers of the processing stations are designed to update the process control information associated with identification information by the status and / or the result of the processing steps carried out, the updated process control information then determining all the processing steps that may follow. In this way, the machining process can automatically be dynamically adjusted continuously.
[0010] Zweckmässigerweise weist die Anlage ein die Bearbeitungsstationen verbindendes Schienensystem auf und ist das mindestens eine Transportvehikel als schienengebundener vor- und rückwärtsfahrender Wagen ausgebildet.[0010] The system expediently has a rail system connecting the processing stations and the at least one transport vehicle is designed as a rail-bound forward and reverse carriage.
CH 711 717 B1 [0011] Dabei weist das Schienensystem vorteilhafterweise mindestens eine zu unterschiedlichen Bearbeitungsstationen führende Weiche auf. Dadurch können Verzweigungen des Bearbeitungsprozesses einfach implementiert werden.CH 711 717 B1 [0011] The rail system advantageously has at least one switch leading to different processing stations. This makes it easy to implement branches of the machining process.
[0012] Vorteilhafterweise ist der Wagen zur Speicherung eines vom Hauptsteuerungsrechner bereitgestellten Entscheidungs-Codes betreffend der von dem Wagen an einer Weiche einzuschlagenden Richtung ausgebildet und ist weiter die Weiche dazu ausgebildet, den Entscheidungs-Code eines sich nähernden Wagens zu erkennen und den Wagen in die durch den erkannten Entscheidungs-Code bestimmte Richtung zu lenken. Dadurch kann der Wagen den einzuschlagenden Fahrweg selbst steuern und unterwegs bzw. bei der Abarbeitung von vorangegangenen Bearbeitungsschritten generierte Daten können diesen Weg beeinflussen.Advantageously, the car is designed to store a decision code provided by the main control computer relating to the direction to be taken by the car on a switch and the switch is further designed to recognize the decision code of an approaching car and the car into the to steer a certain direction through the recognized decision code. As a result, the car can control the route to be driven itself and on the way or data generated during the processing of previous processing steps can influence this route.
[0013] Vorteilhafterweise umfasst das Schienensystem Weichen, mittels welcher es in zwei oder mehrere nebeneinander verlaufende Abschnitte unterteilbar ist und diese Abschnitte wieder zusammengeführt werden können. Dies erlaubt eine Parallelisierung einzelner Bearbeitungsvorgänge.Advantageously, the rail system comprises switches, by means of which it can be divided into two or more sections running side by side and these sections can be brought together again. This allows parallel processing of individual machining processes.
[0014] Gemäss einer vorteilhaften Ausbildung der Anlage ist das mindestens eine Transportvehikel ein im zweidimensionalen Raum frei fahrender Wagen und dazu ausgebildet, die Bearbeitungsstationen selbsttätig nach Massgabe der ihm zugeordneten, gegebenenfalls aktualisierten Prozesssteuerungsinformationen anzufahren. Dadurch ist die Anlage besonders flexibel.According to an advantageous embodiment of the system, the at least one transport vehicle is a carriage that moves freely in two-dimensional space and is designed to automatically move to the processing stations in accordance with the process control information associated with it, which may be updated. This makes the system particularly flexible.
[0015] Zweckmässigerweise weist die Anlage zwei oder mehrere Transportebenen mit darauf angeordneten Bearbeitungsstationen sowie mindestens eine Hubeinrichtung zur Bewegung des mindestens einen Transportvehikels zwischen den Transportebenen auf. Dadurch kann die Anlage relativ kompakt aufgebaut werden.The system expediently has two or more transport levels with processing stations arranged thereon and at least one lifting device for moving the at least one transport vehicle between the transport levels. This allows the system to be built relatively compactly.
[0016] Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Anlage ist das mindestens eine Transportvehikel ein sich frei im dreidimensionalen Raum bewegendes Fluggerät und dazu ausgebildet, die Bearbeitungsstationen selbsttätig nach Massgabe der ihm zugeordneten, gegebenenfalls aktualisierten Prozesssteuerungsinformationen anzufliegen. Durch diese Ausbildung kann auf Transportbahnen verzichtet werden.According to a further advantageous embodiment of the system, the at least one transport vehicle is an aircraft which moves freely in three-dimensional space and is designed to automatically fly to the processing stations in accordance with the process control information associated with it and possibly updated. This design means that transport tracks can be dispensed with.
[0017] Besonders vorteilhafterweise ist mindestens eine der Bearbeitungsstationen zur sequentiellen, zeitlich gestaffelten oder gleichzeitigen Durchführung eines oder mehrerer identischer oder unterschiedlicher Bearbeitungsschritte an ihr über das mindestens eine Transportvehikel zugeführten Objekten ausgebildet. Dadurch können in den angefahrenen Bearbeitungsstationen mehrere Objekte bearbeitet werden.Particularly advantageously, at least one of the processing stations for sequential, staggered or simultaneous execution of one or more identical or different processing steps is formed on it via the at least one transport vehicle supplied objects. As a result, several objects can be processed in the approached processing stations.
[0018] Vorteilhafterweise ist mindestens eine der Bearbeitungsstationen zur batchweisen bzw. parallelen oder gestaffelten Durchführung mindestens eines Bearbeitungsschritts ausgebildet. Diese Massnahme erhöht den Durchsatz der betreffenden Bearbeitungsstation. Dies ist insbesondere wichtig bzw. von Vorteil, wenn z.B. die meisten Bearbeitungsschritte (z.B. eine Dosierung) nur relativ kurze Zeit benötigen und einer oder einige wenige Bearbeitungsschritte (z.B. eine Temperaturbehandlung) vergleichsweise wesentlich mehr Zeit erfordern.[0018] Advantageously, at least one of the processing stations is designed to carry out at least one processing step in batches or in parallel or in stages. This measure increases the throughput of the processing station in question. This is particularly important or advantageous if e.g. most processing steps (e.g. dosing) only take a relatively short time and one or a few processing steps (e.g. temperature treatment) require a comparatively much longer time.
[0019] Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Anlage ist das mindestens eine Transportvehikel dazu ausgebildet, selbständig aus einer Gruppe von gleichen oder verschiedenen Bearbeitungsstationen eine ausgewählte Bearbeitungsstation anzufahren. Auf diese Weise können Engpässe in der Bearbeitungsfolge vermieden werden.[0019] According to an advantageous development of the system, the at least one transport vehicle is designed to independently move to a selected processing station from a group of identical or different processing stations. In this way, bottlenecks in the processing sequence can be avoided.
[0020] Vorteilhafterweise ist die Anlage dazu ausgebildet, dass unterschiedliche Objekte in unterschiedlichen Bearbeitungsstationen gleichzeitig, allenfalls versetzt, bearbeitet werden können. Diese Massnahme erhöht den Durchsatz der Anlage.Advantageously, the system is designed so that different objects can be processed in different processing stations simultaneously, if necessary offset. This measure increases the throughput of the plant.
[0021] Besonders vorteilhafterweise ist die Anlage so konzipiert, dass im Durchschnitt vergleichbare Bearbeitungsdauern je Bearbeitungsstation erreicht werden. Engpässe (Flaschenhälse) können wie im Strassenverkehr parallelisiert werden, wodurch der Durchsatz der Anlage kontinuierlich weiter erhöht werden kann. Wie oben beschrieben, bei sehr langen Taktzeiten wie z.B. Heat-Curing wird dies dann parallel durchgeführt, indem die Proben für bestimmte Dauer in diesem Fall in eine Temperiereinheit gelegt werden und zum programmierten Zeitpunkt dann wieder auf den Shuttle gebracht werden.The system is particularly advantageously designed in such a way that on average comparable processing times can be achieved per processing station. Bottlenecks (bottlenecks) can be parallelized as in road traffic, whereby the throughput of the system can be continuously increased. As described above, for very long cycle times such as Heat curing is then carried out in parallel by placing the samples in a temperature control unit for a certain period of time and then bringing them back onto the shuttle at the programmed time.
[0022] , Gemäss einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemässen Anlage ist das mindestens eine Transportvehikel mit Behandlungsmitteln versehen, um eine physikalische und/oder chemische Behandlung der auf dem mindestens einen Transportvehikel befindlichen Objekt durchzuführen. Auf diese Weise können Bearbeitungsschritte nicht nur in den feststehenden Bearbeitungsstationen, sondern direkt auch auf den Transportvehikeln, speziell auch während deren Bewegung, durchgeführt werden. Dadurch ist die Anlage noch universeller und flexibler einsetzbar.[0022] According to a particularly advantageous development of the system according to the invention, the at least one transport vehicle is provided with treatment agents in order to carry out a physical and / or chemical treatment of the object located on the at least one transport vehicle. In this way, processing steps can be carried out not only in the fixed processing stations, but also directly on the transport vehicles, especially during their movement. This makes the system even more universal and flexible to use.
[0023] Vorteilhafterweise umfasst die vom HauptsteuerungsrechnerzurVerfügung gestellte, dem mindestens einen Transportvehikel individuell zugeordnete Prozesssteuerungsinformation auch Informationen betreffend auf dem mindestens einen Transportvehikel, insbesondere während dessen Bewegung, durchzuführende Behandlungsschritte und sind die Behandlungsmittel dazu ausgebildet, die durch sie durchzuführenden Behandlungsschritte nach Massgabe der dem mindestens einen Transportvehikel zugeordneten Prozesssteuerungsinformation vorzunehmen.[0023] Advantageously, the process control information provided by the main control computer and individually assigned to the at least one transport vehicle also includes information relating to treatment steps to be carried out on the at least one transport vehicle, in particular during its movement, and the treatment means are designed to carry out the treatment steps to be carried out by them in accordance with the at least one to carry out process control information associated with the transport vehicle.
[0024] Zweckmässigerweise ist das mindestens eine Transportvehikel zur Aufnahme von zwei oder mehreren als Produktbehälter und/oder Proben ausgebildete Objekte ausgebildet und sind die Behandlungsmittel zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung der Inhalte aller auf dem mindestens einen Transportvehikel befindlichen Produktbehälter und/ oder Proben ausgebildet. Auf diese Weise können mehrere Produkte und/oder Proben auf einem Transportvehikel transportiert und behandelt werden. So können z.B. Proben zusammengefasst werden, welche zwar prinzipiell gleiche/ähnlicheThe at least one transport vehicle is expediently designed to accommodate two or more objects designed as product containers and / or samples, and the treatment means are designed for physical and / or chemical treatment of the contents of all product containers and / or samples located on the at least one transport vehicle , In this way, several products and / or samples can be transported and treated on one transport vehicle. For example, Samples are summarized, which are basically the same / similar
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Workflows haben - also im Wesentlichen gleiche Bearbeitungsstationen anfahren, aber z.T. auf diesen unterschiedliche Behandlungen erfahren.Workflows have - essentially approach the same processing stations, but sometimes experienced different treatments on these.
[0025] Vorteilhafterweise ist das mindestens eine Transportvehikel zur Aufnahme mindestens eines als Reaktor ausgebildeten Objekts ausgebildet, in dem eine chemische oder biologische Reaktion durchgeführt werden kann. Dadurch ist die Anlage für die Herstellung eines chemischen Produkts einsetzbar.[0025] The at least one transport vehicle is advantageously designed to accommodate at least one object designed as a reactor, in which a chemical or biological reaction can be carried out. As a result, the system can be used to manufacture a chemical product.
[0026] Vorteilhafterweise ist die Anlage zur Herstellung und/oder zum Applizieren und/oder zum Testen eines chemischen Produkts ausgebildet, wobei die Bearbeitungsstationen zur Durchführung von Herstellungsschritten und/oder Applikationsschritten und/oder Testschritten als Bearbeitungsschritte ausgebildet sind.The system is advantageously designed for the production and / or for application and / or for testing a chemical product, the processing stations being designed as processing steps for carrying out production steps and / or application steps and / or test steps.
[0027] Besonders vorteilhafterweise ist das mindestens eine Transportvehikel als mobile Reaktor- oder Formulierungseinheit ausgebildet, welche verschiedene Bearbeitungsstationen anfahren kann und mit eigenen Mitteln zur chemischen und/oder physikalischen Behandlung des Inhalts eines mitgeführten als Reaktions- oder Formulierungsbehälter ausgebildeten Objekts ausgestattet ist. Dadurch werden die Effizienz und die flexible Einsetzbarkeit der Anlage weiter gesteigert.Particularly advantageously, the at least one transport vehicle is designed as a mobile reactor or formulation unit which can travel to various processing stations and is equipped with its own means for chemical and / or physical treatment of the contents of an object carried as a reaction or formulation container. This further increases the efficiency and flexibility of the system.
[0028] Vorteilhafterweise ist mindestens eine Bearbeitungsstation der Anlage zur manuellen Auslösung oder Durchführung eines oder mehrerer Bearbeitungsschritte/s ausgebildet. Diese Möglichkeit von mit Personen besetzten Bearbeitungsstationen erhöht die Flexibilität der Anlage enorm.[0028] Advantageously, at least one processing station of the system is designed for the manual triggering or execution of one or more processing steps / s. This possibility of processing stations staffed with people increases the flexibility of the system enormously.
[0029] Hinsichtlich des Verfahrens besteht das Wesen der Erfindung in Folgendem: In einem Verfahren zur Durchführung eines Bearbeitungsprozesses mit einer erfindungsgemässen Anlage verkehren mittels mindestens eines selbstfahrenden Transportvehikels zu bearbeitende Objekte zwischen zwei oder mehreren Bearbeitungsstationen, in denen die Objekte Bearbeitungsschritten unterzogen werden, wobei:With regard to the method, the essence of the invention consists of the following: In a method for carrying out a machining process with a system according to the invention, objects to be machined travel by means of at least one self-propelled transport vehicle between two or more machining stations in which the objects are subjected to machining steps, wherein:
- das mindestens eine Transportvehikel eine individuelle Identifikationsinformation und eine individuelle Prozesssteuerungsinformation bezüglich zu tätigender und bereits getätigter Bearbeitungsschritte der transportierten Objekte von einem Hauptsteuerungsrechner erhält resp. an diesen zurücksendet, das mindestens eine Transportvehikel aufgrund der ihm zugeordneten Prozesssteuerungsinformation selbständig die jeweils nächste Bearbeitungsstation anfährt, in der der nächste jeweils für den laufenden Bearbeitungsprozess notwendige Bearbeitungsschritt durchgeführt wird; und- The at least one transport vehicle receives or receives individual identification information and individual process control information relating to processing steps to be carried out and already carried out on the transported objects from a main control computer. sends back to the latter that, based on the process control information assigned to it, at least one transport vehicle automatically goes to the next processing station in which the next processing step necessary for the current processing process is carried out; and
- die verschiedenen Bearbeitungsschritte in den unterschiedlichen Bearbeitungsstationen sequenziell nacheinander und/oder parallel/gleichzeitig und/oder zeitlich gestaffelt abgewickelt werden. Durch diese Vorgehensweise wird universelle Einsetzbarkeit und ein Höchstmass an Flexibilität erreicht.- The various processing steps in the different processing stations are carried out sequentially one after the other and / or in parallel / simultaneously and / or staggered in time. This procedure enables universal applicability and maximum flexibility.
[0030] Vorteilhafterweise werden Prozessteuerungsinformationen im Bedarfsfall während des Bearbeitungsprozesses in Abhängigkeit ursprünglich vorliegender und/oder während der bereits absolvierten Bearbeitungsschritte angefallener Daten und/oder aufgrund externer Eingaben angepasst, um den Bearbeitungsprozess während dessen Abarbeitung zu verändern. Auch diese Massnahme steigert die Flexibilität.Advantageously, process control information is adapted as needed during the machining process as a function of data originally present and / or during the previously completed machining steps and / or on the basis of external inputs in order to change the machining process while it is being processed. This measure also increases flexibility.
[0031] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen detaillierter beschrieben. Es zeigen:In the following the invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:
Fig. 1-8 schematische Gesamtübersichten verschiedener Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Anlage;1-8 schematic overall overviews of various exemplary embodiments of the system according to the invention;
Fig. 9-11 drei prinzipielle Ausbildungsvarianten der Transportvehikel der Anlage;Fig. 9-11 three basic training variants of the transport vehicle of the system;
Fig. 12-20 verschiedene Ausstattungsvarianten der Transportvehikel der Anlage;Fig. 12-20 different equipment variants of the transport vehicle of the system;
Fig. 21-22 zwei Flussdiagramme zur Erläuterung wesentlicher Funktionsabläufe der Anlage; und21-22 show two flow diagrams for explaining essential functional sequences of the system; and
Fig. 23 ein Beispiel einer Prozesssteuerungsinformation in Listenform.23 shows an example of process control information in list form.
[0032] Für die nachstehende Beschreibung gilt die folgende Festlegung: Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeutigkeit Bezugszeichen angegeben, aber im unmittelbar zugehörigen Beschreibungsteil nicht erwähnt, so wird auf deren Erläuterung in vorangehenden oder nachfolgenden Beschreibungsteilen verwiesen. Umgekehrt sind zur Vermeidung zeichnerischer Überladung für das unmittelbare Verständnis weniger relevante Bezugszeichen nicht in allen Figuren eingetragen. Hierzu wird auf die jeweils übrigen Figuren verwiesen.The following definition applies to the description below: If reference numerals are given in a figure for the sake of clarity in the drawing, but are not mentioned in the directly associated description part, reference is made to their explanation in the preceding or following description parts. Conversely, in order to avoid graphic overload, reference numbers that are less relevant for immediate understanding are not shown in all figures. For this purpose, reference is made to the other figures.
[0033] Unter Bearbeitungsprozess eines Objekts wird im Rahmen dieser Erfindung die Gesamtheit aller chemischen und/ oder physikalischen Bearbeitungsschritte verstanden, denen ein Objekt unterzogen werden soll. Unter Bearbeitungsprozessen sind im Rahmen der Erfindung insbesondere auch Herstellungsprozesse, Applikationsprozesse und Testprozesse für ein chemisches Produkt zu verstehen.[0033] In the context of this invention, the processing process of an object is understood to mean the entirety of all chemical and / or physical processing steps to which an object is to be subjected. Processing processes in the context of the invention are also to be understood in particular to mean manufacturing processes, application processes and test processes for a chemical product.
