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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Positionskorrektur
von mittels eines Förderelements
transportierter scheibenförmiger Elemente.
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In
der Halbleiterindustrie kommt es beispielsweise bei der Produktion
von Solarzellen vor, dass einzelne scheibenförmige Elemente zwischen aufeinander
folgenden Produktionsschritten transportiert werden müssen. Dies
kann insbesondere bei der Zuführung
der scheibenförmigen
Elemente zu einer einen bestimmten Prozess durchführenden
Anlage der Fall sein. Die scheibenförmigen Elemente, beispielsweise
sogenannte Wafer, können
nach Anlieferung aus einer Kassette entnommen oder aus einem Stapel
vereinzelt worden sein. Um die scheibenförmigen Elemente dem Prozess
zuführen
zu können,
ist eine exakte Ausrichtung hinsichtlich des Abstandes, der Lage
sowie der Orientierung auf einem Förderelement erforderlich. Insbesondere,
wenn die scheibenförmigen
Elemente aus einem Stapel vereinzelt auf dem Förderelement abgelegt werden
oder von einem vorangegangenen Prozess kommen, kommt es zu Ungenauigkeiten
bei der Ablage der scheibenförmigen
Elemente. Eine solche Ungenauigkeit kann sowohl die Lage auf dem
Förderelement
als auch eine Verdrehung des scheibenförmigen Elements relativ zur
Transportrichtung bedeuten.
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Aus
der
DD 250 792 A1 ist
es bereits bekannt, eine Ausrichtung von zufällig auf einem Schnurtrieb
orientierten Halbleiterscheiben durchzuführen, ohne die Halbleiterscheiben
an ihrer Oberseite bzw. ihrem Rand greifen zu müssen. Zur Zentrierung der Halbleiterscheiben über dem
Schnurtrieb wird der Schnurtrieb abgesenkt und die Halbleiterscheibe
von einer Haltevorrichtung gefasst. Die Haltevorrichtung ist mit
zwei paarweise diametral zur Solllage der Halbleiterscheibe angeordneten
Messsystemen gekoppelt. Während
des Stillstands der Halbleiterscheibe im Bezug auf den eigentlichen Transport
erfolgt eine Mittelung der Position bis die paarweise angeordneten
Messsysteme eine korrekte Positionierung erkennen lassen. Es sind
zusätzliche Messsysteme
vorhanden, die einen nicht kreisförmigen Abschnitt der Halbleiterscheibe
erkennen und eine Drehwinkelkorrektur erlauben. Nachdem eine vollständige Lage-
und Drehwinkelkorrektur der Halbleiterscheibe durchgeführt wurde,
wird die Halbleiterscheibe durch Anheben des Schnurtriebs wieder
auf dem Schnurtrieb positioniert, woraufhin ein Weitertransport
erfolgen kann. Ein Nachteil der beschriebenen automatischen Justiereinrichtung
für Halbleiterscheiben
ist es, dass zur Erfassung der genauen Lage und dementsprechend
zur Berechnung der erforderlichen Korrektur der Position also des Winkels
und der Lage die Halbleiterscheibe angehalten werden muss. Dies
führt zu
einem diskontinuierlichen Transportprozess, da ein Weitertransport
von nachfolgenden Halbleiterscheiben zur Vermeidung von Kollisionen
unterbunden werden muss.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren
zur automatischen Positionskorrektur zu schaffen, wobei eine Ermittlung der
Position des scheibenförmigen
Elements während
des Transports durch ein Förderelement
möglich
ist.
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Die
Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur automatischen
Positionskorrektur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Verfahren
zur automatischen Positionskorrektur nach Anspruch 10 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur automatischen Positionskorrektur umfasst eine Hebevorrichtung
zum Anheben eines scheibenförmigen
Elements. Die scheibenförmigen
Elemente werden mittels eines Förderelements
transportiert. Es sind mehrere Sensoren zur Bestimmung der Position
des scheibenförmigen
Elements auf dem Förderelement sowie
eine Positioniereinrichtung zur Positionierung der Hebevorrichtung
vorhanden. Durch die Vorrichtung zur automatischen Positionskorrektur
sind während
des Transports des scheibenförmigen
Elements Erfassungszeitpunkte bestimmbar, zu denen jeweils eine
Außenkontur
des scheibenförmigen
Elements einen Erfassungsbereich je eines Sensors schneidet. Durch
die Bestimmung der Erfassungszeitpunkte ist es möglich, ohne das Anhalten des
Förderelements eine
zeitliche Abfolge für
das Auslösen
mehrerer Sensoren zu ermitteln. Diese zeitliche Abfolge ist bei bekannter
Transportgeschwindigkeit ein Maß für die relative
Position des scheibenförmigen
Elements bezüglich
des Förderelements.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird
also ein scheibenförmiges
Element durch ein Förderelement
transportiert. Mehrere Sensoren erfassen jeweils einen Erfassungszeitpunkt,
wobei die Erfassungszeitpunkte den Zeitpunkt definieren, in dem
eine Außenkontur
des scheibenförmigen
Elements einen Erfassungsbereich eines Sensors schneidet. Aus den
Erfassungszeitpunkten wird anschließend die relative Position
des scheibenförmigen
Elements berechnet. Aufgrund der berechneten relativen Position
des scheibenförmigen
Elements findet anschließend
eine Korrektur der Position des scheibenförmigen Elements statt. Die
Korrektur der Position kann eine Lage- und Drehwinkelkorrektur auf
dem Förderelement
umfassen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
hat den Vorteil, dass während
der Bestimmung der Position des scheibenförmigen Elements weder ein Absenken noch
ein Anhalten der Transportvorrichtung erforderlich ist. Vielmehr
wird gerade durch den Transport der scheibenförmigen Elemente über eine
Mehrzahl von Sensoren hinweg eine zeitliche Abfolge der Erfassungszeitpunkte
zur Auswertung herangezogen.
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In
den Unteransprüchen
werden vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ausgeführt.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, eine Auswertung der Erfassungszeitpunkte mehrerer
Sensoren durch eine Signalverarbeitungseinheit durchzuführen. Dabei
ist durch die Signalverarbeitungseinheit die Positionsabweichung
des scheibenförmigen
Elements berechenbar. Durch die Berechnung der Positionsabweichung
des scheibenförmigen
Elements von seiner Solllage werden unmittelbar durch die Signalverarbeitungseinheit
Korrektursignale ausgegeben. Die Korrektursignale werden durch die
Positioniereinrichtung umgesetzt und dementsprechend die relative
Position des scheibenförmigen
Elements hinsichtlich des Förderelements
sowohl rotatorisch als auch translatorisch korrigiert. Eine translatorische Korrektur
umfasst dabei sowohl eine Bewegung senkrecht zur Förderrichtung
als auch in Förderrichtung.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, eine Hebevorrichtung in Transportrichtung nach
den Erfassungsbereichen der Sensoren vorzusehen. Dadurch wird zunächst während des Überfahrens
der Erfassungsbereiche der Sensoren durch die scheibenförmigen Elemente
die relative Position der Elemente bestimmt. Das Anordnen der Hebevorrichtung
in Transportrichtung nach den Sensoren hat den Vorteil, dass zunächst eine
vollständige
Berechnung der relativen Position sowie der erforderlichen Korrektur
der Lage sowie des Drehwinkels möglich
ist. Erst nachdem eine solche Berechnung abgeschlossen ist, wird
das scheibenförmige
Element angehoben und eine Lage- und Drehwinkelkorrektur automatisch
durchgeführt. In
diesem Zeitpunkt ist die Berechnung der erforderlichen Korrektur
bereits abgeschlossen, so dass das Anheben und Wiederabsetzen durch
die Hebevorrichtung auf eine minimale Zeit begrenzt ist.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, an der Hebevorrichtung eine Aufnahme vorzusehen,
welche relativ zu dem Förderelement
drehbar ist. Damit wird eine Integration aus einer Drehbewegung
zur Drehwinkelkorrektur sowie dem Abheben des scheibenförmigen Elements
von dem Förderelement
erreicht.
