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Die
vorliegende Maschine betrifft einen automatisierten optischen Prüfstand zur
Qualitätssicherung
von Prüfobjekten
sowie eine Automatisierungsmaschine.
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Die
vorliegende Erfindung befindet sich im Umfeld der Qualitätssicherung
von Prüfgegenständen, wie
z. B. Fertigungsteilen, zu messenden und/oder zu prüfenden Teilen
im Bereich der Automatisierungstechnik. Die vorliegende Erfindung
befindet sich insbesondere im Umfeld berührungsfreier Messgeräte und Apparaturen,
die in oder für
automatisierte Fertigungsmaschinen vorgesehen sind.
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Bei
den Messgeräten
unterscheidet man solche mit berührungsfreien
und berührungsgebundenen
Sensoren, die je nachdem, welche Anwendungen gefordert werden, ihren
Einsatzbereich haben. Als berührungsfreie
Messmethode kann zum Beispiel eine optische Messung zum Einsatz
kommen, z. B. die Videomessung, die Messung mittels Laser oder optischer
Sensoren. Die Videoerfassung ist für die Messung von Kanten vorteilhaft,
während
Laser am besten für
die Messung von Flächen
geeignet sind. Daneben können
natürlich
auch akustische berührungsfreie
Messmethoden, z. B. mittels Ultraschall, oder etwa auch auf Radarwellen,
Mikrowellen, etc. basierende Messmethoden zum Einsatz kommen. Bei
der berührungsgebundenen
Messtechnik kommen z. B. taktile Sensoren zur Konturenmessung zum
Einsatz.
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Für die Messung
werden typischerweise Prüfstände verwendet,
die dazu ausgelegt sind, zu prüfende
Objekte, nachfolgend auch als Prüfobjekte oder
Prüfgegenständen bezeichnet,
vollständig
zu erfassen. Ein solcher Prüfstand
ist ein Gerät oder eine
Vorrichtung, mit dem ein Prüfobjekt
auf seine Eigenschaften reproduzierbar geprüft werden kann. Zu einem Prüfstand gehören neben
den mechanischen Ausführungen
zur Aufnahme und zum Transport des Prüfobjektes auch die entsprechende
Sensorik, um Messwerte protokollieren zu können. Ein wichtiger Einsatzbereich
solcher Prüfstände ist
die Qualitätssicherung
in der Fertigung, bei der ein Prüfobjekt
auf seine Funktionseigenschaften, Dimensionen, Oberflächenbeschaffenheit
und dergleichen hin überprüft wird.
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Die
gefertigten Teile, also die Prüfobjekte, werden
typischerweise in entsprechenden Fertigungswerkzeugen hergestellt.
Diese Prüfobjekte werden
immer komplexer und haben immer engere geforderte Toleranzen. Oft
sind die Dimensionen der Prüfobjekte
auf einem einfachen Messsystem nur schwer zu messen. Bevor es automatisierte
Prüfstände gab,
mussten diese Teile eingespannt und mittels eines Messsystem gemessen
werden, anschließend
zu weiteren Messsystemen gewechselt und weitere Messungen an demselben
Prüfobjekt durchgeführt werden.
Dies ist ausgesprochen ineffizient und zeitraubend und, da ein hoher
Durchsatz hier nicht möglich
war, auch sehr teuer. Heutige automatisierte Prüfstände ermöglichen die Messung eines Prüfobjektes
in situ, d. h. während
dieses Prüfobjekt transportiert
und/oder gehandhabt wird, ohne dass hierfür ein eigener Prozessschritt
erforderlich ist. Das Prüfobjekt
muss also nicht eigens für
die Messung aus dem laufenden Fertigungsprozess entnommen werden,
was insgesamt einen hohen Durchsatz ermöglicht.
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Die
vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik
wird nachfolgend mit Bezug auf einen Prüfstand mit berührungsloser
optischer Messeinrichtung erläutert,
ohne jedoch die Erfindung dahingehend einzuschränken.
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Von
der Firma MAS GmbH wird z. B. ein derartiger optischer halbautomatischer
Prüfstand
für Stichproben-
und Erstmusterprüfung
hergestellt, der unter der Bezeichnung Bü-fix Opto vertrieben wird. 1 der
Zeichnung zeigt schematisch einen Ausschnitt eines solchen bekannten
Prüfstandes
zur Erläuterung
des zugrunde liegenden optischen Messprinzips.