[0034] Unter einem Herstellungsprozess für ein chemisches Produkt wird im Rahmen dieser Erfindung die Gesamtheit aller chemischen und/oder physikalischen Herstellungsschritte verstanden, die letztlich das gewünschte chemische Produkt ergeben. Insbesondere, aber nicht ausschliesslich, werden darunter auch Mischungs- und Formulierungsvorgänge verstanden. Unter einem chemischen Produkt wird demzufolge im weitesten Sinn jedes Produkt verstanden, das durch chemische Umsetzung und/oder Addition und/oder Vermischen von Komponenten erhalten wird, wobei die erwähntenIn the context of this invention, a manufacturing process for a chemical product is understood to mean the entirety of all chemical and / or physical manufacturing steps which ultimately result in the desired chemical product. In particular, but not exclusively, this also includes mixing and formulation processes. A chemical product is therefore understood in the broadest sense to mean any product which is obtained by chemical conversion and / or addition and / or mixing of components, the mentioned ones
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Komponenten Substanzen, Reagenzien, Verbindungen, Katalysatoren, aber auch Hilfsmittel für physikalische Vorgänge (z.B. Glasperlen zum Mahlen eines Produkts) umfassen können. Die Herstellungsschritte können sowohl chemischer als auch physikalischer Art sein. Chemische Herstellungsschritte sind üblicherweise chemische Umsetzungen unter Änderung mindestens eines chemischen Parameters oder die Herstellung eines neuen chemischen Moleküls oder eines Komplexes etc. Physikalische Herstellungsschritte sind typischerweise Zudosierung von chemischen Substanzen, z.B. Edukte chemischer Reaktionen, reaktionsrelevanten Hilfssubstanzen wie Katalysatoren, Stabilisatoren, Emulgatoren, etc., welche später reagieren sollen, oder anderen festen, flüssigen oder gasförmigen Ingredienzien sowie Rühren, Erwärmen, Kühlen, Druckbeaufschlagung etc., wobei diese Aufzählung nicht abschliessend ist. Unter Herstellungsschritten werden auch rein mechanische Arbeitsschritte wie die Bereitstellung von leeren Produktbehältern, das Öffnen und Schliessen derselben, Beaufschlagung mit inerten oder reaktiven Gasen, die Auslagerung von Produktbehältern und die Entnahme von Proben, aber auch das Applizieren von Proben oder Testsubstanzen (z.B. durch Sprayen, Rakeln, Spin-Coating, etc.) auf zum Beispiel Testsubstrate oder Testbehälter verstanden, wobei auch diese Aufzählung nicht abschliessend ist. Beispiele für solche hauptsächlich physikalisch geprägten Herstellungs- bzw. Arbeitsschritte können etwa das Besprühen von Probeplatten aus z.B. Glas, Metall oder Karton, das Befüllen von Microtiter-Platten (MTP) mit vordosierten Enzymen, das Einbringen von Mahlperlen in eine zu homogenisierende Mischung von Farben und Pigmenten etc. sein. Unter Applikationen werden besprühte oder anderswie beschichtete Probenplatten, wie Glas- oder Metallplatten, Mikrotiterplatten mit vordosierten Enzymen, welche mit einem Wirkstoff versetzt wurden, Batterieassemblies, in welche z.B. die Kathodenpastenformulierung während der Applikation als variabler Part eingebracht wurde, eine Petrischale, welche mit einem Pilz zum Challengen der Resistenz der Formulierung eingebracht wurde (Aufzählung nicht abschliessend) verstanden. Als Testprozesse sind die chemische oder physikalische Analyse eines hergestellten Produkts sowie die Entnahme von Produktproben zu verstehen. Die nachstehend verwendeten Begriffe Herstellungsschritt, Verarbeitungsschritt und Behandlungsschritt sind synonym im vorstehend erläuterten allgemeinen Sinn zu verstehen. Unter Bearbeitungsstation wird ein Anlageteil verstanden, in bzw. an dem mindestens einer der vorgenannten chemischen und/oder physikalischen bzw. mechanischen Bearbeitungsschritte erfolgt. Analog wird unter Bearbeitungsmittel oder Bearbeitungswerkzeug eine funktionelle Anordnung verstanden, die mindestens einen der vorgenannten chemischen und/oder physikalischen Bearbeitungsschritte durchführen kann.Components may include substances, reagents, compounds, catalysts, but also aids for physical processes (e.g. glass beads for grinding a product). The manufacturing steps can be both chemical and physical. Chemical manufacturing steps are usually chemical reactions changing at least one chemical parameter or the production of a new chemical molecule or a complex etc. Physical manufacturing steps are typically the addition of chemical substances, e.g. Educts of chemical reactions, reaction-relevant auxiliary substances such as catalysts, stabilizers, emulsifiers, etc., which are to react later, or other solid, liquid or gaseous ingredients, as well as stirring, heating, cooling, pressurization etc., although this list is not exhaustive. Manufacturing steps also include purely mechanical steps such as the provision of empty product containers, opening and closing them, exposure to inert or reactive gases, the outsourcing of product containers and taking samples, but also the application of samples or test substances (e.g. by spraying, Knife coating, spin coating, etc.) on, for example, test substrates or test containers, although this list is also not exhaustive. Examples of such mainly physically shaped manufacturing or work steps can be the spraying of sample plates from e.g. Glass, metal or cardboard, the filling of microtiter plates (MTP) with pre-dosed enzymes, the introduction of grinding beads into a mixture of colors and pigments to be homogenized etc. Applications include sprayed or otherwise coated sample plates, such as glass or metal plates, microtiter plates with pre-dosed enzymes, which have been mixed with an active ingredient, battery assemblies into which e.g. the cathode paste formulation was introduced as a variable part during the application, a petri dish which was introduced with a mushroom to challenge the resistance of the formulation (list not exhaustive). Test processes are the chemical or physical analysis of a manufactured product and the taking of product samples. The terms manufacturing step, processing step and treatment step used below are to be understood synonymously in the general sense explained above. Processing station is understood to mean a plant part in or on which at least one of the aforementioned chemical and / or physical or mechanical processing steps takes place. Analogously, machining means or machining tool is understood to mean a functional arrangement which can carry out at least one of the aforementioned chemical and / or physical machining steps.
[0035] Unter sequentieller Be- oder Verarbeitung wird die zeitlich aufeinanderfolgende Durchführung verschiedener Bearbeitungsschritte in verschiedenen Bearbeitungsstationen verstanden, kann aber zusätzlich mehrere Schritte in einer Bearbeitungsstation beinhalten. Aus der Sichtweise eines Produkts bzw. einer Probe ergibt sich die Sequenz als Abfolge von Bearbeitungsschritten, die nacheinander abgearbeitet werden. Aus der Sichtweise einer Bearbeitungsstation ist eine Arbeitsweise sequentiell, wenn mehrere Produkte bzw. Proben oder allgemein Objekte nacheinander in der Station be- oder verarbeitet werden.Sequential machining or processing is understood to mean the sequential execution of different processing steps in different processing stations, but can additionally include several steps in one processing station. From the perspective of a product or a sample, the sequence is a sequence of processing steps that are processed one after the other. From the point of view of a processing station, a mode of operation is sequential if several products or samples or generally objects are processed or processed one after the other in the station.
[0036] Parallele oder batchweise Be- oder Verarbeitung ist in dem Sinne zu verstehen, dass zwei oder mehrere Produktbehälter bzw. deren Inhalte oder allgemein Objekte im Wesentlichen zeitgleich denselben Bearbeitungsschritten unterzogen werden. Dies kann in einer Bearbeitungsstation und/oder - wie weiter unten noch näher ausgeführt - auch auf Transportvehikeln und insbesondere auch während deren Bewegung oder aber auch durch z.B. die gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Objekte in parallel angeordneten, funktionell identischen Bearbeitungsstationen erfolgen. Dies kann z.B. das parallele Schütteln und Temperieren aber auch das parallele Aushärten applizierter Proben z.B. mittels UV- oder HeatCuring-Geräten und vieles andere mehr sein.Parallel or batch processing or processing is to be understood in the sense that two or more product containers or their contents or generally objects are subjected to the same processing steps essentially simultaneously. This can be done in a processing station and / or - as explained in more detail below - also on transport vehicles and in particular also during their movement or also by e.g. the simultaneous processing of several objects takes place in parallel, functionally identical processing stations. This can e.g. parallel shaking and tempering but also parallel curing of applied samples e.g. using UV or HeatCuring devices and much more.
[0037] Unter gestaffelter Bearbeitung versteht sich ein Ablauf, in dem Proben/Produkte oder allgemein Objekte nacheinander in einer Bearbeitungsstation ankommen, in der sie - üblicherweise über einen definierten Zeitraum - einer gewissen Behandlung unterzogen werden, und dann nach Abschluss des Arbeitsschritts jeder einzelnen Probe/jedes einzelnen Produkts bzw. jedes einzelnen Objekts wieder aus der Bearbeitungsstation weggeführt werden. Eine Vielzahl von Proben/Produkten bzw. Objekten befindet sich also gleichzeitig (quasi-parallel) in Bearbeitung, erfährt die Bearbeitung aber zeitlich gestaffelt. Üblicherweise beenden die unterschiedlichen Proben/Produkte bzw. Objekte ihren jeweiligen Bearbeitungsschritt in der selben Reihenfolge, wie er gestartet hat, aber es ist auch möglich, dass die Eingangs- und AusgangsReihenfolgen unterschiedlich sind (Beispiel: Proben kommen zeitlich gestaffelt in einen Trocknungsofen, und je nachdem, wie lange eine individuelle Probe zum Trocknen benötigt, wird sie früher oder später wieder ausgelagert und zur nächsten Bearbeitungsstation transportiert.) [0038] Unter dem hier benutzten Begriff Transportvehikel ist jede Art von Transportfahrzeug zu verstehen, welches in der Lage ist, ein Objekt (z.B. insbesondere einen Produktbehälter) zu transportieren. Insbesondere können Transportvehikel als schienengebundene Wagen oder auf einer oder mehreren Transportfläche(n) frei fahrende Wagen oder auch als dreidimensional im Raum frei bewegliche Fluggeräte ausgebildet sein.Staggered processing is understood to mean a sequence in which samples / products or generally objects arrive one after the other in a processing station in which they are subjected to a certain treatment, usually over a defined period of time, and then after the completion of the working step of each individual sample / every single product or every single object is led away from the processing station. A large number of samples / products or objects are therefore being processed simultaneously (quasi-parallel), but the processing is staggered over time. Typically, the different samples / products or objects end their respective processing steps in the same order in which they started, but it is also possible that the input and output sequences are different (example: samples come into a drying oven staggered in time, and each depending on how long an individual sample takes to dry, it will sooner or later be swapped out and transported to the next processing station.) The term transport vehicle used here means any type of transport vehicle that is capable of being an object (eg in particular a product container). In particular, transport vehicles can be designed as rail-bound wagons or on freely moving wagons on one or more transport surfaces or as three-dimensional aircraft that can move freely in space.
[0039] Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Anlage ist als Lackformulierungs-Applikations- und -Testanlage ausgebildet, auf der in einer erster Schrittfolge Lacke aus ihren Ausgangsubstanzen hergestellt, die Lacke in einerzweiten Schrittfolge mittels unterschiedlicher Verfahren (z.B. Rakeln, Spray, ...) auf Testsubstrate appliziert werden und in einer dritten Schrittfolge diese auf den Testsubstraten applizierten Lacke mittels verschiedener chemischer und physikalischer Methoden getestet werden können. Sie umfasst eine Reihe von Bearbeitungsstationen, die durch eine Transporteinrichtung miteinander verbunden sind, und eine Steuerung für die Transporteinrichtung und die Bearbeitungsstationen. Eine analog aufgebaute Anlage kann z.B. auch für die Herstellung von Kathodenmaterialien für Batterien oder viele weitere F&E-Workflows eingesetzt werden.The embodiment shown in Fig. 1 of the system according to the invention is designed as a paint formulation application and test system, on which in a first step sequence paints are produced from their starting substances, the paints in a second step sequence by means of different methods (eg doctor blades, spray, ...) are applied to test substrates and in a third step this varnish applied to the test substrates can be tested using various chemical and physical methods. It comprises a series of processing stations, which are connected to one another by a transport device, and a controller for the transport device and the processing stations. An analog system can e.g. can also be used for the production of cathode materials for batteries or many other R&D workflows.
CH 711 717 B1 [0040] Die als Ganze mit T bezeichnete Transporteinrichtung umfasst hier ein zweikreisiges, im Wesentlichen die Gestalt einer Acht aufweisendes Schienensystem S, auf dem sich eine Anzahl von Transportvehikeln in Form von schienengebundenen Wagen W unabhängig voneinander autonom bewegen. Eine Verteiler-Weiche V erlaubt es einem auf dem Schienensystem S fahrendem Wagen W, je nach Bedarf in die eine oder andere Richtung des Schienensystems zu fahren. Die Entscheidung, in welche Richtung der Wagen W fährt, ist sogenannt hart-kodiert und folgt einer Wenn-Logik («Falls Bedingung X erfüllt, fahre in die eine Richtung, falls Bedingung Y erfüllt, fahre in die andere Richtung.»). Eine weitere Variante einer Weiche, eine Zusammenführungs-Weiche Z, erlaubt es Wagen W, die von unterschiedlichen Abschnitten der Anlage kommen, wieder auf einen gemeinsamen Schienenabschnitt zu fahren.CH 711 717 B1 The transport device designated as a whole here comprises a two-circuit rail system S, essentially in the form of an eight, on which a number of transport vehicles in the form of rail-bound carriages W move independently of one another. A distribution switch V allows a carriage W traveling on the rail system S to travel in one or the other direction of the rail system as required. The decision in which direction the carriage W travels is so-called hard-coded and follows an if logic ("If condition X is fulfilled, drive in one direction, if condition Y is fulfilled, drive in the other direction."). Another variant of a switch, a merging switch Z, allows wagons W that come from different sections of the system to travel back to a common rail section.
[0041] Im Allgemeinen sind die Bearbeitungsstationen üblicherweise so ausgebildet, dass sie eine oder mehrere Funktionen innehaben und somit einen oder mehrere Herstellungs- bzw. Produktionsschritte abarbeiten können. Diese Funktionen können die Aspekte Herstellung, Applikation (Aufbringen, Aufträgen,...) und Testen (Prüfen, Messen, Analysieren) umfassen. Zu diesem Zweck beinhalten sie je nach Bedarf einzelne oder mehrere verschiedene oder identische Werkzeuge aus einer breiten Palette von Möglichkeiten. So können etwa Dosierwerkzeuge für Flüssigkeiten, Feststoffe oder Gase, Misch-Werkzeuge (Rührer, SpeedMixer, ...), Lagereinheiten für Proben und Produkte/Produktbehälter, Werkzeuge für Beschriftung von Proben/Probenbehältern resp. Auslesen beschrifteter Proben/Probenbehälter, Roboter für die Manipulation von Proben/Probenbehältern und Werkzeugen, Mess- und Prüfwerkzeugen sowie unzählige weitere Werkzeuge und Funktionen implementiert sein.In general, the processing stations are usually designed so that they have one or more functions and thus can process one or more manufacturing or production steps. These functions can include the aspects of manufacturing, application (application, orders, ...) and testing (checking, measuring, analyzing). For this purpose, they contain individual or several different or identical tools from a wide range of options, as required. For example, dosing tools for liquids, solids or gases, mixing tools (stirrers, SpeedMixers, ...), storage units for samples and products / product containers, tools for labeling samples / sample containers or. Reading of labeled samples / sample containers, robots for manipulating samples / sample containers and tools, measuring and testing tools as well as countless other tools and functions can be implemented.
[0042] In einer vorteilhaften Ausführung können gewisse Werkzeuge (wie vorstehend beschrieben) ihre Funktion(en) auch für mehrere für sie zugängliche Bearbeitungsstationen erfüllen. So ist es zum Beispiel möglich, dass ein Roboter Proben/ Probenbehälter in mehreren Bearbeitungsstationen manipulieren kann (Beispiel: Ein einziger Mehrachsroboter kann für eine erste Bearbeitungsstation leere Probenbecher aus einem Lager auf einen Wagen transportieren, anschliessend für eine zweite Bearbeitungsstation ein fertiges Prüfsubstrat von einem anderen Wagen nehmen und in ein Analysegerät transportieren, und anschliessend in einer dritten Bearbeitungsstation einen fertigen, nicht mehr benötigten Produktebehälter von einem dritten Wagen nehmen, zu einer Bearbeitungsstation mit einem Drucker bewegen, wo der Behälter beschriftet wird, und diesen anschliessend in einem Ausgangslager ablegen.) [0043] Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind die Bearbeitungsstationen entlang des Schienensystems S angeordnet. Die Bearbeitungsstationen umfassen hier konkret eine Lagerstation 1 für leere Produktbehälter P, drei Dosierstationen 2-4, eine Verschliessstation 5, einen Transferroboter 6, eine Rührstation 7, eine Öffnungsstation 8, eine Lagerstation 10 für fertiges Produkt enthaltende Produktbehälter P, eine Applikationsstation 9 und einen weiteren Transferroboter 11.In an advantageous embodiment, certain tools (as described above) can also fulfill their function (s) for several processing stations accessible to them. For example, it is possible that a robot can manipulate samples / sample containers in several processing stations (example: a single multi-axis robot can transport empty sample cups from a warehouse to a trolley for a first processing station, and then a finished test substrate from another for a second processing station Take the trolley and transport it to an analysis device, and then take a finished, no longer required product container from a third trolley in a third processing station, move it to a processing station with a printer, where the container is labeled, and then place it in an exit warehouse.) In the exemplary embodiment in FIG. 1, the processing stations are arranged along the rail system S. The processing stations here specifically include a storage station 1 for empty product containers P, three dosing stations 2-4, a closing station 5, a transfer robot 6, a stirring station 7, an opening station 8, a storage station 10 for finished product containers P, an application station 9 and one another transfer robot 11.
[0044] Die Anlage verfügt über einen (oder mehrere) Hauptsteuerungsrechner C, auf dem bzw. denen eine oder mehrere Datenbanken installiert sind, die die Gesamtheit aller relevanten Prozesssteuerungsinformationen I enthalten. Die Pfeile des den Hauptsteuerungsrechner C in Fig. 1,2 und 3 symbolisch darstellenden Kastens deuten die funktionelle Verbindung des Hauptsteuerungsrechners zu den Bearbeitungsstationen 1-11 und der Transporteinrichtung T mit den Wagen W an. Der Hauptsteuerungsrechner kann auch als Server implementiert sein.The system has one (or more) main control computer C, on which one or more databases are installed, which contain all of the relevant process control information I. The arrows of the box symbolically representing the main control computer C in FIGS. 1, 2 and 3 indicate the functional connection of the main control computer to the processing stations 1-11 and the transport device T with the wagons W. The main control computer can also be implemented as a server.
[0045] Üblicherweise - aber nicht zwingend - ist der Hauptsteuerungsrechner C zudem mit einem Netzwerk N verbunden, welches zum Beispiel ein firmenweites Netzwerk umfasst, wie es oft verwendet wird, um die Gesamtheit aller Experimente, Versuche und Produktion einer Firma zu planen, zu koordinieren und auszuwerten. Die im Netzwerk vorhandenen Daten bzw. Informationen sind mit I' bezeichnet.Usually - but not necessarily - the main control computer C is also connected to a network N which, for example, comprises a company-wide network, as is often used to plan, coordinate and coordinate all experiments, trials and production of a company and evaluate. The data or information present in the network are designated I '.
[0046] Die Bearbeitungsstationen selbst sind jeweils mit einem eigenen oder mit einem mit anderen Bearbeitungsstationen geteilten lokalen Steuerungsrechner (in Fig. 1 z.B. R2, R3, R4, R5, R6, R8 und R11) ausgestattet, auf der die Steuer-Programme laufen, die die Funktionen bzw. Abläufe der entsprechenden Bearbeitungsstation(en) steuern. Hier ist zu bemerken, dass in diesem Beispiel etwa die Lagerstation 1, die Rührstation 7 und die Lagerstation 10 vom Transferroboter 6 bedient/manipuliert werden, der vom lokalen Steuerungsrechner R6 gesteuert wird, und jeweils keinen eigenen lokalen Steuerungsrechner benötigen und enthalten. Auch die Applikationsstation 9 wird vom lokalen Steuerungsrechner R11 des zweiten Roboters gesteuert und verfügt deshalb über keinen eigenen lokalen Steuerungsrechner.The processing stations themselves are each equipped with their own or with a local control computer shared with other processing stations (in FIG. 1, for example, R2, R3, R4, R5, R6, R8 and R11) on which the control programs run, that control the functions or processes of the corresponding processing station (s). It should be noted here that in this example, the storage station 1, the stirring station 7 and the storage station 10 are operated / manipulated by the transfer robot 6, which is controlled by the local control computer R6, and do not require and contain their own local control computer. The application station 9 is also controlled by the local control computer R11 of the second robot and therefore does not have its own local control computer.