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Dies
stellt eine wesentliche Vereinfachung gegenüber dem bekannten Stand der
Technik dar, da das Absenken der gesamten Fördereinrichtung entfällt. Das
Ausbilden einer anhebbaren Aufnahme, mit der gleichzeitig zu einer
translatorischen Bewegung eine Drehbewegung erfolgen kann, ist einfach
zu realisieren und bietet zudem den Vorteil, dass die automatische
Lage- und Drehwinkelkorrektur nahezu an einer beliebigen Stelle
der Transporteinrichtung der Vorrichtung angeordnet werden kann.
Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, die Aufnahme der Hebevorrichtung
in einer zu einer Transportebene parallelen Ebene translatorisch
bewegbar auszuführen.
Eine solche translatorische Bewegung umfasst vorzugsweise eine Bewegung
sowohl in Förderrichtung
als auch senkrecht zur Förderrichtung.
Die Bewegungsachsen müssen
dabei nicht notwendigerweise exakt parallel bzw. senkrecht zur Transportrichtung
orientiert sein. Vorzugsweise ist die Aufnahme der Hebevorrichtung
in Transportrichtung sowie entgegengesetzt zur Transportrichtung
bewegbar. Die Geschwindigkeit der Aufnahme in bzw. entgegengesetzt
der Transportrichtung ist dabei vorzugsweise so einstellbar, dass
sie sowohl größer als
auch kleiner als die Transportgeschwindigkeit des Förderelements
ist. Damit ist eine Korrektur der Position der scheibenförmigen Elemente
in Richtung auf das zuvor bereits geförderte Element oder in Richtung
auf das nachfolgend zu fördernde
scheibenförmige
Element durchführbar.
Eine solche positive bzw. negative Geschwindigkeitskomponete in
Transportrichtung erlaubt somit eine Korrektur der Abstände der
scheibenförmigen
Element auf dem Förderelement.
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Eine
besonders einfache Berechnung der relativen Position des scheibenförmigen Elements
auf dem Förderelement
ergibt sich, wenn die Sensorelemente auf einer gemeinsamen Geraden
mit konstanten Abständen
angeordnet sind. Eine solche Anordnung, insbesondere wenn die gemeinsame
Gerade senkrecht zur Transportrichtung verläuft, erlaubt die Verwendung
einfacher trigonometrischer Funktionen bei der Auswertung der einzelnen
Erfassungszeitpunkte der Sensoren.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind Kontrollsensoren zur Kontrolle der durchgeführten Positionierung vorgesehen.
Diese Kontrollsensoren sind in Transportrichtung nach der Hebevorrichtung
angeordnet. Durch die Kontrollsensoren wird eine Überprüfung beispielsweise
der seitlichen Lage des scheibenförmigen Elements durchgeführt.
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Eine
vorteilhafte Ausführung
ergibt sich auch, wenn die Transportgeschwindigkeit der Förderelemente änderbar
ist. Eine solche Änderung
der Transportgeschwindigkeit des Förderelements hat den Vorteil,
dass während
der Positionskorrektur, solange also das scheibenförmige Element
angehoben ist, das vorangegangene Element eine unterschiedlich lange
Wegstrecke weitergefördert
werden kann. Damit ist auch durch die Korrektur der Geschwindigkeit
des Förderelements
eine Korrektur der Abstände aufeinander
folgender scheibenförmiger
Elemente auf dem Förderelement
möglich,
ohne eine Anpassung der Hubzeit vorzunehmen.
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Das
Anheben des scheibenförmigen
Elements durch die Hebevorrichtung hat den Vorteil, dass ein Absenken
des Förderelements
nicht erforderlich ist. Insbesondere für den Fall, dass als Förderelement
ein Schnurtrieb verwendet wird, ist es möglich, den Schnurtrieb in einer
Ebene anzuordnen und ein Versatz, wie er durch das Absenken entsteht, ist
nicht erforderlich.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, dass während des
Anhebens durch die Hebevorrichtung und während des Positionierens durch
die Korrektur der Position der Aufnahme lediglich die Schwerkraft
auf das scheibenförmige
Element wirkt. Insbesondere im Falle von Wafern ist es erforderlich,
die auf das Element wirkenden Kräfte
gering zu halten. Aufgrund der spröden Struktur kommt es ansonsten
zu vermehrtem Bruch während
der Positionierung, wodurch die Ausschussquote steigt. Durch das
Anheben mittels einer Aufnahme der Hebevorrichtung entgegen der Schwerkraft
sind die einzigen wirkenden Kräfte
durch das Eigengewicht eines Wafers bedingt. Um höhere Haltekräfte z.B.
für höhere Korrekturgeschwindigkeiten
zu realisieren, können
ergänzend
Vakuumsauger eingesetzt werden.
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Zur
Ermittlung der relativen Position des scheibenförmigen Elements wird zumindest
eine Differenz von Erfassungszeitpunkten unterschiedlicher Sensoren
berechnet. Insbesondere, wenn die scheibenförmigen Elemente an ihrer Außenkontur
zumindest eine gerade Kante aufweisen, gibt die Berechnung der Differenz
zwischen Erfassungszeitpunkten mehrerer Sensoren Aufschluss über die
genaue Lage des scheibenförmigen
Elements. Selbst bei einem runden Element kann jedoch eine außermittige Positionierung
auf dem Förderelement
auf diese Weise ermittelt werden.
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Vorzugsweise
wird zur Korrektur der Position des scheibenförmigen Elements sowohl eine
Drehwinkelkorrektur als auch eine Lagekorrektur durchgeführt. Unter
einer Lagekorrektur wird dabei eine Korrektur zumindest in seitlicher
Richtung verstanden. Die Drehwinkelkorrektur wird vorzugsweise vor
der Lagekorrektur abgeschlossen. Dies hat den Vorteil, dass während der
Lagekorrektur bereits eine Kontrolle der seitlichen Lage erfolgen
kann. Damit lässt
sich die seitliche Lage des scheibenförmigen Elements nachkorrigieren
ohne dass das Messergebnis durch eine Verdrehung eines beispielsweise
nicht runden Elements verfälscht
wird.
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Hierbei
ist es insbesondere vorteilhaft, bereits während einer Lagekorrektur mit
einem zu der Transportrichtung senkrechten Bewegungsanteil durch
Kontrollsensoren eine Erfassung der seitlichen Lage vorzunehmen.
Hierzu ist zumindest ein Paar Kontrollsensoren angeordnet, mittels derer
ein seitlicher Versatz des scheibenförmigen Elements detektierbar
ist.
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Die
Korrektur des Abstandes aufeinander folgender scheibenförmiger Elemente
durch Ändern der
Transportgeschwindigkeit des Förderelements hat
den Vorteil, dass eine translatorische Bewegung der Hebevorrichtung
bzw. der Aufnahme der Hebevorrichtung in Transportrichtung nicht
erforderlich ist. In dieser Dimension kann die Hebevorrichtung dann ortsfest
angeordnet sein. Eine Reduzierung der Antriebstechnik der Positioniereinrichtung
ist die Folge.