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Die
dort mit Bezugszeichen 1 bezeichnete Prüfstation weist ein Messgerät 2 mit
darin enthaltenem optischen Sensor sowie Transportvorrichtungen 3–5 zum
Transport von zu prüfenden
Objekten 6 auf. Diese Prüfobjekte 6 werden
z. B. aus einem hier nicht dargestellten Behälter entnommen und über ein durch
Walzen 3a angetriebenes Transportband 3 zu dem
optischen Messgerät 2 transportiert.
Auf dem Transportband 3 werden die verschiedenen Prüfobjekte 6 in
einen Messbereich 7 im Bereich des optischen Sensors bzw.
des Messgerätes 2 transportiert. Hinter
der Transportvorrichtung 4 ist eine weitere Transportvorrichtung 5 angeordnet.
Zwischen den in Transportrichtung nacheinander angeordneten jeweils
benachbarten Transportvorrichtungen 3–5 ist ein jeweiliger Übergabebereich 9a, 9b vorgesehen, über welchen
die Prüfobjekte 6 jeweils
vom Transportband 3 an die Transportvorrichtung 4 bzw.
von der Transportvorrichtung 4 an die Transportvorrichtung 5 übergeben
wird. Die Transportvorrichtungen 4, 5 sind als
schiefe Ebene und damit als Kippe ausgebildet, so dass die Prüfobjekte 6 bei
den Transportvorrichtungen über
eine eingestellte Neigung unter Ausnutzung der Schwerkraft entlang
dieser Transportvorrichtungen 4, 5 rutschen können.
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Für eine genaue
Messung der verschiedenen Prüfobjekte 6 ist
allerdings eine reproduzierbare, stets gleichbleibende Lage der
Prüfobjekte 6 im Messbereich
erforderlich, was z. B. durch ein L-förmiges oder zumindest winkelförmiges Querschnittsprofil
der zweiten Transportvorrichtung 4 realisier bar ist (siehe
Detaildarstellung in 1a). Die Messung
erfolgt wie folgt:
Die Prüfobjekte 6 werden
im Wesentlichen durch Schwerkraft in Transportrichtung 8 entlang
dem Messbereich 7 transportiert. Die Prüfobjekte 6 liegen dabei
an beiden Schenkeln 4a, 4b der zweiten Transportvorrichtung 4 an.
Um den Reibwiderstand beim Transport des Prüfobjektes 6 gering
zu halten, ist die Transportvorrichtung 4 derart ausgebildet,
dass ein Schenkel 4a der Transportvorrichtung 4 mit
geringer seitlicher Neigung α,
aber sonst im Wesentlichen waagerecht und der zweite Schenkel 4b im
Wesentlichen senkrecht ausgebildet ist. Für die Messung wird ein Prüfobjekt 6 im Übergabebereich 9a an
die zweite Transportvorrichtung 4 übergeben und im Messbereich 7 an
dem optischen Messgerät 2 vorbeigeführt. Das
optische Messgerät 2 ist
nun in der Lage, das Prüfobjekt
auszumessen.
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Für eine optimale
Messung ist es notwendig, die genaue Position des Prüfobjektes
zu ermitteln, bevor es den Messbereich 7 passiert. Hierzu
sind typischerweise entsprechende Lichtschranken 10 vor dem
optischen Messgerät 2 angeordnet.
Passiert das Prüfobjekt 6 diese
Lichtschranke, wird ein Positionssignal erzeugt. Über die
Transportgeschwindigkeit des Prüfobjektes
und über
den Zeitpunkt, bei dem das Prüfobjekt 2 die
Lichtschranke 10 passiert, kann dann stets die genaue Position
des Prüfobjektes 6 ermittelt
werden. Auf diese Weise ist es möglich,
dass das Messgerät 2 eine
Messung des Prüfobjektes
exakt dann vornimmt, wenn dieses Prüfobjekt 6 den Messbereich 7 passiert,
so dass ein relativ großer
Durchsatz möglich
ist.
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Das
vorstehend beschriebene Messprinzip geht davon aus, dass die Prüfobjekte 6 auf
der zweiten Transportvorrichtung 4 jeweils exakt dieselbe
Geschwindigkeit aufweisen. Im Idealfall kann man von dieser Vorgabe
auch ausgehen, da diese Prüfobjekte jeweils
identisch ausgebildet sind und damit bei gleichen Umgebungsbedingungen
jeweils die exakte Fallgeschwindigkeit auf der als Kippe ausgebildeten Transportvorrichtung 4 entwickeln.