[0047] Die Anlage verfügt über eine sogenannte Workflow-Management-Software (nicht in den Figuren abgebildet), um die Software der verschiedenen lokalen Steuerungsrechner zu programmieren. Die Workflow-Management-Software kann auch dazu dienen, die einzelnen Steuer-Software-Programme der Anlage zu starten, zu überwachen und die generierten Daten und Resultate zu bearbeiten. Die Workflow-Management-Software kann z.B. auf dem Hauptsteuerungsrechner C installiert sein. Die Kontrolle der angehängten Bearbeitungsstationen erfolgt, indem die Workflow-Management-Software die auf den Bearbeitungsstationen laufenden Steuer-Software-Programme beeinflusst, resp. diese startet, überwacht, mit Parametern (z.B. Dosierparametern etc.) versorgt und Resultate (z.B. tatsächlich dosierte Mengen) und allfällige Fehlermeldungen und Systemmeldungen empfängt und dem Anlagen-Operator zur Verfügung stellt und/oder diese Informationen in die Prozesssteuerungsinformationen I auf dem Hauptsteuerungsrechner C einspeist, wo sie weiterverwendet werden können. Da alle Bearbeitungsstationen und deren lokale Steuerungsrechner sowie der Hauptsteuerungsrechner untereinander vernetzt sind und ständig miteinander kommunizieren und Daten austauschen können, kann die WorkflowManagement-Software von jedem beliebigen lokalen Steuerungsrechner oder dem Hauptsteuerungsrechner aus gestartet und verwendet werden, um die Gesamtheit der Anlage zu überwachen und zu kontrollieren. Der Hauptsteuerungsrechner kann körperlich auch in einem der lokalen Steuerungsrechner implementiert sein.The system has a so-called workflow management software (not shown in the figures) to program the software of the various local control computers. The workflow management software can also be used to start and monitor the individual control software programs in the system and to process the generated data and results. The workflow management software can e.g. be installed on the main control computer C. The control of the attached processing stations is done by the workflow management software influencing the control software programs running on the processing stations. This starts, monitors, supplies with parameters (e.g. dosing parameters etc.) and receives results (e.g. actually dosed quantities) and any error messages and system messages and makes them available to the plant operator and / or feeds this information into the process control information I on the main control computer C. where they can continue to be used. Since all processing stations and their local control computers as well as the main control computer are networked with each other and can constantly communicate with one another and exchange data, the workflow management software can be started and used from any local control computer or the main control computer in order to monitor and access the entire system check. The main control computer can also be physically implemented in one of the local control computers.
CH 711 717 B1 [0048] Die Prozesssteuerungsinformationen I können entweder auf dem Hauptsteuerungsrechner gespeichert und einem Wagen bzw. allgemein Transportvehikel zugeordnet sein. Alternativ können die Prozesssteuerungsinformationen z.B. zu Beginn eines Bearbeitungsprozesses auch direkt auf den jeweiligen Wagen bzw. allgemein Transportvehikeln gespeichert werden. Die Prozessteuerungsinformationen I können Variablen und Parameter enthalten, aufgrund derer während des Bearbeitungsprozesses jeweils entschieden werden kann, welche Aktionen durchzuführen sind oder in welche Richtung (sprich zu welchen Bearbeitungsprozess-Teilabschnitten) die Transportvehikel fahren müssen, um die nächsten benötigten Prozessschritte abarbeiten zu können. Der Prozessworkflow eines jeden einzelnen Transportvehikels kann somit je nach den Ergebnissen vorher abgearbeiteter Bearbeitungsschritte direkt während des Workflows aufgrund von Parametern so angepasst werden, dass die Objekte auf den Transportvehikeln entsprechend den Zielvorgaben bearbeitet wird.CH 711 717 B1 The process control information I can either be stored on the main control computer and assigned to a car or generally transport vehicle. Alternatively, the process control information can e.g. at the beginning of a machining process, they can also be saved directly on the respective wagon or general transport vehicle. The process control information I can contain variables and parameters, on the basis of which it can be decided during the machining process which actions are to be carried out or in which direction (i.e. to which machining process sections) the transport vehicles have to travel in order to be able to process the next required process steps. The process workflow of each individual transport vehicle can thus be adjusted directly during the workflow based on parameters, depending on the results of previously processed processing steps, so that the objects on the transport vehicle are processed in accordance with the target specifications.
[0049] Die Wagen W bzw. allgemein Transportvehikel sind dazu ausgebildet, aufgrund der ihnen individuell zugeordneten Prozesssteuerungsinformationen I selbständig die erforderlichen Bearbeitungsstationen anzufahren und die jeweiligen Bearbeitungsschritte abzuarbeiten (abarbeiten zu lassen). Die selbstfahrenden Wagen W bzw. allgemein Transportvehikel sind somit über die Prozesssteuerungsinformationen I programmierbar.The wagons W or generally transport vehicles are designed to independently travel to the required processing stations on the basis of the process control information I assigned to them and to process (have them processed) the respective processing steps. The self-driving wagons W or generally transport vehicles can thus be programmed via the process control information I.
[0050] Wie beispielsweise die Fig. 9 verdeutlicht, sind die Wagen W bzw. allgemein Transportvehikel als Transportplattform ausgebildet, welche längs des Schienensystems S bewegt werden können. Die Wagen können dabei je nach aktuellem Bedarf entweder vorwärts oder rückwärts fahren. Auf den Wagen W findet im dargestellten Beispiel je ein Produktbehälter P Platz. Zudem sind die Wagen mit einer Halterung versehen, auf die der Deckel D des Produktbehälters abgelegt und mittransportiert werden kann. Die Wagen W sind mit einem (nicht dargestellten) motorischen Antrieb sowie einer (ebenfalls nicht dargestellten) zugehörigen Steuerelektronikversehen, die mit dem lokalen Steuerungsrechner der jeweils angefahrenen Bearbeitungsstation und dem Hauptsteuerungsrechner C zusammenarbeitet. Die Wagen W weisen ferner je eine eindeutige (aktive oder passive) Identifikationsinformation ID auf, die den Wagen W bzw. allgemein Transportvehikeln zu Beginn eines Bearbeitungsprozesses vom Hauptsteuerungsrechner C zugeteilt wird. Der Hauptsteuerungsrechner C stellt dabei auch eine individuelle Zuordnung dieser Identifikationsinformationen ID zu einer der in ihm gespeicherten Prozesssteuerungsinformationen I her, wodurch festgelegt wird, welche Bearbeitungsprozess mittels der Wagen bzw. Transportvehikel jeweils durchgeführt werden soll. Die Identifikationsinformationen ID des Wagens bzw. allgemein Transportvehikels wird durch in den Bearbeitungsstationen vorgesehene Erkennungsvorrichtungen 30 erkannt und erlaubt dem lokalen Steuerungsrechner R der Bearbeitungsstationen, auf die auf dem Hauptsteuerungsrechner C abgelegten Prozesssteuerungsinformation I und den einzelnen Wagen zugeordneten Prozesssteuerungsinformationen zuzugreifen. Die Wagen melden sich über ihre Identifikationsinformation ID sozusagen beim Einfahren in eine Bearbeitungsstation dort an und erhalten die Information, was dort zu tun ist. Aufgrund dieser Information arbeitet die Bearbeitungsstation den Wagen ab. Anschliessend, nach Aktualisieren (z.B. Speichern) der Resultate des Bearbeitungsschrittes, meldet sich der Wagen wieder von der Bearbeitungsstation ab und fährt weiter.As illustrated in FIG. 9, for example, the wagons W or generally transport vehicles are designed as a transport platform, which can be moved along the rail system S. The wagons can drive either forwards or backwards depending on current needs. In the example shown, there is space for one product container P on the trolley W. In addition, the trolleys are provided with a holder on which the lid D of the product container can be placed and transported. The carriages W are provided with a motor drive (not shown) and associated control electronics (also not shown) which cooperate with the local control computer of the processing station being approached and the main control computer C. The wagons W each also have unique (active or passive) identification information ID, which is assigned to the wagons W or generally transport vehicles by the main control computer C at the beginning of a processing process. The main control computer C also creates an individual assignment of this identification information ID to one of the process control information I stored in it, thereby determining which processing process is to be carried out by means of the wagon or transport vehicle. The identification information ID of the wagon or generally transport vehicle is recognized by recognition devices 30 provided in the processing stations and allows the local control computer R of the processing stations to access the process control information I stored on the main control computer C and the process control information associated with the individual wagons. The wagons log on via their identification information ID, so to speak, when entering a processing station and receive information about what needs to be done there. On the basis of this information, the processing station processes the carriage. Then, after updating (e.g. saving) the results of the processing step, the trolley logs off the processing station again and continues.
[0051] Die Wagen W tragen ferner auch noch einen Entscheidungs-Code GID, anhand dessen der Wagen an Verzweigungen des Schienensystems, also z.B. an einer Weiche V, der Wagen in die eine oder die andere Richtung lenkbar ist. Die Weiche V ist dazu mit einem nicht dargestellten Sensor ausgestattet, der den Entscheidungs-Code eines an sie heranfahrenden Wagens erkennt und ausliest und die Weiche entsprechend stellt. Der Entscheidungs-Code leitet sich aus der dem Wagen zugeordneten Prozesssteuerungsinformation I und Resultaten vorhergehender Bearbeitungsschritte ab. Näheres dazu ist weiter unten im Zusammenhang mit den Fig. 22 und 23 erläutert.The wagons W also carry a decision code GID, on the basis of which the wagon on branches of the rail system, e.g. on a switch V, the car can be steered in one direction or the other. The switch V is equipped with a sensor, not shown, which recognizes and reads the decision code of a car approaching it and sets the switch accordingly. The decision code is derived from the process control information I assigned to the car and the results of previous processing steps. Further details are explained below in connection with FIGS. 22 and 23.
[0052] Auf dem Hauptsteuerungsrechner C ist, wie schon erwähnt, für jedes Transportvehikel bzw. die auf ihm transportierten Objekte, hier z.B. Produktbehälter und/oder Proben, eine individuelle Prozesssteuerungsinformation I gespeichert, welche festlegt, welche Bearbeitungsstationen durch die Transportvehikel in welcher Reihenfolge angefahren und welche Bearbeitungsschritte unter welchen Bedingungen in den angefahrenen Bearbeitungsstationen durchgeführt werden sollen. Die Prozesssteuerungsinformationen I stellen also für jedes auf einem Wagen bzw. allgemein Transportvehikel befindliche Objekt gewissermassen ein Bearbeitungsrezept, im Falle eines Herstellungsprozesses also ein Herstellungsrezept, dar. Die Prozesssteuerungsinformationen aller geplanten, laufenden und auch abgeschlossenen Experimente sind in auf dem Hauptsteuerungsrechner C installierten Datenbanken abgelegt. Beim Betrieb der Anlage werden jeweils die aktuell vorgesehenen Bearbeitungsrezepte bzw. Prozesssteuerungsinformationen nacheinander gestaffelt abgearbeitet, sprich ein «frisches» Rezept wird einem Wagen bzw. allgemein Transportvehikel zugewiesen und dieser auf den Bearbeitungsprozess gesendet, worauf die für diesen Wagen/für dieses Rezept geforderten Bearbeitungsschritte auf der Anlage abgearbeitet werden. Nach Abschluss des Bearbeitungsprozesses erreicht der Wagen bzw. allgemein das Transportvehikel wieder den Ausgangspunkt, die dazugehörigen Prozesssteuerungsinformationen auf dem Hauptsteuerungsrechner C werden mit den während des Bearbeitungsprozesses generierten Daten (z.B. Dosierresultate, Messresultate, etc.) ergänzt, abgelegt und der Wagen bzw. allgemein das Transportvehikel steht dann für ein weiteres, neues Rezept zur Verfügung.On the main control computer C, as already mentioned, for each transport vehicle or the objects transported on it, here e.g. Product containers and / or samples, an individual process control information I is stored, which determines which processing stations are approached by the transport vehicles in which order and which processing steps are to be carried out under which conditions in the processing stations approached. The process control information I thus represent a processing recipe for every object located on a wagon or generally transport vehicle, in the case of a manufacturing process it is a manufacturing recipe. The process control information of all planned, ongoing and also completed experiments are stored in databases installed on the main control computer C. When operating the system, the currently provided processing recipes or process control information are processed in a staggered manner, i.e. a “fresh” recipe is assigned to a trolley or transport vehicle in general and sent to the processing process, whereupon the processing steps required for this trolley / recipe the system can be processed. After completion of the processing process, the trolley or the transport vehicle in general reaches the starting point again, the associated process control information on the main control computer C is supplemented and stored with the data generated during the processing process (e.g. dosing results, measurement results, etc.) and the trolley or generally that Transport vehicle is then available for another new recipe.
[0053] Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1, gemäss welchem die Anlage eine Herstellungsanlage für ein chemisches Produkt ist, sind die Produktbehälter P vorzugsweise als Reaktoren, z.B. mit einem auf dem Wagen oder an einer Bearbeitungsstation abschraubbaren oder offenbaren Deckel, Zuführmitteln (Dosiersysteme, Pumpen, ...), Heiz- und Kühlmitteln, ... ausgebildet, in denen chemische und/oder biologische Reaktionen (z.B. enzymatische Reaktionen oder Derivatisierungen, parallele Inkubation verschiedener Zellkulturen, ...) und/oder physikalische Prozesse und/oder Formulierungen durchgeführt werden können, wobei die Produkte anschliessend in dafür vorgesehenen Bearbeitungsstationen weiterverwendet (z.B. Spray-Coating, Wirkstoff einem Enzym aussetzen, UV-Behandlung, u.v.m.) werden können. Diese folgendenIn the embodiment of Fig. 1, according to which the plant is a manufacturing plant for a chemical product, the product containers P are preferably as reactors, e.g. with a lid that can be unscrewed or opened on the trolley or at a processing station, supply means (dosing systems, pumps, ...), heating and cooling agents, ... in which chemical and / or biological reactions (e.g. enzymatic reactions or derivatizations, parallel incubation of different cell cultures, ...) and / or physical processes and / or formulations can be carried out, whereby the products can then be used in processing stations provided for this purpose (e.g. spray coating, exposure of active ingredient to an enzyme, UV treatment, and much more) , These following
CH 711 717 B1CH 711 717 B1
Bearbeitungsstationen können die Produktebehälter natürlich ebenfalls (innerhalb eines Wagens) sequenziell, gestaffelt oder parallel bearbeiten.Processing stations can of course also process the product containers sequentially, within a trolley, or in stages or in parallel.
[0054] Die auf den Wagen W bzw. allgemein Transportvehikeln transportierten Objekte können auch Proben sein, zum Beispiel Testsubstrate aus unterschiedlichen Materialien (in z.B. der Farbindustrie üblich sind Kontrastkartons, Metall-, Glas-, Kunststoff- oder Holzplatten) und in unterschiedlichen Formen (rechteckige Platten, aber auch runde Scheiben, unterschiedlich geformte Körper, Textilstücke, Haarproben, ...), aber auch gefässartig ausgebildete Proben (Petrischalen, z.B. für Zellkulturen) oder ganze Gefässgruppen (z.B. multi-well Micro-Titer-Platten) oder ganze Geräte (z.B. zu testende Batterien) umfassen.The objects transported on the wagons W or generally transport vehicles can also be samples, for example test substrates made of different materials (contrasting cartons, metal, glass, plastic or wooden plates are common in the color industry, for example) and in different forms ( Rectangular plates, but also round disks, differently shaped bodies, textile pieces, hair samples, ...), but also vessel-shaped samples (petri dishes, e.g. for cell cultures) or entire groups of vessels (e.g. multi-well micro-titer plates) or entire devices (eg batteries to be tested).
[0055] Neben Produktbehältern und Proben ist es natürlich auch möglich, gewisse Hilfsmittel auf den Wagen zu transportieren, die für gewisse Bearbeitungsschritte, insbesondere Herstellungsschritte, benötigt werden. Beispiele dafür können etwa Draw-Down-Bars (Rakel), Deckel, Dispensierspitzen, etc. sein, die jeweils nur für die Verarbeitung der auf den Wagen befindlichen Produkten oder Proben benötigt werden. Dies kann speziell in solchen Fällen vorteilhaft sein, wenn ein solches Hilfsmittel bei mehr als nur einer Bearbeitungsstation oder auch zwischen einzelnen Bearbeitungsstationen zum Einsatz kommt. Zum Beispiel wird ein Deckel mitgeführt, der jeweils bei Bewegung des Wagens den Produktbehälter verschliesst und so dessen Inhalt schützt, für die Herstellungsschritte in den Bearbeitungsstationen aber temporär vom Produktbehälter entfernt wird. In einem anderen Beispiel wird ein wegwerfbares Dispensierhilfsmittel (z.B. Einwegspritze) mitgeführt, um in mehreren Bearbeitungsstationen einen Teil der Probe zu transferieren, ohne dass jedes Mal eine neue Spritze für dieselbe Probe benötigt wird.In addition to product containers and samples, it is of course also possible to transport certain aids onto the trolley that are required for certain processing steps, in particular manufacturing steps. Examples of this can be draw-down bars (squeegees), lids, dispensing tips, etc., which are only required for processing the products or samples on the trolley. This can be particularly advantageous in such cases when such an aid is used in more than one processing station or between individual processing stations. For example, a lid is carried, which closes the product container each time the carriage moves and thus protects its contents, but is temporarily removed from the product container for the manufacturing steps in the processing stations. In another example, a disposable dispensing aid (e.g., disposable syringe) is carried to transfer part of the sample in multiple processing stations without the need for a new syringe for the same sample each time.
[0056] Innerhalb einer Bearbeitungsstation erfolgt die Bearbeitung eines Transportvehikels/einer Probe/eines Produkts folgendermassen: Wenn ein Transportvehikel in einer Bearbeitungsstation ankommt, wird es anhand seiner Identifikationsinformation ID erkannt und, sofern dies die ihm zugeordnete Prozesssteuerungsinformation I vorsieht, angehalten. Daraufhin werden unter der Kontrolle des lokalen Steuerungsrechners in der betreffenden Bearbeitungsstation die in der Prozesssteuerungsinformation 1 festgehaltenen Arbeitsschritte (oder ggf. auch nur ein einzelner Arbeitsschritt) durchgeführt. Anschliessend werden allfällig während dem Arbeitsschritt generierte Daten (z.B. Dosierergebnisse, Messresultate, ...) in der entsprechenden Prozessteuerungsinformation auf dem Hauptsteuerungsrechner C ergänzt, und der Wagen W wird zur nächsten Bearbeitungsstation weiterbewegt.The processing of a transport vehicle / a sample / a product takes place within a processing station as follows: When a transport vehicle arrives in a processing station, it is recognized on the basis of its identification information ID and, if this is provided by the process control information I assigned to it, stopped. Then, under the control of the local control computer in the processing station in question, the work steps recorded in process control information 1 (or possibly only a single work step) are carried out. Any data generated during the work step (e.g. dosing results, measurement results, ...) is then supplemented in the corresponding process control information on the main control computer C, and the carriage W is moved on to the next processing station.
[0057] Die Fig. 21 zeigt die grundsätzlichen Abläufe und Entscheidungen auf, die in einer Bearbeitungsstation ablaufen und durch den dazugehörigen lokalen Steuerungsrechner kontrolliert werden. Auf dem Steuerungsrechner der Bearbeitungsstation läuft ein Programm, in dem alle Schritte wie abgebildet als Teilschritte abgearbeitet werden:21 shows the basic processes and decisions that take place in a processing station and are controlled by the associated local control computer. A program runs on the control computer of the processing station in which all steps are processed as partial steps as shown:
[0058] In einem ersten Programmschritt wartet die Bearbeitungsstation. Sobald ein Wagen einfährt und automatisch stoppt, erkennt ein Sensor 30 dessen Anwesenheit und meldet diese an den Steuerungsrechner resp. das darauflaufende Programm.The processing station waits in a first program step. As soon as a car arrives and stops automatically, a sensor 30 detects its presence and reports this to the control computer or. the program that follows.
[0059] In einem zweiten Programmschritt liest dieser Sensor 30 der Station die Identifikationsinformation 20 des Wagens W aus und meldet diese dem Steuerungsrechner.In a second program step, this sensor 30 of the station reads the identification information 20 from the carriage W and reports it to the control computer.
[0060] Im dritten Programmschritt überprüft der Steuerungsrechner, welches Rezept, resp. welche Prozesssteuerungsinformation I aus der Datenbank diesem Wagen (resp. des darauf befindlichen Produkts/Probe) zugehört.In the third program step, the control computer checks which recipe, respectively. Which process control information I from the database belongs to this car (or the product / sample on it).