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Im
Gegensatz dazu hat eine Korrektur des Abstandes aufeinander folgender
scheibenförmiger Elemente
durch eine Bewegung der Aufnahme der Hebevorrichtung relativ zu
dem Förderelement
den Vorteil, dass das Förderelement
mit konstanter Transportgeschwindigkeit bewegt werden kann. Das Bewegen
des Förderelements
mit konstanter Transportgeschwindigkeit erleichtert es beispielsweise,
zusammen mit einer Vereinzelungseinrichtung die Übernahme der scheibenförmigen Elemente
mit konstanten Abständen
der scheibenförmigen
Elemente vorzunehmen.
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Eine
weitere vorteilhafte Möglichkeit
ist es, den Abstand zweier aufeinander folgender scheibenförmiger Elemente
zu korrigieren, indem der Ablagezeitpunkt des Elements durch Absenken
der Hebevorrichtung variiert wird. Durch Variieren des Ablagezeitpunkts
wird ausgenutzt, dass während
das scheibenförmige
Element durch die Hebevorrichtung angehoben ist, ein Weitertransport
durch das Förderelement
erfolgt. Ist ein ausreichender Abstand bezüglich des vorangegangenen scheibenförmigen Elements
erreicht, so wird das scheibenförmige
Element durch Absenken der Hebevorrichtung auf dem Förderelement
abgelegt. Das Förderelement
kann dabei ebenfalls mit konstanter Transportgeschwindigkeit bewegt
werden. Die relative Korrektur der Lage in bzw. entgegen der Transportrichtung
erfolgt über
die Bestimmung des Ablagezeitpunkts, so dass die Positioniereinrichtung
ebenfalls lediglich aus zwei Antrieben, nämlich zur Drehung der Aufnahme
sowie zur Korrektur eines seitlichen Versatzes bestehen muss.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur automatischen Positionskorrektur sind in der Zeichnung dargestellt und
werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zur Positionskorrektur in einer Seitenansicht;
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2 das
Ausführungsbeispiel
der 1 zur Positionskorrektur in einer Draufsicht;
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3 eine
alternative Sensoranordnung im Ausschnitt III der 1;
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4 eine
erste Illustration zur Erläuterung der
Ermittlung der relativen Position eines scheibenförmigen Elements;
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5 eine
zweite Illustration zur Erläuterung der
Ermittlung der relativen Position eines scheibenförmigen Elements;
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6 eine
dritte Illustration zur Erläuterung der
Ermittlung der relativen Position eines scheibenförmigen Elements;
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7 eine
vierte Illustration zur Erläuterung der
Ermittlung der relativen Position eines scheibenförmigen Elements;
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8 eine
vereinfachte Darstellung zur Erläuterung
des Verfahrensablaufs; und
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9 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung mit
ausgesetztem Förderelement.
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Eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur
automatischen Positionskorrektur ist in der 1 dargestellt.
Die 1 zeigt eine solche Vorrichtung in einer stark
vereinfachten Darstellung.
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In
der Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist
ein bereits positionskorrigiertes scheibenförmiges Element 2 sowie
ein weiteres, noch hinsichtlich seiner Position zu korrigierendes vorzugsweise
scheibenförmiges
Element 3 zu erkennen. Scheibenförmige Elemente im Sinne der
Erfindung können
dabei alle Elemente sein, deren räumliche Ausdehnung im Wesentlichen
zweidimensional ist, die also im Vergleich zu ihrer Grundfläche eine geringe
Höhe aufweisen.
Beispiele solcher Elemente sind Wafer oder Leiterplatten. Die Vorrichtung
und das Verfahren sind auch auf solche Elemente anwendbar, die eine
dreidimensionale Struktur aufweisen. Es muss lediglich die Grundfläche eine
definierte, erfassbare Form besitzen. In der Darstellung der Figuren
handelt es sich um ebene, flache Scheiben. Das scheibenförmige Element 3 wird
in Pfeilrichtung auf einem Förderelement 29 liegend
transportiert. Das Förderelement 29 läuft über erste
Führungsrollen 4 und
zweite Führungsrollen 5.
In der Seitenansicht der 1 ist lediglich eine der ersten
Führungsrollen 4 bzw.
eine der zweiten Führungsrollen 5 erkennbar,
wie es nachfolgend noch in der 2 verdeutlicht
wird.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 handelt
es sich bei den ersten Führungsrollen 4 und
den zweiten Führungsrollen 5 um
Laufrollen, welche ortsfest bezüglich
eines Trägers 6 angeordnet
sind. Um die Führungsrollen 4, 5 ortsfest bezüglich des
Trägers 6 anzuordnen,
sind sie mit ersten Stützen 7 bzw.
zweiten Stützen 8 auf
dem Träger 6 fixiert.
Der Träger 6 kann
beispielsweise eine Grundplatte einer Produktionsstrasse sein.
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In
den ersten Stützen 7 und
den zweiten Stützen 8 ist
eine erste Welle 9 bzw. eine zweite Welle 10 gelagert,
die mit den ersten Führungsrollen 4 und
den zweiten Führungsrollen 5 verbunden
ist. Das stark vereinfachte Ausführungsbeispiel
der 1 zeigt Führungsrollen 4, 5 welche
lediglich Führungsaufgaben
hinsichtlich des Förderelements 29 übernehmen.
Das Förderelement 29 besteht
dabei aus zwei parallel zueinander angeordneten Schnüren, welche
durch die Führungsrollen 4, 5 lediglich
eine Führung
erfahren. Ebensogut ist es jedoch möglich, zumindest ein Paar der
Führungsrollen 4,5 mit
einem Antrieb zu versehen, so dass das Förderelement 29 durch
das entsprechende Führungsrollenpaar
angetrieben wird.
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Zur
Korrektur der relativen Position des scheibenförmigen Elements 3 auf
dem Förderelement 29 ist
eine Positioniereinrichtung 11 vorgesehen. Die Positioniereinrichtung 11 weist
einen ersten Linearantrieb 12 und einen zweiten Linearantrieb 13 auf.
Der erste Linearantrieb 12 und der zweite Linearantrieb 13 sind
vorzugsweise aufeinander angeordnet. Die Bewegungsrichtung der beiden
Linearantriebe 12, 13 stehen dabei vorzugsweise
senkrecht übereinander.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ermöglicht der
erste Linearantrieb 12 ein Verfahren einer Hebevorrichtung 18 in
und entgegen der Transportrichtung des Förderelements 29. Der
darüber
angeordnete zweite Linearantrieb 13 weist eine dazu senkrechte
Bewegungsrichtung auf, so dass eine seitliche Korrektur der Lage
des scheibenförmigen Elements 3 auf
dem Förderelement 29 durchgeführt werden
kann.
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Der
erste Linearantrieb 12 weist zum Durchführen einer tanslatorischen
Bewegung einen ersten Schlitten 14 auf, welcher über einen
ersten Motor 15 verfahren werden kann. Dementsprechend
weist auch der zweite, auf dem ersten Schlitten 14 angeordnete
Linearantrieb 13 einen zweiten Schlitten 16 auf,
welcher mit Hilfe eines zweiten Motors 17 translatorisch
bewegt werden kann. Der erste Schlitten 14 ist hierzu im
Eingriff mit einer ersten Laufschiene 29 angeordnet, wobei
der erste Motor 15 so mit der Laufschiene 29 zusammenwirkt,
dass der Schlitten 14 in Abhängigkeit von einem von einer
Signalverarbeitungseinheit ausgegebenen Signal an den ersten Motor 15 entlang
der Laufschiene 29 verschoben werden kann. Damit wird auch
die Position des zweiten Schlittens 16 in und entgegengesetzt
der Förderrichtung
durch die Positionierung des ersten Schlittens 14 festgelegt.