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Problematisch
ist allerdings, dass diese Prüfobjekte 6 typischerweise
eine fertigungsbedingt ölige,
partikelbehaftete oder sonstwie verschmutzte Oberfläche aufweisen,
insbesondere dann, wenn sie aus einem Container entnommen werden,
in dem eine Vielzahl solcher Prüfobjekte 6 vorhanden
sind. Werden in der oben beschriebenen Weise eine große Vielzahl
solcher Prüfobjekte 6 fortwährend über die Transportvorrichtung 4 transportiert,
dann verschmutzt diese zunehmend mit der Folge, dass bedingt durch
die veränderte
Oberflächenbeschaffenheit
sich auch dessen Reibwiderstand ändert,
was unmittelbar auch zu einer Veränderung der Fallgeschwindigkeit
der Prüfobjekte 6 führt. Dadurch
ist es allerdings nicht mehr möglich,
die exakte Position dieses Prüfobjektes
zu ermitteln, um die Messung durchzuführen. Um nun dennoch eine entsprechende
Messung durchführen
zu können,
muss für
das Messfenster, innerhalb dem die Messung durchgeführt wird,
eine gewisse Toleranz vorgesehen werden, die den geänderten
Umständen,
wie z. B. dem durch die Verschmutzung geänderten Reibungswiderstand,
Rechnung trägt.
Durch die Vergrößerung des
Messfensters geht allerdings unmittelbar auch eine Reduzierung des
Durchsatzes bei der Messung einher.
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Wird
bei der Messung ein Prüfobjekt
als ordnungsgemäß evaluiert,
dann kann es über
die Transportvorrichtung 5 abtransportiert werden. Im anderen Fall,
d. h. bei einem nicht ordnungsgemäßen Prüfobjekt muss dieses durch die
Transportvorrichtung 5 aussortiert werden. Da auch diese
Transportvorrichtung 5 einer Verschmutzung unterworfen
ist und darüber
hinaus hier eine noch größere Wegstrecke
absolviert werden musste, ist hier eine Abweichung der berechneten
Position des Prüfobjektes 6 gegenüber der
tatsächlichen
Position noch größer, was
das Aussortieren nicht ordnungsgemäßer Prüfobjekte signifikant erschwert.
Um zu verhindern, dass als nicht ordnungsgemäß beurteilte Prüfobjekte
fälschlicherweise nicht
aussortiert werden, muss das Beurteilungsfenster hierfür noch größer dimensioniert
werden, was wiederum den zu erreichenden Durchsatz weiter verringert.
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Erschwerend
kommt hinzu, dass bedingt durch eine sehr starke Verschmutzung im
Bereich der Transportvorrichtungen 4, 5 die Prüfobjekte
nicht mehr die vorgesehene Position aufweisen können, sondern z. B. schräg oder schief
transportiert werden. Dadurch wird zudem eine Messung des Prüfobjektes
erschwert, wenn nicht sogar unmöglich.
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Zur
Beseitigung der oben beschriebenen Problematik muss entweder der
Durchsatz der zu prüfenden
Objekte 6 soweit verringert werden, dass eine sichere Messung
möglich
ist. Dies ist durch eine entsprechende Verringerung der Transportgeschwindigkeit
realisierbar. Zusätzlich
oder alternativ wäre auch
denkbar, den Prüfstand
regelmäßig zu warten und
im Rahmen dieser Wartung die Transportvorrichtungen 4, 5 z.
B. zu reinigen oder auszutauschen. Fr diese Wartung ist meist ein
Ausschalten des entsprechenden Prüfstandes erforderlich, sodass
bedingt durch diese Ausfallzeiten des Prüfstandes ebenfalls eine geringere
Anzahl an Prüfobjekten
gemessen werden kann.
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Vor
diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
darin, eine möglichst
einfache Möglichkeit
zur reproduzierbaren Prüfung
von Prüfobjekten
bereitzustellen, die einen sehr hohen Durchsatz ermöglicht und
nichtsdestotrotz eine hohe Verlässlichkeit
der Prüfung
gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch einen Prüfstand
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch eine Automatisierungsmaschine
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 38 gelöst.