[0061] Im vierten Schritt überprüft das Programm im Rezept 1, ob diese Bearbeitungsstation zu diesem Zeitpunkt einen Bearbeitungsschritt des Wagens absolvieren muss. Falls nicht, wird der Wagen in einem weiteren Programmschritt einfach ohne Bearbeitung weitergesendet und es wird - wieder bei Programmschritt 1 angelangt - auf einen nächsten Wagen gewartet.In the fourth step, the program in recipe 1 checks whether this processing station has to complete a processing step of the carriage at this point in time. If not, the carriage is simply sent on in a further program step without processing and - again at program step 1 - the next carriage is waited for.
[0062] Falls aber ein Bearbeitungsschritt notwendig ist (zum Beispiel eine Zudosierung irgendwelcher Substanzen), so werden diese Bearbeitungsschritte unter der Kontrolle des lokalen Steuerungsrechners der Bearbeitungsstation in einem fünften Programmschritt abgearbeitet.However, if a processing step is necessary (for example adding any substances), these processing steps are processed in a fifth program step under the control of the local control computer of the processing station.
[0063] Nach Abschluss der Bearbeitungsschritte werden die Resultate dieser Bearbeitung (im Beispiel von Substanzdosierungen etwa die tatsächlich dosierten Substanzmengen) im Rezept (in der Prozesssteuerungsinformation I) ergänzt und diese aktualisierte Rezept-Version in der Datenbank gespeichert (wobei die alte Version überschrieben wird).After completion of the processing steps, the results of this processing (in the example of substance doses, for example, the actually dosed amounts of substance) are supplemented in the recipe (in process control information I) and this updated recipe version is stored in the database (the old version being overwritten) ,
[0064] Falls keine weiteren Bearbeitungsschritte notwendig sind, wird in einem letzten, sechsten Programschritt der Wagen weitergesendet und der Prozesszyklus der Bearbeitungsstation beginnt wieder bei Programmschritt 1, dem Warten auf einen nächsten Wagen.If no further processing steps are necessary, the carriage is sent on in a last, sixth program step and the process cycle of the processing station starts again at program step 1, waiting for a next carriage.
[0065] Die Wagen W in den in den Fig. 1-4 dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemässen Anlage sind dazu ausgebildet, sich linear auf dem Schienensystem S zu bewegen. Die Fig. 10 zeigt einen Wagen W', der sich ohne Schienen frei in zwei Dimensionen bewegen kann, wie dies durch den Pfeil 40 angedeutet ist. Dieser Wagen W' kann die Bearbeitungsstationen in beliebiger Reihenfolge anfahren, ohne auf irgendwelche Weichen des Schienensystems angewiesen zu sein. Es ist selbstverständlich auch möglich, Transportvehikel für eine freie dreidimensionale Bewegung auszubilden, wie es in Fig. 11 beispielsweise dargestellt ist. Hierbei ist das Transportvehikel W als sogenannte Drohne ausgebildet, mit der die Produktbehälter P in drei Dimensionen (verdeutlicht durch die Pfeile 41) fliegend bewegt werden können. Im vorliegenden Beispiel sind diese Drohnen als «Quadrocopter» mit vier Impeller-Rotoren ausgelegt, aber es sindThe carriages W in the exemplary embodiments of the system according to the invention shown in FIGS. 1-4 are designed to move linearly on the rail system S. 10 shows a carriage W 'which can move freely in two dimensions without rails, as indicated by arrow 40. This carriage W 'can move to the processing stations in any order without being dependent on any switches of the rail system. It is of course also possible to design transport vehicles for free three-dimensional movement, as is shown in FIG. 11, for example. Here, the transport vehicle W is designed as a so-called drone with which the product containers P can be moved in three dimensions (illustrated by the arrows 41). In the present example, these drones are designed as "quadrocopters" with four impeller rotors, but they are
CH 711 717 B1 auch eine Vielzahl anders ausgebildeter autonomer Fluggeräte möglich. Der Hauptsteuerungsrechner C muss natürlich zur Ansteuerung der frei fahrenden bzw. fliegenden Transportvehikel W' bzw. W ausgebildet sein.CH 711 717 B1 also a variety of differently trained autonomous aircraft are possible. The main control computer C must of course be designed to control the freely moving or flying transport vehicles W 'and W, respectively.
[0066] Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Anlage ist für z.B. für das Formulieren von Farbproben und deren anschliessende Applikation auf Testsubstrate vorgesehen (wobei der Test der Substrate in diesem Beispiel nicht auf der Anlage selbst durchgeführt wird - siehe im Vergleich dazu die weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 3 erklärte Anlage. Die Anlage gemäss Fig. 1 funktioniert wie folgt:The embodiment of the system according to the invention shown in Fig. 1 is for e.g. provided for the formulation of color samples and their subsequent application on test substrates (whereby the test of the substrates in this example is not carried out on the system itself - in comparison see the system explained below in connection with FIG. 3. The system according to FIG. 1 works as follows:
[0067] Der Transport der Wagen W erfolgt autonom, d.h. jeder Wagen bewegt sich selbständig durch die Anlage und arbeitet die für diesen Wagen vorgesehenen Bearbeitungsschritte anhand der ihm zugewiesenen Prozesssteuerungsinformationen I ab. Jede Bearbeitungsstation wird von dem ihr zugehörigen lokalen Steuerungsrechner gesteuert, der vom zentralen Hauptsteuerungsrechner C mittels der Prozesssteuerungsinformationen nur die benötigten Informationen (z.B. Werkzeugparameter, etc.) erhält, die Abläufe in der Bearbeitungsstation sonst aber eigenständig steuert. Im Falle einer Dosierstation kann der Hauptsteuerungsrechner C z.B. nur vorgeben, aus welchen Vorratsbehältern welche Mengen zudosiert werden müssen, den eigentlichen Dosiervorgang führt die Dosierstation unter Kontrolle von dessen lokalem Steuerungsrechner dann selbständig durch.The carriage W is carried out autonomously, i.e. each car moves independently through the system and processes the processing steps provided for this car based on the process control information I assigned to it. Each processing station is controlled by its associated local control computer, which receives only the required information (e.g. tool parameters, etc.) from the central main control computer C using the process control information, but otherwise independently controls the processes in the processing station. In the case of a dosing station, the main control computer C can e.g. only specify which quantities have to be dosed from which storage containers, the actual dosing process is then carried out independently by the dosing station under the control of its local control computer.
[0068] In der Lagerstation 1 werden leere Produktbehälter P vorrätig gehalten. Der Roboterarm des Transferroboters 6 stellt jeweils einen Produktbehälter P auf dem auf einer Halteposition H bereitstehenden leeren Wagen W ab. Daraufhin bewegt sich der Wagen W zur Öffnungsstation 8, in der die Produktbehälter P geöffnet werden. Der in diesem Prozess abgeschraubte Deckel D wird dabei auf die dafür vorgesehene Halterung auf dem Wagen abgelegt und somit während der folgenden Arbeitsschritte auf dem Wagen mitgeführt.In the storage station 1, empty product containers P are kept in stock. The robot arm of the transfer robot 6 in each case places a product container P on the empty trolley W waiting at a holding position H. The trolley W then moves to the opening station 8, in which the product containers P are opened. The cover D unscrewed in this process is placed on the holder provided for this purpose on the trolley and is thus carried on the trolley during the following working steps.
[0069] Beim Erreichen einer Verteiler-Weiche V wird anhand der Prozessteuerungsinformation I entschieden, in welche Richtung (resp. in welche der in dieser Anlage ausgebildeten Teil-Bearbeitungsprozesse) der Wagen W fährt. Dies passiert nach hart-kodierten Wenn-Entscheidungen der Art: «Falls der Produktbehälter P auf dem Wagen W noch leer ist, fahre rechts in Richtung Formulierungs-Prozess. Falls der Produktbehälter P ein fertig formuliertes Produkt enthält, fahre links in Richtung Applikations-Prozess.» In dieser Phase wird der Wagen W nach rechts in Richtung der Dosierstation 2 fahren. [0070] In dieser anschliessenden ersten Dosierstation 2 wird eine vorgegebene Menge eines Basisfarbmittels in den Produktbehälter P eingefüllt. In der darauffolgenden zweiten Dosierstation 3 werden je nach Prozesssteuerungsinformation I ein oder mehrere weitere Farbmittel zudosiert. In der anschliessenden dritten Dosierstation 4 erfolgt eine Zudosierung kleinerer Mengen von einer Gamme dort zur Verfügung gehaltener weiterer Farbmittel, ebenfalls wieder nach Massgabe der dem Wagen zugeordneten Prozessteuerungsinformation I.When a distribution switch V is reached, the process control information I is used to decide in which direction (or in which of the partial machining processes formed in this system) the carriage W travels. This happens after hard-coded if decisions of the type: «If the product container P on the trolley W is still empty, turn right in the direction of the formulation process. If the product container P contains a fully formulated product, drive left in the direction of the application process. »In this phase, the carriage W will drive to the right in the direction of the dosing station 2. In this subsequent first metering station 2, a predetermined amount of a base colorant is poured into the product container P. In the subsequent second metering station 3, one or more further colorants are metered in, depending on the process control information I. In the subsequent third metering station 4, small amounts of further colorants made available by a gamma are metered in, likewise again in accordance with the process control information I assigned to the carriage.
[0071] Nach den Dosierungsschritten fährt der Wagen W über die Zusammenführungs-Weiche Z, welche die aus unterschiedlichen Richtungen anfahrenden Wagen wieder auf einen gemeinsamen Schienenabschnitt zusammenführen kann, zu einer Verschliessstation 5, wo der Probenbehälter P wieder mit dem Deckel D verschlossen und anschliessend zur Halteposition H gefahren wird. Der Transferroboter 6 entnimmt dort den Produktbehälter P vom Wagen W und setzt ihn in die Rührstation 7 ein, wo sein Inhalt in einem Zentrifugenrührer innig durchmischt wird. Nach dem Durchmischen wird der Produktbehälter P wieder auf demselben oder einem nachfolgenden Wagen W platziert und in die Öffnungsstation 8 weitertransportiert, wo der Deckel D wieder entfernt wird.After the dosing steps, the carriage W travels via the merging switch Z, which can bring the carriages approaching from different directions back onto a common rail section, to a closing station 5, where the sample container P is closed again with the cover D and then closed Stop position H is driven. The transfer robot 6 removes the product container P from the carriage W and inserts it into the stirring station 7, where its contents are thoroughly mixed in a centrifuge stirrer. After mixing, the product container P is placed again on the same or a subsequent trolley W and transported to the opening station 8, where the lid D is removed again.
[0072] Danach wird der Wagen W zur Halteposition H bewegt, wo der Produktbehälter P mit dem fertigen Produkt - der Lackformulierung - mittels des Roboterarms des Transferroboters 6 vom Wagen W entnommen und in die Lagerstation 10 transferiert wird. Der immer noch auf der Halteposition H stehende leere Wagen W ist nun bereit für einen neuen Prozesszyklus und es kann ein neuer leerer Produktbehälter P auf ihm platziert werden.Then the carriage W is moved to the holding position H, where the product container P with the finished product - the paint formulation - is removed from the carriage W by means of the robot arm of the transfer robot 6 and transferred to the storage station 10. The empty trolley W still standing in the holding position H is now ready for a new process cycle and a new empty product container P can be placed on it.
[0073] Anstatt den Produktbehälter P mit der fertigen Lackformulierung in die Lagerstation 10 zu transferieren, kann der Produktbehälter P nach dem Durchmischen in Station 7 und Rückgabe auf die Wagen W durch den Transferroboter 6 auch in der Öffnungsstation 8 ein zweites Mal geöffnet und wiederum über die Verteiler-Weiche V in Richtung Applikations-Prozesszyklus mit der Applikationsstation 9 transportiert werden, wobei auch hier wieder aufgrund der Prozessteuerungsinformation I entschieden wird, dass der Wagen die entsprechende Richtung einschlagen soll. Dort kann mittels Transferroboter 11 eine Teilmenge aus dem Produktbehälter entnommen und für direkte Anlagen-interne (hier nicht abgebildet) oder spätere externe Analyse der Abstriche auf ein geeignetes, in der Applikationsstation 9 gelagertes Substrat F, z.B. ein Stück Folie, eine Metall- oder Glasplatte, etc., aufgestrichen (aufgerakelt) werden. Anschliessend wird der Wagen weitergeschickt und nach erneutem Passieren der Zusammenführungs-Weiche Z des Wagens W der Produktbehälter P in der Verschliessstation 5 wieder verschlossen und schliesslich, wenn der Wagen W ein weiteres Mal auf der Halteposition H angekommen ist, mittels Transferroboter 6 in die Lagerstation 10 ausgelagert.Instead of transferring the product container P with the finished coating formulation into the storage station 10, the product container P can also be opened a second time in the opening station 8 after mixing in the station 7 and returned to the trolley W by the transfer robot 6 and again via the distributor switch V is transported in the direction of the application process cycle with the application station 9, it being decided here again on the basis of the process control information I that the carriage should take the appropriate direction. There, a partial quantity can be removed from the product container by means of transfer robot 11 and used for direct internal system analysis (not shown here) or later external analysis of the smears on a suitable substrate F, e.g. in the application station 9. a piece of foil, a metal or glass plate, etc., are spread (doctored). The trolley is then forwarded and after passing through the re-connecting gate Z of the trolley W, the product container P in the closing station 5 is closed again and finally, when the trolley W has reached the stopping position H again, by means of a transfer robot 6 into the storage station 10 outsourced.
Zusätzlich können die die fertige Lackformulierung enthaltenden Produktbehälter P auch der Analysestation 10 zugeführt und die Lackformulierungen dort einer Analyse unterzogen werden. Der Transferroboter 11 sorgt für den Transfer der Produktbehälter P in die Analysestation 10 und ggf. zurück auf die Wagen W.In addition, the product containers P containing the finished paint formulation can also be fed to the analysis station 10 and the paint formulations can be subjected to an analysis there. The transfer robot 11 takes care of the transfer of the product containers P into the analysis station 10 and, if necessary, back onto the carriages W.
[0074] Wie aus Fig. 1 klar wird, realisiert die beschriebene erfindungsgemässe Anlage eine Abfolge von rein sequentiell durchgeführten Herstellungsschritten. Als Erweiterung davon kann die in Fig. 2 dargestellte Anlage verstanden werden, bei der die einzelnen Bearbeitungsstationen zwar sequentiell angefahren werden, in jeder Bearbeitungsstation aber jeweilsAs is clear from FIG. 1, the described system according to the invention realizes a sequence of purely sequential manufacturing steps. An extension of this can be understood as the system shown in FIG. 2, in which the individual processing stations are started up sequentially, but in each processing station
CH 711 717 B1 zwei oder mehr Produktbehälter-je nach Herstellungsschritt-sequentiell oder parallel den gleichen Herstellungsschritten unterzogen werden.CH 711 717 B1 two or more product containers - depending on the manufacturing step - are subjected to the same manufacturing steps sequentially or in parallel.
[0075] Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 wird im Gegensatz zur Anlage in Fig. 1 mit Produktbehältern P gearbeitet, die in ständig geöffnetem Zustand bearbeitet werden können, weshalb auch auf die Öffnungs- und Schliessstationen 5 und 8 verzichtet werden kann. Zudem sind die Wagen so ausgelegt, dass eine Mehrzahl von Produktbehältern gleichzeitig transportiert werden kann.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, in contrast to the system in FIG. 1, product containers P are used, which can be processed in the constantly open state, which is why the opening and closing stations 5 and 8 can also be dispensed with. In addition, the trolleys are designed so that a large number of product containers can be transported at the same time.
[0076] Beim in Fig. 2 dargestellten Bearbeitungsprozess werden nun anfangs mehrere Behälter auf dem auf Halteposition H stehenden Wagen abgelegt, und der Wagen daraufhin über die Verteilweiche V zur ersten Bearbeitungsstation 2 transportiert. Dort wird nun sequentiell in einen Produktebehälter P nach dem anderen eine vorgegebene Menge eines Basisfarbmittels in den Produktbehälter P eingefüllt. In der darauffolgenden zweiten Dosierstation 3 werden je nach Prozesssteuerungsinformation I ein oder mehrere weitere Farbmittel zu den verschiedenen auf dem Wagen W befindlichen Produktbehälter P zudosiert. In der anschliessenden dritten Dosierstation 4 erfolgt eine Zudosierung kleinerer Mengen von einer Gamme dort zur Verfügung gehaltener weiterer Farbmittel, ebenfalls wieder nach Massgabe der dem Wagen zugeordneten Prozesssteuerungsinformation I.In the machining process shown in FIG. 2, a number of containers are now initially placed on the trolley in stop position H, and the trolley is then transported to the first machining station 2 via the distribution switch V. There, a predetermined amount of a base colorant is now filled into the product container P sequentially in one product container P after another. In the subsequent second metering station 3, depending on the process control information I, one or more additional colorants are metered into the various product containers P located on the carriage W. In the subsequent third metering station 4, small amounts of further colorants made available by a gamma are metered in, again again in accordance with the process control information I assigned to the carriage.
[0077] Wieder auf der Halteposition H angekommen, werden die Probenbehälter P des Wagens W mittels Transferroboter 6 in einen Schüttler 12 transportiert, wo sie alle gleichzeitig (paralleler Bearbeitungsschritt) geschüttelt und so die in den Produktbehälter P vorgelegten Substanzen durchmischt werden. Nach diesem parallelen Bearbeitungsschrittwerden die Produktebehälter P wieder entnommen und dann entweder im Lager 10 abgelegt, oder die Produktbehälter werden wiederum auf den Wagen W abgelegt und in den Applikations-Zweig des Schienensystems S transportiert, wo - analog der in Fig. 1 gezeigten Anlage - jeweils eine Probe entnommen und auf Testsubstraten F aufgebracht werden. Schliesslich wird der Wagen wieder auf die Halteposition H transportiert, wo der Transferroboter 6 alle Probenbehälter nacheinander im Lager 10 einlagert.Arrived again at the holding position H, the sample container P of the carriage W is transported by transfer robot 6 into a shaker 12, where they are all shaken simultaneously (parallel processing step) and the substances placed in the product container P are mixed. After this parallel processing step, the product containers P are removed again and then either placed in the storage 10, or the product containers are again placed on the trolley W and transported to the application branch of the rail system S, where - analogously to the system shown in FIG. 1 - in each case a sample is taken and applied to test substrates F. Finally, the carriage is transported back to the stopping position H, where the transfer robot 6 stores all the sample containers in the storage 10 one after the other.
[0078] Ein Beispiel für eine weitere erfindungsgemässe Anlage zur Herstellung von Farbmischungen und deren anschliessender Applikation auf Testsubstraten und zum abschliessendem Messen dieser Testsubstrate ist in Fig. 3 dargestellt. Der Einfachheit halber wird in dieser Darstellung auf die explizite Darstellung der einzelnen Steuerungsrechner verzichtet, deren Verwendung aber analog der Beispiele in Fig. 1 und 2 verstanden werden sollen.An example of a further system according to the invention for producing color mixtures and their subsequent application on test substrates and for the final measurement of these test substrates is shown in FIG. 3. For the sake of simplicity, the explicit representation of the individual control computers is omitted in this illustration, but their use should be understood analogously to the examples in FIGS. 1 and 2.