Auf dem ersten Schlitten 14 ist eine zweite Laufschiene 30 angeordnet.
Die zweite Laufschiene 30 wirkt mit dem zweiten Schlitten 16 sowie
dem zweiten Motor 17 entsprechend den vorstehenden Ausführungen
zusammen. Der erste Linearantrieb 12 und der zweite Linearantrieb 13 sind
beispielsweise als gleich aufgebaute Linearmotoren ausgeführt, in
denen die Eigenschaften der Laufschienen und Motoren vereint sind.
Senkrecht zur Zeichenebene ist somit eine Positionierung der Hebevorrichtung 18 mit
Hilfe des zweiten Linearantriebs 13 möglich. Die Hebevorrichtung 18 ist
damit parallel zu einer Transportebene 50 verschiebbar.
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Die
Hebevorrichtung 18 ist vorzugsweise in den zweiten Linearantrieb 13 integriert
oder auf diesem montiert und ermöglicht
es durch ein Ausfahren einer Stange 20 eine Aufnahme 19 in
vertikaler Richtung zu verschieben. Mit einer Verschiebung der Aufnahme 19 in
vertikaler Richtung kann ein scheibenförmiges Element 3,
sofern es sich gegenüber
der Aufnahme 19 befindet, von dem Förderelement 29 abgehoben
werden. Um ein sanftes Anheben des scheibenförmigen Elements 3 vorzunehmen,
sind an der Aufnahme 19 Auflageelemente 21.1, 21.2 vorgesehen.
Die Auflageelemente 21.1, 21.2 sind vorzugsweise
aus einem weichen Material, wobei es insbesondere wichtig ist, dass
eventuelle Schmutzpartikel sich nicht an den Auflageelementen 21.1, 21.2 absetzen
können.
Um eine Vertikalbewegung der Stange 20 zu ermöglichen,
ist es beispielsweise denkbar, in den zweiten Schlitten 16 eine
pneumatische Hubeinrichtung zu integrieren, über die ein als Kolben in einem
Zylinder ausgeführter
Abschnitt der Stange 20 aufgehoben werden kann.
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Der
Verfahrweg der Stange 20 ist dabei so bemessen, dass die
Aufnahme 19 über
die Transportebene 50 des Förderelements 29 hinaus
angehoben werden kann. In der Draufsicht der 2 wird nachfolgend
noch erläutert,
dass die seitlichen Ausmaße der
Aufnahme 19 so bemessen sind, dass die Aufnahme 19 zwischen
dem Förderelement 29 hindurch angehoben
werden kann. Sofern das Förderelement im
Bereich der Positionskorrektur ausgesetzt ist, kann die maximale
Breite der Aufnahme 19 auch größer sein als der Abstand des
Förderelements 29, 29'. Aufgrund der
kreisförmigen
Außengeometrie
der Aufnahme 19 ist bereits vor dem Ende eines übergebenden
ersten Förderelementabschnitts
der Schwerpunkt des Elements 2 im Bereich der Aufnahme 19. Das
Unterteilen des Förderelements
in Teilabschnitte 129, 129' und 129'' und 129''' ist
in der 9 dargestellt. Mit solchen unterschiedlichen Teilabschnitten des
Förderelements
lassen sich auch unterschiedliche Geschwindigkeiten im Einlaufbereich
bzw. Auslaufbereich realisieren.
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An
den zweiten Stützen 8 sind
Halterungen 23 angeordnet. Die Halterungen 23 sind über eine Traverse 24 miteinander
verbunden. Auf der Traverse 24 ist eine Anzahl von Sensoren 25 entlang
einer gemeinsamen Geraden 51, die senkrecht zu der Transportrichtung
verläuft,
angeordnet. Die Sensoren 25 können auch auf andere Weise
fixiert werden. Beispielsweise können
auch separate Haltewinkel auf dem Träger 2 montiert werden,
was eine Nachrüstung
bestehender Anlagen erleichtert. Die Sensoren 25 detektieren
die Bewegung eines Gegenstands, welcher sich in Pfeilrichtung über die
Sensoren 25 hinweg bewegt. Wird somit über den Sensoren 25 ein
scheibenförmiges
Element 3 in Pfeilrichtung durch das Förderelement 29 transportiert,
so wird jeweils das Eindringen in einen Erfassungsbereich der Sensoren 25 für jeden
Sensor individuell zeitlich erfasst. Der Erfassungsbereich der Sensoren ist
möglichst klein,
um eine große
Erfassungsgenauigkeit zu ermöglichen.
Dies wird nachfolgend noch unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 ausführlich erläutert.
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An
den ersten Stützen 7 sind
zweite Halterungen 26 vorgesehen. An den zweiten Halterungen 26 sind
Ausleger 27 angeordnet, wobei auf den Auslegern 27 ein
Paar Kontrollsensoren 28 angeordnet ist.
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Als
Sensoren 25 und Kontrollsensoren 28 können beispielsweise
Fotoelemente eingesetzt werden. Dringt ein scheibenförmiges Element 3 durch den
Transport in einen durch die sensitive Fläche eines solchen Sensors 25 vorgegebenen
Erfassungsbereich ein, so wird die sensitive Fläche des Sensors 25 abgeschattet
und ein Signal durch den Sensor 25 ausgegeben. Als Sensor
kann dabei auch eine Lichtschranke eingesetzt werden. Eine solche
Anordnung ist vergrößert in
der 3 dargestellt und wird nachfolgend noch erläutert.
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Um
einen kleinen Erfassungsbereich zu erhalten, können vorteilhaft Lichtwellenleiter
tastend oder als Einweglichtschranke eingesetzt werden, wodurch
die Wiederholungsgenauigkeit erhöht
wird. Wegen der immer gleichen Erfassungsrichtung ist ein hystereseähnliches
Verhalten nicht zu erwarten.
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Die 2 zeigt
eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung 1.
Es ist zu erkennen, dass das Förderelement
aus zwei parallel zueinander angeordneten Schnüren besteht, welche in der Zeichnung
mit dem Bezugszeichen 29 und 29' versehen sind. Die zu den Bauelementen
der 1 parallel angeordneten Bauelemente sind in der 2 jeweils
mit gestrichenen Bezugszeichen bezeichnet. Die scheibenförmigen Elemente,
die der Übersichtlichkeit
halber in der 2 nicht dargestellt sind, werden
folglich durch ein Förderelement 29, 29' transportiert.
In der 2 sind die einzelnen Sensoren 25.1 bis 25.8 einzeln
dargestellt. Die Sensoren 25.1 bis 25.8 sind auf der
Traverse 24 mit konstanten Abständen d angeordnet. Das Förderelement 29, 29' läuft dabei
zwischen zwei benachbarten Sensoren 25.2 und 25.3 bzw. 25.6 und 25.7 hindurch
und beeinflusst die Erfassung nicht. Die Kontrollsensoren 28, 28' sind auf den
Auslegern 27 angeordnet. Der Abstand der Kontrollsensoren 28, 28' senkrecht zur Transportrichtung
ist so bemessen, dass bei einem korrekt positionierten scheibenförmigen Element 3 gerade
kein Signal durch die beiden Kontrollsensoren 28, 28' ausgeben wird.