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Demgemäß ist vorgesehen:
Ein
automatisierter optischer Prüfstand
zur Qualitätssicherung
von Prüfobjekten,
mit einer optischen Messstation, die zumindest eine optische Sensoreinrichtung
aufweist, welche dazu ausgelegt ist, zu prüfende Prüfobjekte optisch zu erfassen,
mit einer Transportvorrichtung zur Aufnahme und zum Transport von
Prüfgegenständen, enthaltend:
- – eine
erste und eine zwei Walze, wobei zumindest eine der Walzen durch
eine Antriebseinrichtung antreibbar ist,
- – ein
zumindest teilweise transparentes Transportband zum verrutschfreien
Transport von zu prüfenden
Prüfgegenständen an
der optischen Messstation vorbei.
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Eine
Automatisierungsmaschine, insbesondere automatisierte Sortiermaschine,
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- – mit
einer Zuführeinrichtung,
- – mit
einer Abführeinrichtung,
- – mit
einem Prüfstand
nach einem der vorherigen Ansprüche,
der zwischen der Zuführeinrichtung und
der Abführeinrichtung
derart angeordnet sind, dass zu prüfende Prüfobjekte dem Prüfstand über die
Zuführeinrichtung
zuführbar
sind und dass die in dem Prüfstand
geprüften
Prüfobjekte über die Abführeinrichtung
weitertransportierbar sind.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin,
einen Prüfstand
zur optischen Messung von Prüfobjekten
mit einer Transportvorrichtung zum Transport der zu prüfenden Prüfobjekte
auszustatten, die zumindest teilweise transparent, also zumindest
teilweise lichtdurchlässig
ist. Die auf dem Transportband platzierten Prüfobjekte oder die durch das
Transportband transportierten Prüfobjekte
können
so durch eine optische Messeinrichtung auch dann gemessen und überprüft werden, wenn
die Prüfobjekte
zumindest teilweise durch dieses Transportband abgedeckt oder überdeckt
sind. Indem dieses Transportband zumindest teilweise und vorzugsweise
vollständig
transparent ausgebildet ist, lässt
es das Licht für
die optische Messung durch, sodass trotz der zumindest teilweisen
Abdeckung durch das Transportband eine exakte Messung des Prüfgegenstandes
möglich
ist. In völliger
Abkehr zu bisherigen Lösungen
für solche
Prüfstände erhält man damit
einen zusätzlichen
Freiheitsgrad bei der Messung der Prüfgegenstände. Die Platzierung der optischen Messeinrichtung
muss nun nicht mehr unter Berücksichtigung
der Lage des Transportbandes und der Form der darauf befindlichen
Prüfgegenstände gewählt werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den weiteren Unteransprüchen
und aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren der Zeichnung.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung weist die optische Messstation eine
Licht emittierende Einrichtung auf. Mittels dieser Licht emittierenden
Einrichtung kann Licht mit zumindest einer vorgegebenen Wellenlänge zu dem
Prüfobjekt
ausgesendet werden. Mittels Lichtinterferenz und/oder durch Reflektion
des ausgesendeten Lichts an dem Prüfobjekt lässt sich dann dieses Prüfobjekt
durch die Sensoreinrichtung erfassen. Als Licht emittierende Einrichtung kann
eine her kömmliche
Lichtquelle verwendet werden oder etwa auch eine beispielsweise
lediglich Ultraviolett- oder Infrarot-Licht aussendende Einrichtung.
Darüber
hinaus lassen sich durch geeignete Filter natürlich auch beliebig vorgegebene
Lichtwellenlängen
einstellen.
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In
einer typischen Ausgestaltung ist die Sensoreinrichtung im Bereich
zwischen der ersten und der zweiten Walze angeordnet und horizontal
von dem Transportband beabstandet. Auf diese Weise lässt sich
ein auf dem Transportband befördertes Prüfobjekt
durch die Sensoreinrichtung relativ gut erfassen. Diese Sensoreinrichtung
kann vorteilhafterweise an einer beliebigen Stelle bezogen auf das Transportband
angeordnet sein. Typischerweise ist die Sensoreinrichtung lateral
bezogen auf das Transportband angeordnet und vorzugsweise von diesem beabstandet.