[0079] Gemäss diesem Ausführungsbeispiel wird wie in der in Fig. 2 gezeigten Anlage mit ständig offenen Produktbehältern P gearbeitet, die zu Beginn des Workflows in einem Produktbehälter-Lager 1 abgelegt sind. Ein weiteres Lager 9 ist mit leeren Probensubstraten F (z.B. in Form von Folien, Metall-, Glas- oder Holzplatten, etc.) bestückt. Ein leerer, auf Halteposition H angekommener Wagen W wird von einem Transferroboter 6 mit sowohl einem leeren Produktbehälter P aus Lager 1 als auch einem frischen Testsubstrat aus Lager 9 bestückt und auf dem Schienensystem S weitergeschickt. Bei einer ersten Verteilerweiche V1 wird (wiederum nach hart-kodierten Wenn-Bedingungen) entschieden, dass der Wagen W mit dem leeren Produktbehälter P nach rechts in den Formulier- und Applikations-Prozesszyklus einfahren soll.According to this exemplary embodiment, as in the system shown in FIG. 2, work is carried out with constantly open product containers P, which are stored in a product container store 1 at the start of the workflow. Another warehouse 9 is equipped with empty sample substrates F (e.g. in the form of foils, metal, glass or wooden plates, etc.). An empty carriage W, which has arrived at stopping position H, is loaded by a transfer robot 6 with both an empty product container P from warehouse 1 and a fresh test substrate from warehouse 9 and is forwarded on the rail system S. At a first distribution switch V1, it is decided (again according to hard-coded if conditions) that the carriage W with the empty product container P should enter the formulation and application process cycle to the right.
[0080] In einer ersten Dosierstation 2 wird eine vorgegebene Menge eines Basisfarbmittels in den Produktbehälter P eingefüllt und der Wagen W weitergeschickt. Bei einer darauffolgenden Verteiler-Weiche V2 wird entschieden, in welcher von zwei identischen Dosierstationen 3a und 3b der nächste Bearbeitungsschritt durchgeführt werden soll. In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass der Dosiervorgang der Dosierstationen 3a und 3b wesentlich länger dauert als andere Bearbeitungsschritte der Anlage. Wenn nun also jeder einzelne Wagen W durch eine einzige verfügbare Dosierstation abgearbeitet werden müsste, würde dies ein Aufstauen noch nicht abgearbeiteter Wagen vor der Dosierstation und somit eine Reduktion der Taktzeit der Anlage zur Folge haben. Dadurch, dass in diesem Ausführungsbeispiel der Anlage die Dosierstation aber in doppelter Ausführung vorliegt, können anfahrende Wagen W jeweils die nächste freie Dosierstation 3a bzw. 3b anfahren, während in der jeweils anderen Dosierstation 3b bzw. 3a immer noch ein anderer Wagen W abgearbeitet wird. Somit werden ankommende Wagen mittels Verteiler-Weiche V2 zu einer von zwei Dosierstationen 3a und 3b geführt, in deren Summe zwei Proben quasi-parallel (gestaffelt) abgearbeitet werden. Über eine auf die beiden Dosierstationen 3a und 3b folgende Zusammenführungs-Weiche Z1 wird dann jeweils der erste den Dosiervorgang abgeschlossen habende Wagen W auf einen weiteren gemeinsamen Schienenabschnitt geführt und dort zu einer Dosierstation 4 transportiert, in der wiederum weitere Substanzen in den Produktbehälter dosiert werden.In a first metering station 2, a predetermined amount of a base colorant is poured into the product container P and the carriage W is sent on. In a subsequent distributor switch V2, it is decided in which of two identical dosing stations 3a and 3b the next processing step is to be carried out. In this example it is assumed that the dosing process of the dosing stations 3a and 3b takes considerably longer than other processing steps in the system. If every single carriage W had to be processed by a single available dosing station, this would result in a build-up of unprocessed carriages in front of the dosing station and thus a reduction in the cycle time of the system. Due to the fact that in this exemplary embodiment of the system the dosing station is in duplicate, carriages W approaching can each move to the next free dosing station 3a or 3b, while another carriage W is still being processed in the other dosing station 3b or 3a. Incoming carriages are thus guided to one of two dosing stations 3a and 3b by means of a distributor switch V2, the sum of which two samples are processed quasi-parallel (staggered). Via a merging switch Z1 following the two metering stations 3a and 3b, the first carriage W that has completed the metering process is then guided onto another common rail section and transported there to a metering station 4, in which further substances are metered into the product container.
[0081] Nach Abschluss aller Dosierschritte wird der Produktbehälter P in einer Misch-Station 7 mittels eines separaten Transferroboters 18 in ein Mischwerkzeug (z.B. SpeedMixer) transportiert, dort gemischt und wieder auf den Wagen W zurückbefördert, der anschliessend weitergeschickt wird.After all dosing steps have been completed, the product container P is transported in a mixing station 7 by means of a separate transfer robot 18 into a mixing tool (e.g. SpeedMixer), mixed there and transported back to the trolley W, which is then forwarded on.
[0082] Bei einer weiteren Verteilerweiche V3 wird nun anhand der Prozesssteuerungsinformation I entschieden, ob das Produkt mittels einer Applikations-Station 13 (z.B. Spray-Applikation) oder einer Applikations-Station 14 (z.B. Rakel-Applikator/DrawDown) auf das Testsubstrat F appliziert werden soll (hart-kodierte Wenn-Funktion: «Falls Spray benötigt, fahre rechts. Falls Rakeln benötigt, fahre links».). In der entsprechend ausgewählten Applikations-Station 13 resp. 14 wird dann mittels der bei den Stationen dazugehörenden Transferroboter 19 resp. 20 eine Probe aus dem Produktbehälter P entnommen und auf das ebenfalls auf dem Wagen W mitgeführte Testsubstrat F aufgetragen.In a further distribution switch V3, it is now decided on the basis of the process control information I whether the product is applied to the test substrate F by means of an application station 13 (for example spray application) or an application station 14 (for example doctor blade applicator / drawdown) should be (hard-coded if function: "If spray is needed, drive right. If squeegee is needed, drive left".). In the correspondingly selected application station 13 or 14 is then by means of the associated transfer robots 19 respectively. 20 a sample is taken from the product container P and applied to the test substrate F which is also carried on the carriage W.
[0083] Nach der Applikation wird der Wagen W über zwei weitere Zusammenführungs-Weichen Z2 (führt Wagen von Station 13 oder 14 kommend zusammen) und Z3 (führt Wagen vom Formulierungs-/Applikations-Zyklus oder Test-ZyklusAfter the application, the carriage W is passed over two further merge switches Z2 (guides carriages coming from station 13 or 14 together) and Z3 (guides carriages from the formulation / application cycle or test cycle
CH 711 717 B1 her kommend zusammen) wieder zur Halteposition H geführt. Dort wird nun der fertige Produktbehälter P zurück in die Lagerstation 1 und das Testsubstrat F in das Lager 9 gegeben, in der das Testsubstrat für eine definierte Zeit gelagert wird (z.B. um die darauf applizierte Farbe trocknen/aushärten zu lassen).CH 711 717 B1 coming together) again to stop position H. There, the finished product container P is now returned to the storage station 1 and the test substrate F to the storage 9, in which the test substrate is stored for a defined time (e.g. to allow the paint applied to it to dry / harden).
[0084] Der Wagen W steht nun wieder für einen neuen Prozesszyklus bereit und kann nun - je nach aktuellem Bedarf wiederum mit einem leeren Produktebehälter P und frischem Testsubstrat F bestückt werden, oder aber es wird ein in der Zwischenzeit getrocknetes Testsubstrat F auf den Wagen W abgelegt, der dann über die vorgängig erklärte Verteilerweiche V1 in Richtung Test-Zyklus weitergeschickt wird.The trolley W is now ready for a new process cycle and can now - depending on current needs - again be equipped with an empty product container P and fresh test substrate F, or else a test substrate F which has dried in the meantime is placed on the trolley W stored, which is then forwarded via the previously described distributor switch V1 in the direction of the test cycle.
[0085] Die Lagerstation 9 ist somit ein Beispiel für eine Bearbeitungsstation, in der Produkte oder Proben gestaffelt abgearbeitet werden: Testsubstrate werden nacheinander eingelagert und während einer definierten Zeit bearbeitet (hier: trocknen gelassen), und nacheinander nach Abschluss der pro Testsubstrat individuellen Verarbeitungszeit gestaffelt wieder in den Prozesszyklus eingespeist.The storage station 9 is thus an example of a processing station in which products or samples are processed in a staggered manner: test substrates are stored one after the other and processed for a defined time (here: left to dry), and staggered one after the other after completion of the individual processing time for each test substrate fed back into the process cycle.
[0086] Im Applikations-Teilzyklus der Anlage durchfährt der Wagen W mit dem darauf transportierten Testsubstrat F nacheinander (sequentiell) mehrere Test-Stationen 15, 16 und 17, in denen jeweils ein oder mehrere physikalische oder chemische Messungen (im hier vorgestellten Beispiel aus der Farbindustrie z.B. Färb- und Glanzmessung, Schichtdickenmessung, Messung chemischer und physikalischer Resistenz etc.) am Testsubstrat durchgeführt werden. Anschliessend bewegt sich der Wagen W wiederum über die Zusammenführungs-Weiche Z3 auf die Halteposition H, wo der Transferroboter 6 das Testsubstrat F wieder aufnimmt und in die Lagerstation 9 einlagert, worauf der leere Wagen W wiederum für einen weiteren Formulierungs7Applikations-Zyklus oder einen Test-Zyklus zur Verfügung steht.In the application subcycle of the system, the carriage W with the test substrate F transported thereon successively (sequentially) passes through several test stations 15, 16 and 17, in each of which one or more physical or chemical measurements (in the example presented here from the Color industry, for example color and gloss measurement, layer thickness measurement, measurement of chemical and physical resistance etc.) on the test substrate. The carriage W then again moves via the merge switch Z3 to the holding position H, where the transfer robot 6 picks up the test substrate F again and stores it in the storage station 9, whereupon the empty carriage W in turn for a further formulation or application cycle or a test cycle. Cycle is available.
[0087] Die Fig. 4 zeigt ein stark vereinfachtes Prinzipschema eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Anlage, wobei nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Anlageteile dargestellt sind.4 shows a greatly simplified schematic diagram of a further exemplary embodiment of the system according to the invention, only the system parts essential for understanding the invention being shown.
[0088] Die Anlage umfasst vier Bearbeitungsstationen 21-24, welche entlang des Transportschienensystems S einer Transporteinrichtung T angeordnet sind. Auf dem Schienensystem fahren wiederum Wagen W, die hier jeweils einen Produktbehälter P tragen. Soweit besteht grundsätzliche Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispielen der Fig. 1,2 und 3. Im Unterschied dazu sind jedoch die Bearbeitungsstationen 21 und 23 zur Bearbeitung je eines einzelnen Produktbehälters P und die Bearbeitungsstationen 22 und 24 zur batchweisen Bearbeitung von jeweils mehreren Produktbehältern P ausgelegt. Für welche Bearbeitungsschritte die einzelnen Bearbeitungsstationen 21-24 konkret ausgebildet sind, ist für das Verständnis nicht relevant und deshalb nicht näher erläutert.The system comprises four processing stations 21-24, which are arranged along the transport rail system S of a transport device T. In turn, carriages W drive on the rail system, each carrying a product container P. So far, there is a fundamental agreement with the exemplary embodiments in FIGS. 1, 2 and 3. In contrast to this, however, the processing stations 21 and 23 are designed for processing one individual product container P and the processing stations 22 and 24 for batch-wise processing of a plurality of product containers P. The processing steps for which the individual processing stations 21-24 are specifically designed are not relevant for understanding and are therefore not explained in more detail.
[0089] Dieses Ausführungsbeispiel verdeutlicht in anschaulicher Weise das erfindungsgemässe Prinzip der freien Kombinierbarkeit von sequentiellen und batchweisen Bearbeitungsvorgängen.This embodiment clearly illustrates the inventive principle of the free combinability of sequential and batch processing operations.
[0090] Mit der erfindungsgemässen Anlage sind somit, wie die Ausführungsbeispiele der Fig. 1-4 aufzeigen, je nach Bedarf frei kombinierbare sequentielle und/oder batchweise/parallele und/oder gestaffelte Arbeitsvorgänge unbeschränkt kombinierbar.With the system according to the invention, as the exemplary embodiments in FIGS. 1-4 show, sequential and / or batch-wise / parallel and / or staggered work processes can be freely combined as required.
[0091] Die Fig. 5 zeigt - stark vereinfacht - wie eine erfindungsgemässe Anlage räumlich aussehen kann. In diesem Beispiel besteht die Anlage aus einer Vielzahl von nebeneinandergestellten Bearbeitungsstationen in Form von intern mit einem Schienensystem verbundenen Modulen 101 bis 109. Die Pfeile deuten schematisch den Weg an, den ein (hier nicht dargestellter, da im Inneren der Anlage fahrender) Wagen während des Prozesszyklus abfährt. Auch hier ist eine Bearbeitungsstation (104) mehrfach ausgeführt, was wiederum z.B. auf einen lange dauernden und deshalb parallelisierten Bearbeitungsschritt hinweist.5 shows - in a highly simplified manner - how a system according to the invention can look spatially. In this example, the system consists of a large number of processing stations placed next to one another in the form of modules 101 to 109 which are connected internally to a rail system. The arrows schematically indicate the path taken by a carriage (not shown here because it travels inside the system) during the Process cycle starts. Here too, a processing station (104) is designed several times, which in turn e.g. indicates a long and therefore parallelized processing step.
[0092] Wie aus den vorstehenden Ausführungsbeispielen hervorgeht, ist die Anlage so konzipiert, dass sie ein Schienensystem umfasst, das die einzelnen Bearbeitungsstationen untereinander verbindet und entlang dessen die Wagen sich auf definierten Pfaden bewegen können. Dieses Schienensystem bildet normalerweise einen geschlossenen Pfad (Endlosschlaufe), sodass die Wagen ständig entlang dieser Schienen sozusagen im Kreis fahren, und somit dieselben Bearbeitungsstationen immer wieder anfahren können. In einer einfachsten Ausführung besteht die Anlage aus einem Kreis (ringförmige Anordnung des Transportsystems, einfache Schlaufe). Wichtig ist dabei, dass die sich in der Anlage bewegenden Wagen frei nach Bedarf mit Proben/Probenbehältern beladen oder entladen werden können, und somit, nachdem ein Prozesszyklus mit einer Probe/einem Produkt beendet ist, dieses vom Wagen entfernt und eine frische Probe/ein frischer Probenbehälter geladen und ein neuer Prozesszyklus gestartet werden kann. Ein Wagen wird somit üblicherweise zu Beginn eines Produktezyklus mit einer Probe/einem Probegefäss beladen, und transportiert während des Prozesszyklus die entsprechende Last von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation, bis der Wagen am Ende des Prozesszyklus wieder entladen wird und somit für eine neue Probe/einen neuen Probenbehälter und somit einen neuen Prozesszyklus zur Verfügung steht.As can be seen from the above exemplary embodiments, the system is designed in such a way that it comprises a rail system which connects the individual processing stations to one another and along which the carriages can move along defined paths. This rail system normally forms a closed path (endless loop), so that the wagons constantly run along these rails in a circle, so to speak, and can therefore always approach the same processing stations. In the simplest version, the system consists of a circle (ring-shaped arrangement of the transport system, simple loop). It is important that the wagons moving in the system can be loaded or unloaded with samples / sample containers as required, and thus, after a process cycle with a sample / product has ended, remove it from the wagon and a fresh sample / on fresh sample container can be loaded and a new process cycle can be started. A trolley is thus usually loaded with a sample / sample vessel at the beginning of a product cycle and transports the corresponding load from processing station to processing station during the process cycle until the trolley is unloaded again at the end of the process cycle and thus for a new sample / a new sample container and thus a new process cycle is available.
[0093] Vorteilhafterweise kann das Schienensystem Abzweigungen/Weichen beinhalten, die es je nach den individuellen Bedürfnissen jedes einzelnen Wagens (resp. der darauf transportierten Probe/Probenbehälter) erlauben, in unterschiedliche Schlaufen oder Bearbeitungsstationen eines Prozesszyklus einzufahren, oder umgekehrt die aus mehreren unterschiedlichen Schlaufen heranfahrenden Wagen auf einen gemeinsamen Abschnitt des Schienensystems zusammenzuführen. Die Entscheidung, ob und in welche Richtung/Schlaufe ein Wagen fährt, erfolgt dabei aufgrund vom Wagen resp. von den darauf transportierten Proben/Probenbehältern abhängigen Kriterien oder allgemein aufgrund der jeweils dem Wagen zugeordneten Prozesssteuerungsinformation. Die Entscheidung, in welche Richtung die Weiche geschaltet wird,Advantageously, the rail system can include branches / switches which, depending on the individual needs of each individual wagon (or the sample / sample container transported thereon), allow entry into different loops or processing stations of a process cycle, or vice versa, from several different loops to bring approaching wagons onto a common section of the rail system. The decision as to whether and in which direction / loop a car travels is based on the car or from the criteria dependent on the transported samples / sample containers or generally based on the process control information assigned to the trolley. The decision in which direction the switch is switched
CH 711 717 B1 ist hart-kodiert, was bedeutet, dass das Erfüllen gewisser Kriterien immer automatisch ein Schalten in eine klar definierte Richtung zur Folge hat. So kann beispielsweise eine erste Probe an einer Weiche in eine erste Schlaufe abgezweigt werden, sofern eine erste Bedingung erfüllt ist, und eine folgende zweite Probe, für die eine zweite Bedingung erfüllt ist, wird in eine zweite Schlaufe abgezweigt. Nach Durchlaufen und Abarbeiten der entsprechenden Schlaufen würden die beiden Proben an einer zusammenführenden Weiche wieder auf einen gemeinsamen Pfad zurückgeführt, und die anschliessenden Bearbeitungsstationen alle nacheinander durchlaufen.CH 711 717 B1 is hard-coded, which means that fulfilling certain criteria always results in a switch in a clearly defined direction. For example, a first sample on a switch can be branched into a first loop if a first condition is met, and a subsequent second sample for which a second condition is met is branched off into a second loop. After running through and processing the corresponding loops, the two samples would be returned to a common path on a connecting switch, and the subsequent processing stations would all run through one after the other.
[0094] Zur Steuerung der Weichen können die Wagen mit einem vom Hauptsteuerungsrechner C (zu Beginn eines Prozesses) bereitgestellten Entscheidungs-Code GID ausgestattet sein, welcher die Richtung festlegt, die die Wagen an einer Weiche einschlagen sollen. Die Weichen V sind dabei dazu ausgebildet, den Entscheidungs-Code GID eines sich nähernden Wagens W zu erkennen bzw. auszulesen und den Wagen W in die durch den erkannten Entscheidungs-Code GID bestimmte Richtung zu lenken.To control the turnouts, the carriages can be equipped with a decision code GID provided by the main control computer C (at the start of a process), which determines the direction that the carriages should take on a switch. The switches V are designed to recognize or read the decision code GID of an approaching car W and to steer the car W in the direction determined by the recognized decision code GID.
[0095] Fig. 6 stellt eine weitere vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemässen Anlage dar. Im Gegensatz zu in den Fig. 1, 2 oder 3 dargestellten Beispielen erfolgt die Aufteilung des Schienensystems in unterschiedliche Teilabschnitte aber hier nicht in der Horizontalen, sondern in der Vertikalen: Hier ist der Workflow auf zwei räumlich unterteilte Ebenen aufgeteilt, die über einen Lift miteinander verbunden sind. Hierbei sind die Bearbeitungsstationen 101, 102, 103 und 104 auf einer unteren Ebene 115 angeordnet und untereinander über ein Schienensystem Sa kreisförmig verbunden. Eine zweite Gruppe von Bearbeitungsstationen 101, 105, 106 und 107 ist auf einer höher gelegenen Ebene 116 angeordnet und wiederum untereinander mittels eines Schienensystems Sb miteinander kreisförmig verbunden. Die beide Ebenen 115 und 116 verbindende Bearbeitungsstation 101 enthält den Lift Sc, über den Wagen vom Schienensystem Sa zum Schienensystem Sb und umgekehrt bewegt werden können. Der Lift Seder Station 101 stellt somit sozusagen eine vertikal aufspaltende Weiche dar.6 shows a further advantageous embodiment of the system according to the invention. In contrast to the examples shown in FIGS. 1, 2 or 3, the splitting of the rail system into different sections takes place here not in the horizontal but in the vertical: Here, the workflow is divided into two spatially subdivided levels, which are connected to each other by a lift. Here, the processing stations 101, 102, 103 and 104 are arranged on a lower level 115 and connected to one another in a circle by means of a rail system Sa. A second group of processing stations 101, 105, 106 and 107 is arranged on a higher level 116 and in turn connected to one another in a circle by means of a rail system Sb. The processing station 101 connecting the two levels 115 and 116 contains the lift Sc, by means of which carriages can be moved from the rail system Sa to the rail system Sb and vice versa. The Lift Seder Station 101 thus represents, so to speak, a vertically splitting switch.