Dies bedeutet, dass der Erfassungsbereich der Kontrollsensoren 28, 28' gerade seitlich
außerhalb
zu einem zwischen den Kontrollsensoren 28, 28' hindurchtransportierten
scheibenförmigen
Element 2, 3 angeordnet ist.
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Alternativ
sind die beiden Kontrollsensoren 28, 28' so angeordnet,
dass ihr Abstand geringfügig geringer
ist als die seitliche Ausdehnung des Elements 3. Wie es
nachfolgend noch erläutert
wird, wird durch die Sensoren 25 bereits ein seitlicher
Versatz des Elements 3 auf dem Förderelement 29, 29' erkannt. Nach
Abschluss einer Drehwinkelkorrektur des Elements 3 wird
im Bereich der Kontrollsensoren 28, 28' das Element 3 aufgrund
des von den Sensoren 25 erkannten Versatzes in Richtung
seiner korrekten mittigen Lage bewegt. Dabei wird es vor Erreichen
seiner exakten mittigen Ausrichtung durch einen der Kontrollsensoren 28, 28' erfasst. Bei
bekannter Geometrie des Elements 3 wird daraus berechnet, wieweit
die seitliche Korrektur noch erfolgen muss, um schließlich das
Element 3 in seiner korrekten Lage abzusetzen. Eine solche
sogenannte "Touch-Probe" ermöglicht das
Abbremsen der seitlichen Bewegung entlang einer frei wählbaren
Rampe. Die kontrollierte Verzögerung
resultiert in einer schonenden mechanischen Behandlung des Elements. Zudem
wird der exakte Ablagepunkt nach dem Erfassen durch einen der Kontrollsensoren 28, 28' durch entsprechende
Festlegung von Parametern der Steuerungssoftware eingestellt. Damit
sind auch Korrekturen von etwa nicht exakt symmetrisch positionierten
Kontrollsensoren 28, 28' möglich.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel,
in dem die Kontrollsensoren 28, 28' unterhalb des Förderelements 29, 29' angeordnet
sind und ihre Anordnung senkrecht zur Transportebene 50 verläuft, ist somit
eine Nachkorrektur der seitlichen Lage eines scheibenförmigen Elements
erforderlich, sofern einer der Kontrollsensoren 28, 28' beim Durchlaufen
ein Signal abgibt.
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Die
Sensoren 25.1 bis 25.8 sind identisch mit den
Sensoren 28, 28' aufgebaut.
Die Sensoren 25.1 bis 25.8 sind auf der Traverse 24 ebenfalls
unterhalb des Förderelements 29, 29' angeordnet.
Die Traverse 24 verläuft
senkrecht zur Transportrichtung und somit auch senkrecht zur Längenerstreckung
des Förderelements 29, 29'.
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Die
Aufnahme 19 der Positioniereinrichtung 11 umfasst
eine Drehscheibe 30, auf der die Auflageelemente 21.1 bis 21.3 angeordnet
sind. Wie es durch die Pfeildarstellung angegeben ist, ist die Drehscheibe 30 drehbar
bezüglich
der Positioniereinrichtung 11 gelagert. Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die erste Laufschiene 29 parallel zur Transportrichtung
angeordnet. Die zweite Laufschiene 30 ist dagegen senkrecht
zur Transportrichtung angeordnet. Durch die Anordnung der Hebevorrichtung 18 auf
den zweiten Linearantrieb 13 und des zweiten Linearantriebs 13 auf
den ersten Linearantrieb 12 ist eine kombinierte Dreh-
und Versetzbewegung eines angehobenen scheibenförmigen Elements 3 möglich.
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In
der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen
Sensor 25' im
Ausschnitt III der 1 dargestellt. Ein scheibenförmiges Element 3 wird
in Pfeilrichtung durch das Förderelement 29 transportiert.
Im Unterschied zu der 1 besteht der Sensor 25' aus einem ersten
Sensorelement 31 und einem zweiten Sensorelement 32.
Das erste Sensorelement 31 kann dabei beispielsweise einen Lichtquelle sowie
eine benachbart angeordnete Fotodiode sein. Demgegenüber ist
ein Reflektor 32 an der Traverse 24 fixiert. Als
Transportebene 50 wird jeweils die durch die Kontaktlinien
des Förderelements 29, 29' an dem scheibenförmigen Element 3 definierte
Ebene bezeichnet. Durch die Sensoren 25 bzw. 25' ist ein Eindringen
in den gestrichelt markierten Erfassungsbereich 34 detektierbar.
In der 3 ist zum besseren Verständnis der Moment dargestellt,
in dem das scheibenförmige
Element 3 in den Erfassungsbereich 34 eindringt.
Die vorstehenden Erläuterungen bezüglich der
Sensoren 25 treffen sinngemäß auch auf die Kontrollsensoren 28, 28' zu.
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Unter
Verwendung der 4 bis 7 wird die
Funktion der Vorrichtung zur automatischen Positionskorrektur sowie
das entsprechende Verfahren erläutert.
In der 4 ist ein bezüglich
des Förderelements 29, 29' mittig angeordnetes
scheibenförmiges
Element 3 zu erkennen. Das scheibenförmige Element 3 wird
in Pfeilrichtung durch das Förderelement 29, 29' transportiert.
In der in der 4 dargestellten vereinfachten
Draufsicht sind die Sensoren 25.1 bis 25.8 so
angeordnet, dass ihr Erfassungsbereich mit der Lage der Sensoren 25.1 bis 25.8 in
der Draufsicht zusammenfällt.
Wird das scheibenförmige Element 3 in
Richtung auf die Drehscheibe 3 hin durch das Förderelement 29, 29' transportiert,
so dringt eine Vorderkante 35 der Außenkontur des scheibenförmigen Elements 3 gleichzeitig
in die Erfassungsbereiche der Sensoren 25.3, 25.4, 25.5 und 25.6 ein.
Die Sensoren 25.3 bis 25.6 geben somit zeitgleich
bzw. nahezu zeitgleich ein Signal ab. Diese zeitgleich bzw. nahezu
zeitgleich abgegebenen Signale werden als Erfassungszeitpunkte durch
eine Signalverarbeitungseinheit, die in der 4 nicht
dargestellt ist, erfasst und für
die spätere
Auswertung gespeichert. Die scheibenförmigen Elemente 3 sind näherungsweise
quadratisch, aber an den Ecken der einzelnen Seitenkanten möglicherweise
auch abgerundet. Diese abgerundeten Bereiche 36, 36' dringen während eines
Weitertransports des scheibenförmigen
Elements 3 durch das Förderelement 29, 29' in die Erfassungsbereiche
der Sensoren 25.2 und 25.7 ein. Dabei ist jedoch
bis zum Auslösen
der Sensoren 25.2 und 25.7 seit dem Auslösen der
Sensoren 25.3 bis 25.6 bereits eine gewisse Zeit-
bzw. Wegdifferenz verstrichen. Die Sensoren 25.2 und 25.7 werden
dagegen näherungsweise
gleichzeitig ausgelöst
und liefern gleiche jedoch im Verhältnis zu den Sensoren 25.3 bis 25.6 spätere Erfassungszeitpunkte.
Diejenigen Zeitpunkte, zu denen die einzelnen Sensoren 25.1 bis 25.8 ausgelöst werden,
werden als Erfassungszeitpunkte des jeweiligen Sensors bezeichnet. Die
Erfassungszeitpunkte der Sensoren 25.2 und 25.7 sind
identisch, liegen jedoch um eine bestimmte Zeitdifferenz nach den
Erfassungszeitpunkten der Sensoren 25.3 bzw. 25.6.