[0096] Selbstverständlich kann die Anlage dank deren Modularität je nach Bedarf so konzipiert werden, dass die verschiedenen Methoden zur Aufteilung resp. Zusammenführung von Teilabschnitten des Transportsystems (Weiche resp. Lift) miteinander kombiniert werden können.Of course, thanks to its modularity, the system can be designed as required so that the different methods for dividing or. Merging of sections of the transport system (switch or lift) can be combined.
[0097] Sowohl mit Weichen als auch mit Liften bzw. Hub-/Senkeinheiten sind somit auch Überholspuren möglich, über welche z.B. Wagen hoher Priorität an anderen, weniger prioritären Wagen vorbeigeführt werden können, ohne von diesen behindert zu werden.Overtaking lanes are thus also possible with switches as well as with lifts or lifting / lowering units, via which e.g. High priority cars can be guided past other, less priority cars without being hindered by them.
[0098] Die erfindungsgemässe Anlage kann eine oder mehrere Bearbeitungsstationen doppelt oder mehrfach aufweisen, sodass sie zwei oder mehrere Wagen parallel bedienen können. Dadurch können in einem Workflow problemlos lange Prozesse mit parallelen Funktionen als auch kurze und häufige Prozesse durch eine Vervielfachung der Arbeitsstationen/ Funktionalitäten erreicht werden. Prinzipiell können alle hier aufgeführten Funktionen (Bearbeitungsschritte) sequentiell, parallel oder gestaffelt durchgeführt werden. Der vom Forscher geforderte Workflow und meistens (aber nicht ausschliesslich) die Dauer der Bearbeitung bestimmt, ob der Workflow sequentiell in einem Teil oder parallel in einem Teil oder gestaffelt in einem Teil der Anlage durchgeführt wird.The system according to the invention can have one or more processing stations twice or more, so that they can operate two or more carriages in parallel. As a result, long processes with parallel functions as well as short and frequent processes can be achieved in a workflow by multiplying the workstations / functionalities. In principle, all of the functions listed here (processing steps) can be carried out sequentially, in parallel or in stages. The workflow required by the researcher and mostly (but not exclusively) the duration of the processing determines whether the workflow is carried out sequentially in one part or in parallel in one part or staggered in one part of the system.
[0099] Besonders vorteilhafterweise ist die Anlage so konzipiert, dass im Durchschnitt vergleichbare Bearbeitungsdauern je Bearbeitungsstation erreicht werden. Engpässe (Flaschenhälse) können dabei wie im Strassenverkehr parallelisiert werden, wodurch der Durchsatz der Anlage kontinuierlich weiter erhöht werden kann. Z.B. können Bearbeitungsschritte mit relativ langen Bearbeitungsdauern (z.B. Wärme-Härtung) mittels zweier oder mehrerer Bearbeitungsstationen parallel durchgeführt werden, indem die Proben für eine bestimmte Dauer in den Bearbeitungsstationen deponiert und dann zu einem programmierten Zeitpunkt wieder auf ein Transportvehikel aufgegeben wird.The system is particularly advantageously designed in such a way that on average comparable processing times are achieved per processing station. Bottlenecks (bottlenecks) can be parallelized as in road traffic, whereby the throughput of the system can be continuously increased. For example, For example, processing steps with relatively long processing times (e.g. heat curing) can be carried out in parallel using two or more processing stations by depositing the samples in the processing stations for a certain period of time and then reloading them onto a transport vehicle at a programmed time.
[0100] Diese genannten Kombinationsmöglichkeiten und eine entsprechend einfache Programmierungsmöglichkeit für den Anlagen-Operator (in der Regel ein Forscher/Entwickler) erlaubt es, komplexe Workflows mit grossen Durchsatzraten zu erreichen. In Kombination mit der Entscheidungsmöglichkeit über Pfad-Verzweigungen (Weichen, bedingte Verzweigung) wird eine fast grenzenlose Flexibilität ermöglicht, was gerade in der Forschung und Entwicklung eminent wichtig ist. [0101] Selbst bei einer als einfacher Kreis ausgebildeten Anlage sind solche bedingten Verzweigungen möglich, zumal die auf dem kreisförmigen Transportsystem fahrenden Wagen jeweils jede Bearbeitungsstation nacheinander anfahren, dort aber nur bearbeitet werden, falls dies für den Wagen zu dem Zeitpunkt gefordert wird. Falls nicht, würde der Wagen weiter geschickt, in folgenden Stationen weiterverarbeitet und dann beim erneuten Durchlaufen der entsprechenden Bearbeitungsstation den entsprechenden Verarbeitungsschritt absolvieren, sofern die Bedingungen dafür erfüllt sind. Dabei wird der ganze Kreis so oft durchlaufen, bis die Bedingungen erfüllt und alle Arbeitsschritte abgearbeitet sind. Wichtig ist dabei noch zu bemerken, dass ein Arbeitsschritt natürlich auch mehrfach in einem Prozesszyklus vorkommen kann, was auch problemlos in einem einfachen Kreis erfolgen kann. Wenn zum Beispiel eine Arbeitsanweisung nacheinander die Dosierung eines Pulvers, dann einer Flüssigkeit, dann die Zugabe eines weiteren Pulvers mit anschliessendem Durchmischen all dieser drei Komponenten umfasst, so kann dies in einem Kreis mit drei Stationen (1x Pulverdosierung, 1x Flüssigdosierung, 1x Mischen) erfüllt werden, da der Wagen ja den Kreis zweimal abfahren kann. Beim ersten Durchlauf wird Pulver und Flüssigkeit dosiert, aber nicht gemischt, im zweiten Durchlauf das letzte Pulver dosiert, aber keine weitere Flüssigkeit zugegeben, und schliesslich gemischt.These combination options mentioned and a correspondingly simple programming option for the plant operator (usually a researcher / developer) make it possible to achieve complex workflows with high throughput rates. In combination with the decision option via path branches (switches, conditional branching), an almost unlimited flexibility is made possible, which is particularly important in research and development. Even with a system designed as a simple circle, such conditional branches are possible, especially since the carriages traveling on the circular transport system each move to each processing station one after the other, but are only processed there if this is required for the carriage at the time. If not, the car would be sent on, processed further in the following stations and then, if it passed through the corresponding processing station again, complete the corresponding processing step, provided the conditions for this were met. The entire cycle is run through until the conditions are met and all work steps are completed. It is important to note that a work step can of course occur several times in a process cycle, which can also be done in a simple circle without any problems. If, for example, a work instruction includes the metering of a powder, then a liquid, then the addition of another powder with subsequent mixing of all these three components, this can be done in a circle with three stations (1x powder metering, 1x liquid metering, 1x mixing) because the car can run the circle twice. In the first run, powder and liquid are dosed, but not mixed, in the second run, the last powder is dosed, but no further liquid is added, and finally mixed.
CH 711 717 B1 [0102] Vorteilhafterweise können Weichen/Schlaufen/Lifte auch eingesetzt werden, wenn gewisse Arbeitsschritte lange dauern, und ein Stau entstehen würde, wenn alle Wagen durch dieselbe Bearbeitungsstation abgearbeitet werden müssten. Es könnten dann mehrere identische Bearbeitungsstationen parallel vorhanden und mittels Weichen/Lifte mit einem gemeinsamen zuführenden und wegführenden Transportsystem-Abschnitt verbunden sein. Ein anfahrender Wagen würde dann immer eine «freie» Bearbeitungsstation auswählen und anfahren, falls die andere(n) Bearbeitungsstation(en) noch mit anderen Wagen beschäftigt sind (sog. hart-kodiertes Kriterium). Durch diese Parallelisierung einzelner Teilabschnitte des eigentlich sequenziellen Prozesszyklus lassen sich somit besonders zeitintensive Bearbeitungsschritte effizient gestaffelt abarbeiten.CH 711 717 B1 [0102] Turnouts / loops / lifts can also advantageously be used if certain work steps take a long time and a jam would occur if all of the cars had to be processed by the same processing station. A plurality of identical processing stations could then be present in parallel and connected to a common supply and discharge transport system section by means of switches / lifts. An approaching car would then always select a "free" processing station and move to it if the other processing station (s) are still busy with other cars (so-called hard-coded criterion). This parallelization of individual sections of the actually sequential process cycle enables particularly time-consuming processing steps to be processed efficiently in a staggered manner.
[0103] Zudem kann eine solche Parallelisierung von Teilabschnitten der Anlage auch dann von Vorteil sein, wenn eine Probe/ein Produkt in mehrere Unterproben/Unterprodukte aufgesplittet wird, die dann durch die folgenden Prozessschritte parallel abgearbeitet werden sollen (Beispiel: In einer ersten Bearbeitungsstation wird eine erste Probe in zwei Unterproben aufgeteilt, die dann auf zwei unterschiedlichen Pfaden des Prozesszyklus zu zwei je nach Bedarf identischen oder unterschiedlichen Stationen fahren, und in den jeweiligen Stationen gleichzeitig weiterbearbeitet werden). Auch hier ist natürlich auch der umgekehrte Weg, sprich eine Zusammenführung mehrerer Proben auf eine gemeinsame Probe, möglich.In addition, such parallelization of sections of the system can also be advantageous if a sample / product is split into several sub-samples / sub-products, which are then to be processed in parallel by the following process steps (example: in a first processing station a first sample is divided into two sub-samples, which then travel on two different paths of the process cycle to two identical or different stations as required, and are processed further in the respective stations). Here too, of course, the opposite way is possible, i.e. a combination of several samples on a common sample.
[0104] Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Anlage, bei der freistehende Bearbeitungsstationen 201-205 von frei fahrenden Wagen W01-W09 bedient werden. Es ist zu beachten, dass hier die Verarbeitungsstation 205 in dreifacher Ausführung vorliegt. Bei diesem Beispiel wurde auf die Darstellung der lokalen Steuerungsrechner und des Hauptsteuerungsrechners etc. verzichtet. Die durchgezogenen Pfeile zeigen die jeweils nächsten unmittelbaren Fahrwege der Wagen - sozusagen eine Momentanaufnahme der Anlage zu einem gewissen Zeitpunkt -, die gestrichelten Pfeile die Fahrwege eines nächsten Schrittes zu einem kurz darauf folgenden Zeitpunkt.7 shows a further exemplary embodiment of the system according to the invention, in which free-standing processing stations 201-205 are operated by free-running wagons W01-W09. It should be noted that the processing station 205 is in triplicate here. In this example, the local control computer and the main control computer etc. have not been shown. The solid arrows show the next direct travel routes of the wagons - a snapshot of the system at a certain point in time, so to speak, the dashed arrows show the travel routes of a next step at a short time thereafter.
[0105] Eine erste Bearbeitungsstation 201 ist in diesem Beispiel als Lagermöglichkeit (analog Parkhaus) für freie Wagen ausgebildet: Es ist dargestellt, wie gerade ein Wagen W01 aufbricht, um das Lager zu verlassen, um dann später eine Bearbeitungsstation 202 anzufahren, um dort einen ersten Bearbeitungsschritt zu absolvieren. Das Lager ist in diesem Fall vorteilhaft, wenn z.B. beim regulären Betrieb eine gewisse niedrige Anzahl an Wagen gleichzeitig arbeiten, während andere, gerade nicht benötigte Wagen warten, ohne den Betrieb der arbeitenden Wagen zu behindern, im Betrieb mit erhöhten Durchsatzraten aber auf alle Wagen zugegriffen werden kann.In this example, a first processing station 201 is designed as a storage facility (analogous to a parking garage) for free wagons: it is shown how a wagon W01 is just about to leave the warehouse and then later move to a processing station 202 to find one there to complete the first processing step. The bearing is advantageous in this case if e.g. in regular operation, a certain low number of wagons work at the same time, while other wagons that are not currently being used are waiting without interfering with the operation of the wagons in operation, but all wagons can be accessed during operation with increased throughput rates.
[0106] Bei den Bearbeitungsstationen 202 und 203 sind zwei Wagen W02 resp. W03 dargestellt, die von irgendwo kommend in die entsprechenden Stationen einfahren werden, um dort bearbeitet zu werden. In Bearbeitungsstation 204 ist gerade ein Wagen W04 sichtbar, der zum Zeitpunkt der Momentanaufnahme, die die Fig. 6 abbildet, gerade von der Station abgearbeitet wird. Er wird, wie der gestrichelte Pfeil andeutet, im nächsten Schritt die Bearbeitung abgeschlossen haben und die Station dann verlassen.In the processing stations 202 and 203 two carriages W02 and. W03 shown, which will come from somewhere in the corresponding stations to be processed there. A carriage W04 is currently visible in the processing station 204, which is being processed by the station at the time of the snapshot, which is shown in FIG. 6. As the dashed arrow indicates, he will have finished processing in the next step and will then leave the station.
[0107] Ein Wagen W05 ist dargestellt, wie er unmittelbar nach einem Bearbeitungsschritt in Bearbeitungsstation 203 diese verlässt: Dieser Wagen wird in der nächsten Phase in Richtung einer in diesem Beispiel dreifach ausgeführten Bearbeitungsstation 205a, 205b, 205c losfahren und dort die Station ansteuern, die gerade frei wird. Die genannte Station 205a bzw. 205b bzw. 205c könnte in diesem Beispiel eine Station sein, deren Bearbeitungsschritt besonders lange dauert, und eine Parallelisierung der Station vorteilhaft ist, um den Gesamtdurchsatz der Anlage zu steigern. Wagen W05 wird also in der nächsten Phase aufgrund der dann herrschenden Bedingungen entscheiden, welche Station 205a bzw. 205b bzw. 205c er anfahren wird.A carriage W05 is shown as it leaves immediately after a processing step in processing station 203: in the next phase, this carriage will drive in the direction of a processing station 205a, 205b, 205c, which is designed in this example, and control the station there is just becoming free. In this example, the mentioned station 205a or 205b or 205c could be a station whose processing step takes a particularly long time, and parallelization of the station is advantageous in order to increase the overall throughput of the system. In the next phase, carriage W05 will therefore decide which station 205a or 205b or 205c it will travel to based on the prevailing conditions.
[0108] Die Bearbeitungsstation 205a zeigt in dieser Momentaufnahme der Fig. 6 einen Wagen W06, der gerade bearbeitet wird und (beachte Fehlen eines gestrichelten Pfeils) auch in der nächsten Phase noch in Arbeit ist. Diese Station 205a ist somit auch dann noch belegt und könnte von Wagen W05 noch nicht angefahren werden. Die Bearbeitungsstation 205b zeigt einen Wagen W07, dessen Herstellungsschritt in dieser Phase gerade abgeschlossen wird und der in der nächsten Phase aus dieser Station in Richtung Bearbeitungsstation 206 aufbrechen wird. Die Bearbeitungsstation 205c zeigt eben genau einen Wagen W08, der dabei ist, die Station zu verlassen, um sich in der nächsten Phase in einer Bearbeitungsstation 206 bearbeiten zu lassen. Sowohl die Bearbeitungsstation 205b als auch die Bearbeitungsstation 205c wird also in der nächsten Phase frei sein und vom Wagen W05 als Ziel ausgewählt werden können.In this snapshot of FIG. 6, the processing station 205a shows a carriage W06 which is currently being processed and (note the absence of a dashed arrow) is still being worked on in the next phase. This station 205a is thus still occupied and could not yet be approached by car W05. The processing station 205b shows a carriage W07, the manufacturing step of which is currently being completed in this phase and which will break out from this station in the direction of the processing station 206 in the next phase. The processing station 205c shows exactly one carriage W08 which is about to leave the station in order to be processed in a processing station 206 in the next phase. Both the processing station 205b and the processing station 205c will therefore be free in the next phase and can be selected as a destination by the carriage W05.
[0109] Schliesslich ist ein Wagen W09 dargestellt, wie er - z.B. nachdem er alle von der Prozessteuerungsinformation geforderten Aufgaben/Bearbeitungsschritte absolviert hat - in die Lagerstation 201 einfährt, wo er auf einen neuen Auftrag wartet.Finally, a carriage W09 is shown as it - e.g. after he has completed all the tasks / processing steps required by the process control information - enters the storage station 201, where he is waiting for a new order.
[0110] Fig. 8 zeigt eine räumliche Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Anlage, die anstatt mit schienengebundenen oder anderen terrestrischen Vehikeln mit fliegenden Drohnen als Transportvehikel ausgerüstet ist. Der Anlagenraum ist eingeteilt in eine untere Arbeitszone 114, in der die einzelnen Bearbeitungsstationen stehen und sich auch die Arbeiter/Forscher bewegen können, die die Anlage bestücken, bedienen und unterhalten, und in eine obere Flugzone 113, in denen die Drohnen W1 bis W3 sich frei bewegen können. Die beiden Räume sind abgetrennt durch eine Trenndecke 112, in der sich jeweils genau überden einzelnen Bearbeitungsstationen eine Öffnung 110 befindet, durch die hindurch die Drohnen W1 bis W3 die darunterliegenden Bearbeitungsstationen ansteuern bzw. bedienen können. W1 stellt eine Drohne dar, die sich gerade über eine solche Öffnung zur einer Bearbeitungsstation 101 herunterbewegt, um dort einen der dort vorrätigen Produktebehälter P aufzunehmen. Eine Drohne W2 ist dargestellt, wie sie - mit einem8 shows a spatial representation of a further exemplary embodiment of the system according to the invention, which is equipped with flying drones as a transport vehicle instead of with rail-bound or other terrestrial vehicles. The plant room is divided into a lower working zone 114, in which the individual processing stations are located and the workers / researchers who assemble, operate and maintain the plant can also move, and an upper flight zone 113, in which the drones W1 to W3 are located can move freely. The two rooms are separated by a partition ceiling 112, in each of which there is an opening 110 exactly above the individual processing stations, through which the drones W1 to W3 can control or operate the processing stations underneath. W1 represents a drone that is moving down through such an opening to a processing station 101 in order to receive one of the product containers P available there. A drone W2 is shown as - with one
CH 711 717 B1CH 711 717 B1
Produktebehälter P bestückt, der gerade in einer Bearbeitungsstation 102 bearbeitet wurde, über die über der Station 102 liegende Öffnung in den Flugraum 113 aufsteigt, sich dort zur Öffnung über eine Station 103 bewegt, dort absinkt, um den Produktbehälter P in der Station 103 einem nächsten Herstellungsschritt zu unterziehen. W3 stellt eine aktuell inaktive Drohne dar, die darauf wartet, einen neuen Auftrag zu bekommen.Equipped product container P, which has just been processed in a processing station 102, rises into the flight space 113 via the opening above the station 102, moves there to the opening via a station 103, sinks there to the product container P in the station 103 another To undergo manufacturing step. W3 represents a currently inactive drone waiting to get a new order.
[0111] In vielen Herstellungsverfahren für chemische Produkte kann es zweckmässig oder sogar erforderlich sein, dass der Inhalt der Produktbehälter P auch zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen einer gewissen Behandlung unterzogen wird. Eine solche Behandlung kann z.B. ein Rühren, ein Wärmen oder Kühlen, eine Zugabe von festen, flüssigen oder gasförmigen Substanzen oder die Erzeugung bzw. Aufrechterhaltung eines bestimmten Drucks sein, wobei diese Aufzählung nicht abschliessend ist. Auch die Kombination von zwei oder mehreren der genannten und nicht explizit genannten Behandlungsformen kann von Vorteil sein.In many manufacturing processes for chemical products, it may be expedient or even necessary that the content of the product containers P is also subjected to a certain treatment between the individual processing stations. Such treatment can e.g. a stirring, heating or cooling, adding solid, liquid or gaseous substances or the generation or maintenance of a certain pressure, but this list is not exhaustive. The combination of two or more of the above and not explicitly mentioned forms of treatment can also be advantageous.
[0112] Für solche Herstellungsverfahren sind die Transportvehikel bzw. Wagen der Anlage gemäss einer wichtigen Weiterbildung der Erfindung mit Behandlungsmitteln ausgestattet, um eine physikalische und/oder chemische Behandlung des Inhalts der auf den Transportvehikeln bzw. Wagen befindlichen Produktbehälter P bzw. deren Inhalte auf den Transportvehikeln selbst und speziell auch während der Bewegung der Transportvehikel durchzuführen. Die Fig. 12-20 zeigen schematisch Wagen W, die mit verschiedenen solchen Behandlungsmitteln ausgestattet sind. Alle Ausführungen gelten sowohl für schienengebundene als auch frei fahrende bzw. fliegende Transportvehikel.For such manufacturing processes, the transport vehicles or trolleys of the system are equipped with treatment agents according to an important development of the invention in order to physically and / or chemically treat the contents of the product containers P located on the transport vehicles or trolleys or their contents on the Transport vehicles themselves and especially during the movement of the transport vehicles. 12-20 schematically show carriages W which are equipped with various such treatment agents. All versions apply to rail-bound as well as free-moving or flying transport vehicles.
[0113] In Fig. 12 ist ein Wagen W dargestellt, der einen einzigen Produktbehälter P aufnimmt. Der Wagen enthält ein Behandlungsmittel in Form eines Rührmittels 50, z.B. eines herkömmlichen Magnetrührers, wobei sich dessen eigentliches Rührorgan innerhalb des Produktbehälters P befindet. Es kann auch ein anderer Rührertyp vorgesehen sein. Die erforderliche elektrische Energie stellt der Wagen W z.B. durch eine eingebaute Stromquelle zur Verfügung. Alternativ kann die Stromversorgung auch über elektrische Kontakte auf der Schiene erfolgen. Die Kommunikation mit dem Behandlungsmittel (z.B. zum Steuern und/oder Überwachen eines Wertes) kann ebenfalls über elektrische Kontakte (Schleifkontakte) über das Schienensystem und/oder auch über drahtlose Methoden (Funk, Bluetooth, Infrarot-Sender/Empfänger, Laser, etc.) erfolgen. Drahtlose Methoden sind vor allem bei Anwendungen notwendig, die nicht über ein Schienensystem funktionieren (2-dimensional fahrende Wagen, 3-dimensional fliegende Drohnen), hilfreich oder sogar zwingend. Das Bearbeitungsmittel (z.B. Rührmittel) 50 kann autonom arbeiten oder ggf. auch unter der Kontrolle des zentralen Hauptsteuerungsrechners C und/oder der lokalen Steuerungsrechner der einzelnen Bearbeitungsstationen. Anstatt eines Rührmittels kann auch eine Schüttelvorrichtung oder andere Mittel zum Mischen von Substanzen als Behandlungsmittel vorgesehen sein.12 shows a trolley W which holds a single product container P. The cart contains a treatment agent in the form of a stirring means 50, e.g. a conventional magnetic stirrer, the actual stirring element of which is located inside the product container P. Another type of stirrer can also be provided. The wagon provides the required electrical energy e.g. available through a built-in power source. Alternatively, power can also be supplied via electrical contacts on the rail. Communication with the treatment agent (e.g. for controlling and / or monitoring a value) can also be done via electrical contacts (sliding contacts) via the rail system and / or via wireless methods (radio, Bluetooth, infrared transmitter / receiver, laser, etc.) respectively. Wireless methods are particularly useful or even mandatory for applications that do not work via a rail system (2-dimensional moving cars, 3-dimensional flying drones). The processing means (e.g. stirring means) 50 can work autonomously or, if necessary, also under the control of the central main control computer C and / or the local control computers of the individual processing stations. Instead of a stirring means, a shaking device or other means for mixing substances can also be provided as a treatment agent.
[0114] Die Fig. 13 und 14 zeigen einen ähnlichen Wagen W wie Fig. 12, jedoch mit zwei bzw. sechs Rührmitteln 50 für zwei bzw. sechs Produktbehälter P.13 and 14 show a trolley W similar to FIG. 12, but with two and six stirring means 50 for two and six product containers P.
[0115] Die Fig. 15 zeigt einen Wagen W, der mit Behandlungsmitteln in Form von zwei Heiz- oder Kühlmanschetten 60 für zwei Produktbehälter P ausgestattet ist. Der Wagen W kann dabei auch über eine Temperatursteuerung verfügen, die ggf. auch mit dem zentralen Hauptsteuerungsrechner C und/oder dem lokalen Steuerungsrechner der einzelnen Bearbeitungsstationen Zusammenarbeiten kann. Die Heiz- bzw. Kühl- bzw. Temperierfunktion kann z.B. mittels Heizpatronen, Thermoelementen, Peltier-Elementen etc. realisiert sein. Der Wagen W stellt wiederum die dafür notwendige Energie zur Verfügung oder nimmt diese wie oben beschrieben über das Schienensystem auf.15 shows a trolley W which is equipped with treatment agents in the form of two heating or cooling sleeves 60 for two product containers P. The carriage W can also have a temperature control, which can possibly also cooperate with the central main control computer C and / or the local control computer of the individual processing stations. The heating or cooling or temperature control function can e.g. by means of heating cartridges, thermocouples, Peltier elements etc. The carriage W in turn provides the energy required for this or receives it via the rail system as described above.
[0116] In Fig. 16 ist ein Wagen W dargestellt, der neben zwei Rührmitteln 50 für zwei Produktbehälter P noch mit einem weiteren Behandlungsmittel in Form eines Gastanks 70 versehen ist, aus welchem ein Gas in die beiden Produktbehälter P eingeleitet werden kann. Das Gas kann bei geeigneter Ausbildung des Gastanks auch zur Druckkontrolle in den Produktbehältern P eingesetzt werden. Der Gastank 70 bildet somit ein Zufuhrmittel für Gas und ggf. auch ein Druckbeaufschlagungsmittel.16 shows a trolley W which, in addition to two stirring means 50 for two product containers P, is also provided with a further treatment agent in the form of a gas tank 70, from which a gas can be introduced into the two product containers P. With a suitable design of the gas tank, the gas can also be used for pressure control in the product containers P. The gas tank 70 thus forms a supply means for gas and possibly also a pressurizing means.
[0117] Die Fig. 17 zeigt einen Wagen W, der neben zwei Rührmitteln 50 für zwei Produktbehälter P noch mit einem weiteren Behandlungsmittel in Form von zwei Flüssigkeitsreservoirs 80 mit zugeordneten Pumpen 81 ausgestattet ist. Die Pumpen 81 fordern, ggf. unter der Kontrolle des zentralen Hauptsteuerungsrechners C, Flüssigkeit in die beiden Produktbehälter P. Die Flüssigkeitsreservoirs 80 bilden Zufuhrmittel für ein flüssiges Medium. Sinngemäss können auch Zufuhrmittel für feste Substanzen vorgesehen sein. Die Flüssigkeits-Reservoirs (oder andernorts Gasreservoirs) können dabei entweder ständig auf dem Wagen W gelagert werden oder aber auch an speziell dafür ausgebildeten Bearbeitungsstationen in die entsprechenden Reservoirs getankt werden.17 shows a trolley W which, in addition to two stirring means 50 for two product containers P, is also equipped with a further treatment agent in the form of two liquid reservoirs 80 with associated pumps 81. The pumps 81 request liquid, possibly under the control of the central main control computer C, into the two product containers P. The liquid reservoirs 80 form supply means for a liquid medium. Correspondingly, supply means for solid substances can also be provided. The liquid reservoirs (or gas reservoirs elsewhere) can either be constantly stored on the carriage W or can be filled into the corresponding reservoirs at specially designed processing stations.
[0118] Die Fig. 18 zeigt einen Wagen W mit zwei Produktbehältern P, wobei auf dem Wagen W Behandlungsmittel in Form von zwei Rührmitteln 50, zwei Heiz- oder Kühlmanschetten 60 und zwei Flüssigkeitsreservoirs 80 mit zwei diesen zugeordneten Pumpen 81 vorhanden sind. Eine Anlage mit Wagen, die mit einer solchen Kombination von Behandlungsmitteln ausgestattet sind, ist praktisch für jeden denkbaren Einsatzfall geeignet und die entsprechenden Bearbeitungsmittel können in jeder beliebigen Kombination eingesetzt werden.18 shows a trolley W with two product containers P, treatment means in the form of two stirring means 50, two heating or cooling sleeves 60 and two liquid reservoirs 80 with two pumps 81 associated therewith being present on the trolley W. A system with trolleys equipped with such a combination of treatment agents is practically suitable for every conceivable application and the corresponding processing agents can be used in any combination.
[0119] Die Fig. 19 zeigt einen Wagen W, der als zusätzliches Behandlungsmittel einen eigenen Roboterarm 90 beinhaltet, mit dem direkt während der Fahrt des Wagens W auf diesem, z.B. mittels eines am Roboterarm 90 angebrachten Greifers 91, manipuliert werden kann. Auch dieser Roboterarm (oder eine Vielzahl davon) kann entsprechend mit einem oder mehreren anderen Bearbeitungsmitteln und/oder einem oder einer Vielzahl von Probenbehältern etc. kombiniert werden.Fig. 19 shows a carriage W, which contains its own robot arm 90 as an additional treatment agent, with which the carriage W can be driven directly on the carriage W, e.g. can be manipulated by means of a gripper 91 attached to the robot arm 90. This robot arm (or a large number thereof) can also be combined accordingly with one or more other processing means and / or one or a large number of sample containers etc.
CH 711 717 B1 [0120] Die Fig. 20 schliesslich zeigt einen Wagen W, der sowohl mit einem Produktebehälter P als auch mit einem dazugehörigen Testsubstrat F bestückt ist.CH 711 717 B1 Finally, FIG. 20 shows a trolley W which is equipped both with a product container P and with an associated test substrate F.
[0121] Durch die erfindungsgemässe Ausstattung der Wagen mit Behandlungsmitteln für die auf ihnen angeordneten Produktbehälter bzw. deren Inhalte wird gewissermassen eine Anlage mit sich bewegenden Reaktoren (sozusagen eine mobile Bearbeitungsstation) realisiert, die sehr flexibel ist und an unterschiedlichste Herstellungsarbeitsflüsse anpassbar ist.Due to the inventive equipment of the trolleys with treatment agents for the product containers arranged on them or their contents, a system with moving reactors (a mobile processing station, so to speak) is implemented, which is very flexible and can be adapted to a wide variety of manufacturing workflows.
[0122] Die Abarbeitung der Bearbeitungsschritte in den einzelnen Bearbeitungsstationen erfolgt normalerweise im Stillstand der Transportvehikel. Es ist jedoch grundsätzlich auch möglich, je nach Art der Bearbeitung, das Transportvehikel nicht anzuhalten bzw. die Bearbeitung während der Durch- oder Vorbeifahrt des Tarnsportvehikels durch eine bzw. an einer Behandlungsstation durchzuführen.[0122] The processing steps in the individual processing stations are normally carried out when the transport vehicle is at a standstill. In principle, however, it is also possible, depending on the type of processing, not to stop the transport vehicle or to carry out the processing while the camouflage sports vehicle is being driven through or past a treatment station.
[0123] Die im Hauptsteuerungsrechner gespeicherten, den Wagen zugeordneten Prozesssteuerungsinformationen umfassen auch Informationen betreffend der auf den Wagen während deren Bewegung durchzuführenden Behandlungsschritte, welche auch wieder wie oben beschrieben Wenn-Funktionen enthalten können, was die Flexibilität enorm und oft entscheidend steigert. Die Prozesssteuerungsinformationen funktionieren sozusagen wie ein «Rezept», aufgrund dessen ein gewünschtes Produkt/eine gewünschte Probe mit gewünschten Parametern hergestellt resp. bearbeitet wird. (Beispiel: Das Rezept eines Zielprodukts enthält die Zielmengen aller während des Prozessworkflows dieses Produkts zu dosierenden Substanzen).The process control information stored in the main control computer and assigned to the trolley also includes information relating to the treatment steps to be carried out on the trolley during its movement, which again can also include if functions as described above, which increases the flexibility enormously and often decisively. The process control information functions, so to speak, like a «recipe», based on which a desired product / sample with the desired parameters is produced or. is processed. (Example: The recipe of a target product contains the target quantities of all substances to be dosed during the process workflow of this product).
[0124] Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erfindungsgemässe Anlage so konzipiert, dass die vorstehend ausführlich beschriebenen Elemente (Transportsystem, Bearbeitungsstationen,...) auch hardwaremässig modular aufgebaut sind, wobei ein Hardware-Modul jeweils eine oder mehrere Funktionen des Bearbeitungszyklus bearbeiten kann. Diese Module sind dabei so gebaut, dass sie frei miteinander kombinierbar sind, und bei Bedarf auch ausgetauscht werden können. Zu diesem Zweck sind zum Beispiel bei schienenbasierten Anlagen die Schienenabschnitte eines Moduls/ einer Bearbeitungsstation so angeordnet, dass sie direkt an die Schienenabschnitte benachbarter Module anschliessen und diese somit verbinden. Eine Anlage für die Mischung von Farbproben könnte somit zum Beispiel ein Lager-Modul enthalten, aus dem frische Produktbehälter entnommen und auf den Wagen der Anlage abgelegt werden können, daran angehängt wäre ein weiteres Modul, in dem die Deckel der Produktebehälter abgeschraubt werden können, darauf folgte ein Modul, in dem die Produktebehälter mit verschiedenen Flüssigkeiten befüllt werden können, etc. Der Aufbau einer Anlage aus solchen Modulen ist somit sehr flexibel und optimal an Kundenwünsche anpassbar, und erlaubt den einfachen Austausch einzelner Module oder spätere Erweiterungen mit neuen Modulen, wenn gewünscht oder erforderlich.According to an advantageous embodiment, the system according to the invention is designed in such a way that the elements (transport system, processing stations, ...) described in detail above are also modular in terms of hardware, whereby one hardware module can process one or more functions of the processing cycle. These modules are built in such a way that they can be freely combined with one another and can also be replaced if necessary. For this purpose, for example in the case of rail-based systems, the rail sections of a module / processing station are arranged in such a way that they connect directly to the rail sections of adjacent modules and thus connect them. A system for mixing color samples could, for example, contain a storage module from which fresh product containers can be removed and placed on the trolley of the system, with a further module attached to it, in which the covers of the product containers can be unscrewed followed by a module in which the product containers can be filled with different liquids, etc. The construction of a system from such modules is therefore very flexible and can be optimally adapted to customer requirements, and allows simple replacement of individual modules or subsequent extensions with new modules if desired or required.
[0125] Durch die unbeschränkte Kombinierbarkeit von sequentiellen und/oder batchweisen bzw. parallelen und/oder gestaffelten Verfahrensweisen kann einem der Hauptprobleme der Prozessautomation, dem sogenannten Scheduling, weitestgehend begegnet werden.Due to the unlimited combinability of sequential and / or batchwise or parallel and / or staggered procedures, one of the main problems of process automation, so-called scheduling, can be largely addressed.
[0126] Die Transportvehikel bilden unabhängige mobile Einheiten, die verschiedene Bearbeitungsstationen anfahren können und vorzugsweise auch eine oder mehrere eigene Funktionalitäten (Behandlungsmittel) an Bord haben.[0126] The transport vehicles form independent mobile units which can approach different processing stations and preferably also have one or more of their own functionalities (treatment agents) on board.
[0127] Die Transportvehikel können, da sie unabhängige mobile Einheiten bilden, beliebig aus dem Arbeitsfluss herausgenommen oder in diesen eingeschleust werden.[0127] The transport vehicles, since they form independent mobile units, can be taken out of or inserted into the workflow as desired.
[0128] Mit der erfindungsgemässen Anlage kann jeder Produktbehälter mittels einer Vielzahl selbstfahrender Wagen von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation transportiert und in jeder Bearbeitungsstation bearbeitet werden (Der Wagen meldet sich bei der Station an und wird entsprechend bedient). Dabei wird der Weg jeder einzelnen Probe bzw. jedes Produkts durch die für diese Probe/dieses Produkt relevanten Stationen der Anlage automatisch gewählt oder ein Verarbeitungsschritt wird einfach ausgelassen, falls er für die entsprechende Probe bzw. das entsprechende Produkt nicht notwendig ist.With the system according to the invention, each product container can be transported from processing station to processing station by means of a large number of self-propelled trolleys and processed in each processing station (the trolley registers with the station and is operated accordingly). The path of each individual sample or product is automatically selected through the stations of the system relevant for this sample / product, or a processing step is simply omitted if it is not necessary for the corresponding sample or product.
[0129] Dabei ist es möglich, dass mehr als nur ein Produktbehälter auf einem einzelnen der vielen Wagen der Anlage transportiert wird, welche Produktbehälter dann (bezogen auf diese Produktgefässgruppe bzw. diesen Wagen) parallel abgearbeitet werden, während die unterschiedlichen Wagen wiederum sequentiell durch die ganze Bearbeitungs- bzw. Produktionsanlage bewegt und abgearbeitet werden.It is possible for more than just one product container to be transported on a single one of the many wagons in the system, which product containers are then processed in parallel (based on this product vessel group or this wagon), while the different wagons are sequentially carried out by the Entire processing or production system can be moved and processed.
[0130] Den Wagen kann ein Workflow mit vollautomatischen Verzweigungsmöglichkeiten aufgetragen werden, welche es erlauben, eine enorme Flexibilität in vollautomatische Forschungs- und Entwicklungssysteme zu bringen.A workflow with fully automatic branching options can be applied to the cars, which allow enormous flexibility to be brought into fully automatic research and development systems.
[0131] Die erfindungsgemässe Anlage ermöglicht es, einzelne, z.B. viel Zeit beanspruchende Bearbeitungsschritte aus dem eigentlichen Workflow «auszulagern», indem etwa Probe/Produkte oder die diese transportierenden Wagen in eine Station abgezweigt werden können, in der zeitintensive Prozessschritte abgearbeitet werden können, ohne dass nachfolgende Wagen mit Proben/Produkten, die diesen zeitintensiven Schritt (noch) nicht benötigen, von der ausgelagerten Probe durch ihren zeitintensiven Schritt behindert werden. In der Anlage können eine Vielzahl von Proben/Produkten gleichzeitig oder zumindest gestaffelt diese zeitintensiven Prozesse parallel abarbeiten und dazu in eine Art Lager/Bearbeitungsstation gegeben werden, aus der sie dann nach Beendigung des zeitintensiven Prozessschrittes wieder zurück in den eigentlichen sequentiellen Workflow eingegliedert werden können. Umgekehrt können Bearbeitungsstationen bei hoher «Belastung» verdoppelt oder vermehrfacht werden, sodass die Anlage in der Lage ist, sowohl relativ lange dauernde undThe system according to the invention enables individual, e.g. processing steps that take up a lot of time from the actual workflow, for example by branching sample / products or the wagons transporting them into a station in which time-consuming process steps can be processed without subsequent wagons with samples / products carrying out this time-consuming step not (yet) need to be hindered by the outsourced sample due to its time-consuming step. In the system, a large number of samples / products can process these time-intensive processes simultaneously or at least in a staggered manner and be put into a kind of warehouse / processing station, from which they can then be integrated back into the actual sequential workflow after the time-consuming process step has ended. Conversely, processing stations can be doubled or multiplied under high «loads», so that the system is able to withstand both relatively long periods of time
CH 711 717 B1 parallel durchzuführende Prozesse als auch relativ kurze, aber sehr häufig benötigte Prozesse gleichermassen effizient und flexibel abzuwickeln.CH 711 717 B1 processes to be carried out in parallel as well as processes that are relatively short but very often required are carried out equally efficiently and flexibly.