Aufgrund der identischen Erfassungszeitpunkte der Sensoren 25.3 bis 25.6 ist leicht
erkennbar, dass die Vorderkante 35 parallel zu der Traverse 24 und
somit senkrecht zu der Transportrichtung angeordnet ist. Daraus
ergibt sich unmittelbar, dass eine Verdrehung des scheibenförmigen Elements 3 auf
dem Förderelement 29, 29' nicht gegeben
ist. Darüber
hinaus lässt
sich aus den nachfolgenden Erfassungszeitpunkten der Sensoren 25.2 und 25.7 ermitteln,
dass auch ein seitlicher Versatz des scheibenförmigen Elements 3 nicht
existiert.
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Ein
solcher seitlicher Versatz, ohne dass das scheibenförmige Element 3 verdreht
auf dem Förderelement 29, 29' angeordnet
ist, ist in der 5 dargestellt, Die Vorderkante 35 des
scheibenförmigen Elements 3 löst diesmal
gleichzeitig die Sensoren 25.2 bis 25.6 aus. Durch
das gleichzeitige Auslösen der
Sensoren 25.2 bis 25.6 wird wieder unmittelbar erkannt,
dass die Vorderkante 35 parallel zur Traverse 24 orientiert
ist. Dementsprechend kann eine Korrektur des Drehwinkels des scheibenförmigen Elements 3 bezüglich der
Transportrichtung unterbleiben.
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Das
Sensorelement 25.7 wird dagegen später ausgelöst, so dass sich zwischen dem
Erfassungszeitpunkt des Sensors 25.7 und den Erfassungszeitpunkten
der Sensoren 25.2 bis 25.6 eine Differenz ergibt.
Aufgrund der durch die Signalverarbeitungseinheit ermittelten Differenz
zwischen den Erfassungszeitpunkten der Sensoren 25.2 bis 25.6 und
des Erfassungszeitpunkts des Sensors 25.7 ergibt sich,
dass durch die abgerundeten Bereiche 36, 36' die Sensoren 25.1 und 25.7 später ausgelöst werden
als der Sensor 25.2. Daraus ergibt sich, dass das scheibenförmige Element 3 seitlich
versetzt auf dem Förderelement 29, 29' angeordnet
ist. Dementsprechend wird durch die Positioniereinrichtung 11 eine seitliche
Korrektur der Lage des scheibenförmigen Elements 3 durchgeführt.
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Das
scheibenförmige
Element 3 wird durch das Förderelement 29, 29' weiter in Transportrichtung
gefördert,
bis es über
der Aufnahme 19 positioniert ist. Während einer weiteren Förderbewegung des
Förderelements 29, 29' wird die Stange 20 angehoben
und durch das Anheben der Aufnahme 29 das scheibenförmige Element 3 durch
die Auflageelemente 21.1 bis 21.3 von dem Förderelement 29, 29' abgehoben.
Der Transport des Förderelements 29, 29' erfolgt unterdessen
weiter. In abgehobenem Zustand des scheibenförmigen Elements 3 wird
eine Korrektur des seitlichen Versatzes des scheibenförmigen Elements 3 durchgeführt. Hierzu
wird durch die Signalverarbeitungseinheit ein aus der realtiven Position
zur Sollposition berechnetes Korrektursignal an den zweiten Motor 17 des
zweiten Linearantriebs 13 ausgegeben. Damit wird der zweite
Schlitten 16 entlang der zweiten Laufschiene 30 verschoben
und somit der Versatz des scheibenförmigen Elements 3 in
der 5 korrigiert. Nachdem der seitliche Versatz ausreichend
korrigiert ist, wird die Aufnahme 19 wieder abgesenkt und
so das scheibenförmige
Element 3 wieder auf dem Förderelement 29, 29' abgelegt. Gleichzeitig
ist eine Korrektur des Abstandes aufeinander folgender Elemente 2, 3 möglich. Dies
wird z.B. durch eine Bewegung der Aufnahme 19 in oder entgegen
der Förderrichtung
erreicht.
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Wie
es bereits angedeutet wurde, können
die Kontrollsensoren 28, 28' auch in einem Bereich angeordnet sein,
in dem sich das scheibenförmige
Element 3 befindet, während
es durch die Aufnahme 19 angehoben ist. Damit lässt sich
bereits während
es Korrigierens des seitlichen Versatzes des scheibenförmigen Elements 3 eine
Kontrolle der Positionierung durchführen. Statt der beschriebenen
seitlichen Korrektur und anschließenden Kontrolle kann wiederum
die ebenfalls bereits erläuterte
Touch-Probe eingesetzt werden.
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Der Übersichtlichkeit
halber sind in den 4 bis 7 die Kontrollsensoren 28 nicht
dargestellt.
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In
der 6 ist eine Situation dargestellt, in der das scheibenförmige Element 3 um
exakt 45° verdreht
und nicht versetzt ist. Dadurch dringt der abgerundete Bereich 36 zunächst etwa
zeitgleich in den Erfassungsbereich der Sensoren 25.4 und 25.5 ein. Die
Erfassungszeitpunkte der Sensoren 25.4 und 25.5 sind
somit identisch. Zeitlich versetzt hierzu liegen die Erfassungszeitpunkte
der Sensoren 25.3 und 25.6, die durch seitliche
Kanten 37, 37' des
Elements 3 ausgelöst
werden. Es liegen allerdings keine Differenzen zwischen den Erfassungszeitpunkten
der Sensoren 25.3 und 25.6 vor. Weiterhin werden
später zeitgleich
die Sensoren 25.2 und 25.7 ausgelöst, so dass
deren Erfassungszeitpunkte wiederum eine Differenz zu den Erfassungszeitpunkten
der Sensoren 25.3 und 25.6 aufweisen. Es liegen
dagegen keine Differenzen zwischen den Erfassungszeitpunkten der
Sensoren 25.2 und 25.7 vor.
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Als
zeitgleich werden Erfassungszeitpunkte aufgefasst, die innerhalb
eines festlegbaren Intervalls liegen. Das Einstellen des Intervalls
erlaubt so die Festlegung der Genauigkeit der erzielbaren Positionskorrektur.
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Aus
dieser Symmetrie wird die symmetrische Lage des scheibenförmigen Elements 3 berechnet. Hierzu
werden jeweils die zeitlichen Differenzen der Erfassungszeitpunkte
benachbarter Sensoren ermittelt. Werden zwei mittlere Sensoren 25,
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
die Sensoren 25.4 und 25.5, zeitgleich ausgelöst, so wird
zunächst
aufgrund der Vermutung der in der 6 dargestellten 45° Drehung
des scheibenförmigen
Elements 3 die weitere Berechnung durchgeführt. Aufgrund
der Vermutung der 45° Drehung
werden die Differenzen zwischen den jeweils äußeren Nachbarn der Sensoren 25.4 und 25.5 ermittelt.
Es wird also die Differenz der Erfassungszeitpunkte der Sensoren 25.3 und 25.6 ermittelt.
Sind die Sensoren 25.3 und 25.6 zeitgleich oder
näherungsweise
zeitgleich innerhalb des Intervalls ausgelöst worden, so ist die Differenz
der Erfassungszeitpunkte der Sensoren 25.3 und 25.6 nahezu Null.
Aufgrund der Auswertung der Differenzen der Erfassungszeitpunkte
der Sensoren 25.4 und 25.5 sowie der Erfassungszeitpunkte 25.3 und 25.6 lässt sich
somit die 45° Drehung
des scheibenförmigen Elements 3 eindeutig
bestimmen. Da weiterhin zuerst die beiden mittleren Sensoren 25.4 und 25.5 ausgelöst wurden,
ergibt sich ferner, dass ein seitlicher Versatz des scheibenförmigen Elements 3 nicht
vorliegt. Dementsprechend wird eine Drehwinkelkorrektur durchgeführt, sobald
das scheibenförmige
Element 3 durch das Förderelement 29, 29' über die
Aufnahme 19 transportiert wurde und von dieser angehoben wurde.
Zur Drehwinkelkorrektur wird die Stange 20, auf der die
Aufnahme 19 angeordnet ist, durch eine nicht dargestellte
Dreheinrichtung gedreht.
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Sowohl
zur Korrektur eines seitlichen Versatzes als auch zur Korrektur
des Drehwinkels wird vorzugsweise aus der ermittelten Position des
scheibenförmigen
Elements 3 durch die Signalverarbeitungseinheit ein Steuersignal
bestimmt und an die Positioniereinrichtung 11 zur Ansteuerung übermittelt.
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In
der 7 ist schließlich
eine Lage dargestellt, in der das scheibenförmige Element 3 sowohl seitlich
versetzt, als auch gegenüber
seiner Sollposition verdreht ist. Durch das Fördern des scheibenförmigen Elements 3 durch
das Förderelement 29, 29' wurde bereits
durch den abgerundeten Bereich 36' des scheibenförmigen Elements 3 der
Sensor 25.3 ausgelöst.
Aufgrund der Auslösung
eines einzelnen Elements 25.3 wird ein Auswertevorgang
initialisiert. Die Initialisierung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass
bei einer Auslösung
eines einzelnen Sensors eine beliebige Verdrehung und ein Versatz
vorliegen und die Auswertung der Zeitdifferenzen ausgehend von diesem
Sensor in Richtung der Mitte erfolgen muss. In dem dargestellten
Beispiel heißt
das, dass nach Auslösen
eines links der Mitte des Förderelements 29, 29' angeordneten
Sensors 25.3 eine Auswertung der Sensoren 25.4, 25.5 usw.
erfolgen muss.
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Bei
der dargestellten Geometrie der scheibenförmigen Elemente (Quadrate mit
abgerundeten Ecken) wird in der Situation der 7 der
erste ermittelte Erfassungszeitpunkt des Sensors 25.3 verworfen.
Die Lage der Vorderkante 35 des scheibenförmigen Elements 3 wird
nachfolgend aufgrund der Erfassungszeitpunkte der Sensoren 25.4 bis 25.6 ermittelt. Der
Winkel α,
um den die Vorderkante 35 gegenüber seiner Solllage verdreht
ist, wird dabei aus den Differenzen der Erfassungszeitpunkte benachbarter
Sensoren 25.4 bis 25.7 ermittelt. Der Drehwinkel
ergibt sich zu:
Arctan (a:d)
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Dabei
ist a der Lauflängenunterschied,
der sich aus der Differenz der Erfassungszeitpunkte der benachbarten
Sensoren 25.4 und 25.5 beispielsweise ergibt.
Der Lauflängenunterschied
a errechnet sich zu: a = v·Δt d ist
der Abstand benachbarter Sensoren, Δt die Differenz der Erfassungszeitpunkte
unmittelbar benachbarter Sensoren und v die Transportgeschwindigkeit.
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Zur
Ermittlung der genauen Lage werden vorzugsweise mehrere benachbarte
Sensoren ausgewertet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Auswertung
der Sensoren 25.4/25.5 sowie 25.5/25.6 und 25.6/25.7 möglich. Neben
der Auswertung unmittelbar benachbarter Sensoren 25 ist
es ebenso möglich,
bei der Auswertung ausgehend von einem Sensor 25.4 den
Erfassungszeitpunkt des unmittelbar benachbarten Sensors 25.5 sowie
des übernächsten Sensors 25.6 und
des weiteren Sensors 25.7 zu verwenden. Mit größerem Abstand
der Sensoren 25 wird der ermittelte Winkel genauer.
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Nach
der Berechnung des Winkelfehlers der Vorderkante 35 wird
durch die Signalverarbeitungseinheit ein Korrekturwert an die Positioniereinrichtung 11 ausgegeben.
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Bei
Kenntnis der Außengeometrie,
also der Position der Vorderkante 35 und der abgerundeten Bereiche 36, 36' des scheibenförmigen Elements 3 kann
ferner aus dem ersten Erfassungszeitpunkt, der durch den Sensor 25.3 ermittelt
wurde sowie dem Winkelfehler der Vorderkante 35 die exakte
seitliche Positionierung des scheibenförmigen Elements 3 berechnet
werden. Somit lässt
sich die relative Position und daraus die Lage- und Drehwinkelkorrektur
allein aus den Erfassungszeitpunkten der Sensoren 25.1 bis 25.8 bestimmen.
Die Erfassungszeitpunkte bzw. die Differenzen zwischen Erfassungszeitpunkten
verschiedener Sensoren 25.1 bis 25.8 dienen dabei
als Basis zur Bestimmung der relativen Position des scheibenförmigen Elements
bezüglich
des Förderelements 29, 29'. Die Bestimmung
der relativen Position umfasst dabei auch den Abstand zu einem vorangegangen
transportierten scheibenförmigen
Element 2, wobei sich der Abstand mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ebenfalls
korrigieren lässt.
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Hierzu
ist es möglich,
die Positioniereinrichtung 11 in Transportrichtung sowie
entgegengesetzt zur Transportrichtung verfahrbar auszuführen, wie dies
bei dem Ausführungsbeispiel
nach 1 und 2 illustriert ist. Um den Abstand
zu einem vorangegangenen scheibenförmigen Element 2 zu
verringern, ist es dabei erforderlich, dass eine positive relative
Geschwindigkeitskomponente der Aufnahme 19 bezüglich des
Förderelements 29, 29' erreicht werden
kann. Damit lässt
sich, solange das scheibenförmige
Element 3 auf der Aufnahme 19 angeordnet ist,
die Aufnahme 19 in Transportrichtung schneller bewegen,
als das Förderelement 29, 29'. Der Abstand
zu dem vorangegangen transportierten Element 2 wird somit
reduziert. Ist der Abstand weit genug reduziert, so wird das scheibenförmige Element 2 auf
dem Förderelement 29, 29' wieder abgesetzt.
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Eine
Vergrößerung des
Abstandes aufeinander folgender Elemente 2, 3 ist
dementsprechend durch Verfahren der Aufnahme 19 mit einer
negativen relativen Geschwindigkeitskomponente bezüglich des
Förderelements 29, 29' möglich.
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Eine
Alternative zur Korrektur des Abstandes besteht darin, die Aufnahme 19 in
Transportrichtung ortsfest zu dem Träger 6 zu machen. Bei
einer ortsfesten Aufnahme 19 entfällt der erste Linearantrieb 12.