[0132] Mit der erfindungsgemässen Anlage ist es auch möglich, dass die Proben/die Produkte auf einem Wagen in einem späteren Schritt auf zwei oder mehrere Proben/Produkte/Wagen aufgesplittet werden, die dann jeweils einen eigenen, unterschiedlichen Prozessweg gehen. Beispielsweise wird eine erste Unter-Probe aufgetragen und getestet, eine zweite Unter-Probe wird für eine Ruhe-/Alterungsphase ausgelagert, um später wieder in den Prozesszyklus eingeführt und wie die erste Unter-Probe, aber mit einem zeitlichen Unterschied weiterbearbeitet zu werden. In einem anderen Beispiel wird eine erste Probe für spätere Tests auf ein Substrat gesprüht und eine zweite Probe für einen anderen Test auf ein anderes Substrat aufgerakelt.With the system according to the invention, it is also possible for the samples / products on a trolley to be split into two or more samples / products / trolleys in a later step, each of which then has its own different process path. For example, a first sub-sample is applied and tested, a second sub-sample is outsourced for a rest / aging phase in order to be reintroduced into the process cycle later and to be processed further like the first sub-sample, but with a time difference. In another example, a first sample is sprayed onto a substrate for later tests and a second sample is knife-coated onto another substrate for another test.
[0133] Umgekehrt erlaubt die Anlage auch, zwei oder mehrere Produkte/Proben, die aus möglicherweise unterschiedlichen Teil-Workflows kommen, zusammenzuführen und dann in einem gemeinsamen Prozessweg weiterzuführen. Beispielsweise wird eine erste Probe aus einem ersten Prozesszyklus mit einer zweiten Probe aus einem zweiten Prozesszyklus kombiniert, die beiden Proben werden vermischt und dann als dritte Probe in einem dritten Prozesszyklus weiter verarbeitet.Conversely, the system also allows two or more products / samples, which may come from possibly different sub-workflows, to be brought together and then continued in a common process path. For example, a first sample from a first process cycle is combined with a second sample from a second process cycle, the two samples are mixed and then further processed as a third sample in a third process cycle.
[0134] Die erfindungsgemässe Anlage erlaubt es auch, Transportvehikel mit hoher Priorität auf den Weg zu schicken oder zwischen verschiedenen Bearbeitungsstationen einzuführen resp. später wieder abzuzweigen/aus dem Zyklus zu entnehmen. Dabei kann die Prozesssteuerungsinformation der Prioritäts-Wagen deren abzufahrenden Pfad und Workflow so beeinflussen, dass die Prioritäts-Wagen nicht oder zumindest nur eingeschränkt von den regulären Wagen normaler Priorität behindert werden.The system according to the invention also makes it possible to send transport vehicles with high priority on the way or to introduce them between different processing stations. to branch off later / to take from the cycle. The process control information of the priority carriages can influence their path and workflow to be driven such that the priority carriages are not, or at least only to a limited extent, hampered by the regular carriages of normal priority.
[0135] Im Folgenden wird anhand der Fig. 22 und 23 beispielsweise erläutert, wie die Prozesssteuerungsinformationen (Rezepte) I in der erfindungsgemässen Anlage verwendet und auch während des Bearbeitungsprozesses angepasst werden können.22 and 23 will be used to explain, for example, how the process control information (recipes) I can be used in the system according to the invention and can also be adapted during the machining process.
[0136] Zudem wird dargelegt, wie aus einem abgeschlossenen (abgearbeitetem) Rezept (resp. einem abgeschlossenen Experiment) ein neues, angepasstes Rezept/Experiment generiert werden kann. Hierbei wird von einem beispielsweisen, in Fig. 22 als Flussdiagramm dargestellten Bearbeitungsprozess (Beispielworkflow) ausgegangen, bei dem mehrere Substanzen miteinander vermischt werden, die Viskosität des Gemischs überprüft und allenfalls nachkorrigiert wird, das Gemisch auf ein Substrat appliziert und schliesslich getestet wird. Zweck dieses beispielsweisen Bearbeitungsprozesses ist es, zu überprüfen, in welchem Mischverhältnis Substanzen wie z.B. Farbpasten miteinander vermischt werden müssen, um einen vom Kunden gewünschten Farbton zu erhalten.In addition, it is shown how a new, adapted recipe / experiment can be generated from a completed (processed) recipe (or a completed experiment). Here, an exemplary processing process (example workflow) shown in FIG. 22 as a flowchart is assumed, in which several substances are mixed with one another, the viscosity of the mixture is checked and, if necessary, corrected, the mixture is applied to a substrate and finally tested. The purpose of this exemplary processing process is to check the mixing ratio of substances such as Color pastes must be mixed together to obtain a color desired by the customer.
[0137] Die Fig. 23 zeigt eine Liste 300 von Rezepten, sozusagen als Ausschnitt aus der die Prozessteuerungsinformationen I beinhaltenden Datenbank. Die Kopfzeile der Liste beschreibt den Inhalt der Datenspalten, die unteren Zeilen zeigen einzelne Rezepte und somit einzelne Bearbeitungsprozesse oder Experimente auf. Diese Rezepte enthalten alle wichtigen Informationen, die zur Durchführung des Experiments benötigt werden, beinhalten aber auch Resultate, die die Beurteilung des Experiments erlauben.23 shows a list 300 of recipes, as it were, as an excerpt from the database containing the process control information I. The header of the list describes the content of the data columns, the lower lines show individual recipes and thus individual machining processes or experiments. These recipes contain all the important information needed to carry out the experiment, but also contain results that allow the experiment to be assessed.
[0138] Von den sechs aufgelisteten Beispielsrezepten sind zwei (A-123-1 und A-124-1) bereits abgeschlossen, die anderen sind noch in Bearbeitung (A-125-1 und A-126-1) oder noch nicht einmal gestartet (A-127-1 und A-124-2). Die erste Spalte der Liste beinhaltet eine eindeutige Identifikation des Rezepts (Rezept-ID), die zweite Spalte den Status eines Rezepts («Abgeschlossen», «In Bearbeitung», ...). Weitere Spalten zeigen die Substanzen, die während des Prozesses zudosiert werden sollen, sowie deren Zielgewichte und tatsächlich zudosierten Mengen. Eine letzte Spalte «Messresultate» zeigt das Endresultat der Messung und somit des Experiments auf. Leere Felder zeigen, dass der dazugehörige Bearbeitungsschritt noch nicht abgeschlossen und somit noch kein Resultat verfügbar ist.Of the six example recipes listed, two (A-123-1 and A-124-1) have already been completed, the others are still being processed (A-125-1 and A-126-1) or have not even started (A-127-1 and A-124-2). The first column of the list contains a clear identification of the recipe (recipe ID), the second column the status of a recipe («Completed», «In progress», ...). Additional columns show the substances that are to be added during the process, their target weights and the amounts actually added. A last column, “measurement results” shows the final result of the measurement and thus of the experiment. Empty fields show that the corresponding processing step has not yet been completed and therefore no result is yet available.
[0139] Die Fig. 22 stellt sehr schematisch und vereinfacht eine entsprechende Anlage mit acht Bearbeitungsstationen 301-308 dar, die durch ein durch Pfeile symbolisiertes Transportsystem 320 miteinander verbunden sind. Kreise 321-324 stellen Weichen des Transportsystems 320 dar. Aufgrund der Natur der Anlage kann das Schema der Fig. 22 auch als Flussdiagram verstanden werden, welches die möglichen Wege eines Transportvehikels oder Wagens durch die Anlage sowie die dazugehörigen Entscheidungen darstellt.22 very schematically and in simplified form shows a corresponding system with eight processing stations 301-308, which are connected to one another by a transport system 320 symbolized by arrows. Circles 321-324 represent switches of the transport system 320. Due to the nature of the system, the diagram of FIG. 22 can also be understood as a flow diagram, which shows the possible routes of a transport vehicle or wagon through the system and the associated decisions.
[0140] Im Folgenden sind einige Beispiele erklärt, die das Zusammenspiel zwischen Rezept und Anlage verdeutlichen sollen:Some examples are explained below that are intended to illustrate the interaction between the recipe and the system:
[0141] Ein typischer Prozesszyklus beginnt bei Station 301: Ein leerer Wagen (nicht dargestellt) fährt ein und wird anhand seiner Identifikationsinformation erkannt und ihm wird durch den Steuerrechner der Station ein neues Rezept aus der Datenbank zugeteilt. Die Information über die Zuweisung kann zudem auf einer Datenbank hinterlegt werden, welche die Zuteilungen aller auf der Anlage gerade befindlichen Wagen temporär zwischenspeichert und für alle Stationen zur Verfügung stellt (z.B. «Wagen 1: Rezept A-125-1 », «Wagen 2: leer»,...). Zudem wird ein leerer Produktebehälter auf dem Wagen abgelegt und der Wagen dann weitergesendet.A typical process cycle begins at station 301: an empty car (not shown) drives in and is identified on the basis of its identification information and is assigned a new recipe from the database by the control computer of the station. The information about the assignment can also be stored in a database, which temporarily stores the allocations of all the wagons currently on the system and makes them available for all stations (eg «wagon 1: recipe A-125-1», «wagon 2: empty",...). An empty product container is also placed on the trolley and the trolley is then sent on.
[0142] Sobald der Wagen in Station 302 ankommt, wird er vom lokalen Steuerungsrechner der Station 302 identifiziert, und es wird geprüft, welches Rezept dem Wagen zugeteilt ist und ob anhand des dem Wagen zugewiesenen Rezepts ein Bearbeitungsschritt notwendig ist (hier: Dosierung von Substanzen S1 und/oder S2). Die benötigten BearbeitungsschritteAs soon as the car arrives at station 302, it is identified by the local control computer of station 302, and it is checked which recipe is assigned to the car and whether a processing step is necessary based on the recipe assigned to the car (here: dosing of substances S1 and / or S2). The necessary processing steps
CH 711 717 B1 werden durchgeführt und deren Resultate (hier: tatsächlich dosierte Mengen von Substanzen S1 resp. S2) werden im Rezept gespeichert. Die Station 302 sendet den Wagen dann weiter.CH 711 717 B1 are carried out and their results (here: actually dosed amounts of substances S1 or S2) are saved in the recipe. Station 302 then sends the car on.
[0143] In der Station 303 angekommen wird der Wagen wiederum analog den Vorgängen in Station 302 identifiziert, bearbeitet und weitergesendet. In der Station 304 werden die in den Stationen 302 und 303 zugegebenen Substanzen im Produktebehälter miteinander vermischt.Once in station 303, the car is again identified, processed and forwarded analogously to the processes in station 302. In station 304, the substances added in stations 302 and 303 are mixed together in the product container.
[0144] In der folgenden Station 305 wird die Viskosität des Gemisches gemessen (Die Viskosität ist in diesem Zusammenhang ein wichtiger Parameter, der aufzeigt, ob das Gemisch erfolgreich auf ein Testsubstrat appliziert werden kann.). Hier entschiedet nun der lokale Steuerungsrechner der Station 5, ob die gemessene Viskosität mit vordefinierten Toleranzen übereinstimmt oder nicht, und speichert diese Information in das Rezept (Spalte Status: «Viskosität OK», «Viskosität schlecht, aber korrigierbar», «Viskosität schlecht und nicht korrigierbar»). Diese Information wird zudem als Entscheidungs-Code direkt auf dem Wagen gespeichert (analog der Identifikationsinformation des Wagens, z.B. 1 für «OK», 2 für «korrigierbar», 3 für «nicht korrigierbar»). Anschliessend wird der Wagen wiederum weitergesendet.In the following station 305, the viscosity of the mixture is measured (in this context, the viscosity is an important parameter which shows whether the mixture can be successfully applied to a test substrate). Here the local control computer of station 5 now decides whether the measured viscosity corresponds to predefined tolerances or not, and stores this information in the recipe (column status: «Viscosity OK», «Viscosity bad but correctable», «Viscosity bad and not correctable "). This information is also stored directly on the car as a decision code (analogous to the car's identification information, e.g. 1 for "OK", 2 for "correctable", 3 for "not correctable"). The car is then sent on again.
[0145] Der Wagen fährt nun an eine Weiche 322, bei der ein nicht dargestellter Sensor den auf dem Wagen gespeicherten Entscheidungs-Code ausliest und die Weiche automatisch schaltet, je nachdem, welche Information gespeichert ist: Bei Code = 1 («Viskosität OK») lenkt die Weiche 322 den Wagen zur nächsten Bearbeitungsstation 306 weiter, in der das Gemisch für den späteren Test appliziert wird. Bei Code = 2 («Viskosität schlecht, aber korrigierbar») oder Code = 3 («Viskosität schlecht und nicht korrigierbar») führt die Weiche den Wagen auf einen anderen Abschnitt des Transportsystems. Dort kommt der Wagen an eine weitere Weiche 323, an der analog zur vorhergegangenen Weiche 322 aufgrund des Entscheidungs-Codes entschieden wird, ob der Wagen zur Station 302 gesendet werden soll (Code = 2), wo aufgrund des nun angepassten Rezepts zusätzlich Substanzen zudosiert werden und somit die Viskosität angepasst werden kann, oder ob der Wagen zur Station 301 gesendet werden soll (Code = 3), wo das erfolglose, nicht korrigierbare Rezept verworfen wird, der Produktbehälter entfernt wird und dem Wagen ein neues frisches Rezept zugeordnet werden kann.The carriage now moves to a switch 322, at which a sensor, not shown, reads the decision code stored on the carriage and switches the switch automatically, depending on what information is stored: With code = 1 («viscosity OK» ) the switch 322 directs the carriage to the next processing station 306, in which the mixture is applied for the later test. With code = 2 («poor viscosity but can be corrected») or code = 3 («poor viscosity and cannot be corrected») the switch leads the carriage to another section of the transport system. There the car arrives at a further switch 323, at which, similarly to the previous switch 322, a decision is made based on the decision code as to whether the car should be sent to station 302 (code = 2), where additional substances are metered in due to the now adapted recipe and thus the viscosity can be adjusted or whether the car should be sent to station 301 (code = 3), where the unsuccessful, uncorrectable recipe is discarded, the product container is removed and a new fresh recipe can be assigned to the car.
[0146] Im Falle, dass die Viskosität ok ist und der Wagen zu Station 306 weitergesendet wurde, wird er dort wiederum bearbeitet (Applikation des Gemischs auf ein Testsubstrat und Ablegen des Testsubstrats auf dem Wagen), zu einer Station 307 weitergesendet, wo das Testsubstrat getrocknet wird, bis er schliesslich zur Teststation 308 kommt, in der das auf das Testsubstrat applizierte und getrocknete Produkt getestet wird (z.B. Messung der Farbe). Aufgrund des Testresultats entscheidet der lokale Steuerungsrechner der Station 308, ob die Abmischung den geforderten Kriterien entspricht oder nicht. Auch diese Information wird im Rezept gespeichert (Spalte «Messresultat»). Falls das Produkt als OK eingestuft wurde, wird der Wagen einfach weitergesendet und in Station 301 wieder entladen und steht dann dort für ein neues Rezept zur Verfügung. Falls das Messresultat aber schlecht ist (gemessener Farbton entspricht nicht den Erwartungen), kann die Software des lokalen Steuerungsrechners aufgrund der neuen gesammelten Informationen ein neues Rezept mit leicht geänderten Zusammensetzungen (industrieller Standard, bedarf für den Spezialisten keiner weiteren Erläuterungen) erstellen und dies in die Datenbank im Hauptsteuerungsrechner C einspeisen. Dieses neue Rezept wird dann ebenfalls abgearbeitet. In der in Fig. 23 dargestellten Liste 300 zeigen die Rezepte A-124-1 und A-124-2 eben ein solches Beispiel auf: Aufgrund Rezept A-124-1 wurde ein Farbgemisch aus Substanzen S1, S3 und S5 hergestellt, appliziert und getestet. Es wurde als schlecht beurteilt und es wurde ein neues Rezept A-124-2 (bemerke neuen Index an letzter Stelle) mit leicht angepassten Mengen der Substanzen S1, S3 und S5 erstellt und eingespeist. Dieses Rezept wird dann später abgemischt, appliziert, getestet und beurteilt - und je nach neuem Resultat wiederum entweder als nun OK befunden oder weiter angepasst und als drittes Rezept eingespeist.In the event that the viscosity is ok and the carriage has been forwarded to station 306, it is processed there again (application of the mixture to a test substrate and placement of the test substrate on the carriage), forwarded to station 307, where the test substrate is dried until it finally comes to test station 308, in which the product applied and dried on the test substrate is tested (for example measurement of the color). On the basis of the test result, the local control computer of station 308 decides whether the mixing meets the required criteria or not. This information is also saved in the recipe (column «Measurement result»). If the product is classified as OK, the car is simply sent on and unloaded again in station 301 and is then available there for a new recipe. If the measurement result is bad (measured color does not meet expectations), the software of the local control computer can create a new recipe with slightly changed compositions (industrial standard, requires no further explanations for the specialists) based on the new information collected, and this in the Feed the database into the main control computer C. This new recipe is then also processed. In the list 300 shown in FIG. 23, the recipes A-124-1 and A-124-2 show just such an example: On the basis of recipe A-124-1, a color mixture of substances S1, S3 and S5 was produced, applied and tested. It was judged to be bad and a new recipe A-124-2 (note new index in the last place) with slightly adjusted amounts of substances S1, S3 and S5 was created and fed. This recipe is then mixed, applied, tested and assessed later - and depending on the new result, either again as OK or further adjusted and fed in as a third recipe.
[0147] In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der erfindungsgemässen Anlage sind die verschiedenen Bearbeitungsstationen implizit als selbständig bzw. automatisch arbeitend angenommen. Selbstverständlich und sogar vorteilhafterweise kann die erfindungsgemässe Anlage aber auch mit einer oder mehreren «manuellen» Bearbeitungsstation/en ausgestattet sein. Das kann z.B. eine Bearbeitungsstation sein, vor der ein Transportvehikel wartet, bis eine Person einen Knopf drückt, das Transportvehikel dann in die Station einfährt, und dann die Person z.B. eine manuelle Inspektion vornimmt und z.B. einen Wert in den Prozessrechner eingibt, welcher der Probe oder den Proben auf dem Transportvehikel zugeordnet wird oder einfach bestehende Daten anreichert. Der Wert kann dabei je nach Programm analog den Ausführungen weiter oben auch den weiteren Verlauf (den weiteren Workflow) des Transportvehikels resp. der Probe bestimmen. Diese Möglichkeit von mit Personen besetzten Bearbeitungsstationen erhöht die Flexibilität der Anlage enorm, weil z.B. so auch Workflows weitgehend automatisiert werden können, welche einen Bearbeitungsschritt enthalten, welcher entweder nicht oder nicht wirtschaftlich automatisiert werden kann oder ein solcher Schritt z.B. nur selten eingesetzt wird.In the exemplary embodiments of the system according to the invention described above, the various processing stations are implicitly assumed to be independent or automatically operating. Of course and even advantageously, the system according to the invention can also be equipped with one or more “manual” processing stations. This can e.g. a processing station in front of which a transport vehicle waits until a person presses a button, the transport vehicle then enters the station, and then the person e.g. carry out a manual inspection and e.g. enters a value into the process computer which is assigned to the sample or the samples on the transport vehicle or simply enriches existing data. Depending on the program, the value can be analogous to the explanations above for the further course (the further workflow) of the transport vehicle or determine the sample. This possibility of processing stations staffed with people increases the flexibility of the system enormously, because e.g. workflows that contain a processing step that either cannot be automated or cannot be automated economically or such a step e.g. is rarely used.
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