Die Korrektur des Abstandes wird durch eine Anpassung der Geschwindigkeit
des Förderelements 29, 29' durchgeführt, während das
scheibenförmige Element 3 durch
die Aufnahme 19 angehoben ist. Dabei ist vorzugsweise die
Zeit, in der das scheibenförmige
Element 3 angehoben ist, für jedes scheibenförmige Element 2, 3 unabhängig von
der durchzuführenden
Lage- und Drehwinkelkorrektur identisch. Damit werden sämtliche
scheibenförmigen
Elemente 2, 3 angehoben und auf dem Förderelement 29, 29' entgegen der
Transportrichtung versetzt. Durch Bestimmung des Zeitpunkts, zu
dem die Hebevorrichtung 18 wieder abgesenkt und damit das
scheibenförmige
Element 2, 3 auf dem Förderelement 29, 29' abgesetzt wird,
lässt sich
dabei der Versatz entgegen der Transportrichtung bestimmen. Voraussetzung
zur Durchführung
einer solchen Abstandskorrektur ist es lediglich, dass beim erstmaligen
Auflegen der scheibenförmigen
Elemente 2, 3 auf das Förderelement 29, 29' ein ausreichender
Abstand zwischen den Elementen 2, 3 eingehalten
wird, um den Versatz der scheibenförmigen Elemente 2, 3 während der
Lage- und Drehwinkelkorrektur durch die Positioniereinrichtung 11 zu
ermöglichen.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Aufnahme 19 kreisförmig ausgeführt, wobei der Durchmesser
der Aufnahme 19 kleiner ist als der Abstand zwischen den
Schnüren
des Förderelements 29, 29'. Der seitliche
Abstand zwischen der Aufnahme 19 und den Schnüren des
Förderelements 29, 29' bestimmt den
seitlichen Versatz, der korrigierbar ist. Grenzen der Lagekorrektur
ergeben sich aus dieser maximalen Verfahrmöglichkeit der Aufnahme 19 seitlich
zu dem Förderelement 29, 29' sowie der Schwerpunktlage
des zu korrigierenden scheibenförmigen Elements 3 bezüglich der
Aufnahme 19. In dem Bewegungsbereich der Aufnahme 19 kann
der Schnurtrieb auch ausgesetzt sein. Der Transport in Förderrichtung
wird dann in dem ausgesetzten Bereich allein durch die Positioniereinrichtung 11 durchgeführt. Durch
unterschiedliche Fördergeschwindigkeiten
der Abschnitte des Schnurtriebs lassen sich die Abstände der
Elemente 2, 3 vor und nach der Positionskorrektur ändern.
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In
der 8 ist noch einmal schematisch der Ablauf des Verfahrens
erläutert.
Zunächst
wird in einem ersten Schritt 55 das scheibenförmige Element in
Richtung auf die Sensoren 25.1 bis 25.8 hin transportiert.
Bei Überstreichen
der Sensoren 25.1 bis 25.8 wird das Eindringen
des scheibenförmigen
Elements 3 in die Erfassungsbereiche 34 der Sensoren 25.1 bis 25.8 zeitlich
erfasst (Schritt 56). Aus den einzelnen Erfassungszeitpunkten
werden Differenzen in Schritt 57 gebildet. Nachfolgend
wird in Schritt 58 aus den ermittelten Differenzen der
Erfassungszeitpunkte die Position des scheibenförmigen Elements 3 relativ
zu dem Förderelement 29, 29' und der Abstand zu
einem vorangegangenen scheibenförmigen
Element 2 ermittelt.
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Nachdem
die relative Position des scheibenförmigen Elements 3 berechnet
ist, erfolgt eine Korrektur des Drehwinkels sowie der Lage des scheibenförmigen Elements 3 auf
dem Förderelement 29, 29'. Hierzu wird
in Schritt 59 zunächst
das scheibenförmige
Element 3 angehoben und anschließend in Schritt 60 gedreht
bzw. versetzt. Zum Versetzen werden die Linearantriebe 12, 13 mit
entsprechenden Korrektursignalen von einer Signalverarbeitungseinheit
beaufschlagt. Das Drehen erfolgt durch einen nicht dargestellten
Antrieb, mit dem die Stange 20 und somit auch die Aufnahme 19,
auf der das scheibenförmige Element 3 aufliegt,
gedreht werden kann. Die Drehwinkelkorrektur ist vorzugsweise von
der Lagekorrektur abgeschlossen.
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Nachdem
die Lagekorrektur bezüglich
des weiterhin fördernden
Förderelements 29, 29' durchgeführt wurde,
wird durch Absenken der Aufnahme 19 das scheibenförmige Element 3 in
seiner korrigierten Position wieder auf dem Förderelement 29, 29' abgesetzt.
Sofern zur seitlichen Lagekorrektur keine Touch-Probe verwendet
wird, wird anschließend
eine Positionskontrolle durchgeführt,
mit der durch die Kontrollsensoren 28, 28' die Ausrichtung
in seitlicher Richtung des scheibenförmigen Elements 3 bezüglich des
Förderelements 29, 29' überprüft wird.
Bei der Überprüfung der
seitlichen Lage der Ränder
des scheibenförmigen
Elements 3 fällt
auch eine eventuelle Verdrehung des scheibenförmigen Elements 3 auf.
Hierzu sind die Kontrollsensoren 28, 28' vorzugsweise
unmittelbar außerhalb
der äußeren Kontur
des scheibenförmigen
Elements 3 angeordnet, so dass bei einer Verdrehung des
scheibenförmigen Elements 3 die
Kontrollsensoren 28, 28' zeitlich versetzt zueinander auslösen.
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Die
vorangegangenen Ausführungen
beziehen sich insbesondere auf Elemente in der beschriebenen quasiquadratischen
Geometrie. Bei Verwendung von exakten Quadraten oder Rechtecken
tritt jedoch der Fall auf, dass beim Transport eines Elements 2, 3 gegenüberliegende
Seitenkanten des Elements im Bereich der Zwischenräume zwischen
zwei benachbarten Sensoren 25.1 bis 25.8 transportiert werden.
Ein Auslösen
von Sensoren erfolgt somit lediglich durch die Vorderkante des jeweiligen
Elements 2, 3, so dass eine exakte Erfassung der
seitlichen Position, wie sie im beschriebenen Ausführungsbeispiel
durch das Vorhandensein der abgerundeten Ecken erfolgt, nicht möglich ist.
Die seitliche Korrektur erfolgt in einem solchen Fall mittels der
bereits beschriebenen Touch-Probe. Ist es aufgrund einer nahezu
mittigen Ausgangsposition des zu korrigierenden Elements nicht möglich, mittels
der Sensoren 25.1 bis 25.8 eine Richtung zur Korrektur
zu bestimmen, so kann beispielsweise durch die Aufnahme 19 zunächst ein
seitlicher Versatz des Elements 2, 3 bewusst herbeigeführt werden,
um anschließend mittels
der Touch-Probe
in bereits beschriebener Weise eine exakte Positionierung zu erreichen.
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In
Abhängigkeit
von den räumlichen
Gegebenheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung
kann es erforderlich sein, die einzelnen Sensoren 25 abweichend
von der in dem einfachen Ausführungsbeispiel
dargestellten linearen Anordnung anordnen zu müssen. Der Versatz der einzelnen
Sensoren 25 in Transportrichtung kann bei der Berechnung
des Drehwinkels mit einem entsprechenden Lauflängenanteil a' berücksichtigt
werden. Ebenso ist eine Abweichung von den konstanten Abständen d auf
andere festgelegte Abstände
(d', d'', ...) zwischen den einzelnen Sensoren
in seitlicher Richtung möglich.
Dies wird bei der Berechnung des Drehwinkels berücksichtigt.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr
sind auch Kombinationen einzelner Merkmale möglich ohne von dem zugrunde
liegenden Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere sind auch
andere Geometrien der Elemente 2, 3 möglich, solange
die genauen Abmessungen bekannt sind.