Besonders bevorzugt ist es allerdings, wenn die Sensoreinrichtung
horizontal über
dem Transportband angeordnet ist, sodass es die auf dem Transportband
befindlichen Prüfgegenstände direkt von
oben prüfen
bzw. messen kann. In gleicher Weise kann auch die Licht emittierende
Einrichtung an einer beliebigen Stelle bezogen auf das Transportband angeordnet
sein, d. h. lateral oder horizontal davon beabstandet. Denkbar wäre auch
eine schräge
Anordnung der Lichtquelle, um vorzugsweise mehrere Seiten gut ausleuchten
zu können.
Besonders bevorzugt ist es natürlich,
wenn eine Vielzahl solcher Licht emittierenden Einrichtungen an
verschiedenen Stellen angeordnet sind, um eine gleichmäßige Ausleuchtung
des Prüfobjektes
von allen Seiten zu gewährleisten.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zwei
Sensoreinrichtungen vorgesehen. Dabei kann z. B. eine erste Sensoreinrichtung
bezogen auf das Transportband lateral angeordnet und z. B. von diesem
beabstandet sein und eine zweite Sensoreinrichtung kann bezogen
auf das Trans portband horizontal angeordnet und z. B. von diesem
beabstandet sein und z. B. über
dem Transportband angeordnet sein. Dies ermöglicht die Prüfung bzw.
Messung des Prüfgegenstandes
von zwei verschiedenen Seiten, sodass auf diese Weise der Prüfgegenstand
noch effektiver und verlässlicher ausgemessen
werden kann. Darüber
hinaus wäre
es auch denkbar, weitere Sensoreinrichtungen vorzusehen und derart
zu platzieren, um die Prüfgegenstände entsprechend
auszuwerten. Diese weiteren Sensoreinrichtungen können dann
bezogen auf die ersten zwei Sensoreinrichtungen an einer anderen
Stelle angeordnet sein, um den Prüfgegenstand von einer anderen
Seite her zu messen. Darüber
hinaus wäre
allerdings auch denkbar, durch die Bereitstellung zumindest einer
zweiten Sensoreinrichtung eine Redundanz bei der Prüfung bereitzustellen.
Auf diese Weise wäre
es möglich,
einen Prüfgegenstand durch
eine erste Sensoreinrichtung zu prüfen und das Ergebnis dieser
Prüfung
durch eine zweite Sensoreinrichtung, die den Prüfgegenstand von derselben Seite
und damit von derselben Ansicht her prüft, nochmals zu überprüfen. Auf
diese Weise lassen sich hochgenaue Messungen und Aussagen der zu
prüfenden
Gegenstände
anfertigen. Darüber
hinaus wäre
in diesem Zusammenhang auch eine Mittelwertbildung aus den mehreren
Messergebnissen denkbar, um dadurch noch verlässlichere Ergebnisse zu erhalten.
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Bevorzugt
weist die Messstation eine Einrichtung zur Videoaufnahme und Bildvermessung auf,
welche eine Messung der Prüfobjekte
auf der Basis des Prinzips der Lichtinterferenz durchführt.
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Zusätzlich oder
alternativ wäre
auch denkbar, wenn die Messstation einen Laser mit einer vorgegebenen
Wellenlänge
aufweist und wenn die Sensoreinrichtung zur Messung der Prüfobjekte
mindestens eine auf diese vorgegebenen Wellenlänge des Lasers sensitive Sensoreinrichtung
aufweist. Beispielsweise kann der Laser als Infrarotlicht emittierende
Laser ausgebildet sein. In diesem Falle sollten die Sensoreinrichtungen
zumindest sensitiv auf Infrarotlicht sein.
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Die
Sensoreinrichtung kann z. B. einen optischen Sensor aufweisen. Solche
optischen Sensoren oder auch optoelektronische Sensoren haben die Aufgabe,
optische Informationen in elektrisch auswertbare Signale umzuwandeln.
Die meisten optischen Sensoren sind dazu ausgelegt, sichtbares Licht,
Infrarotstrahlung, ultraviolettes Licht oder dergleichen zu verarbeiten.
Grundlage dieser optischen Sensoren ist die Wandlung der Signale
durch quantenmechanische Effekte von Licht, dem so genannten Fotoeffekt.
Bekannte optische Sensoren sind z. B. Fotozellen, Fotodioden, Fototransistoren, CMOS-Sensoren,
CCD-Sensoren, Barcodescanner und dergleichen. Viele dieser optischen
Sensoreinrichtungen weisen eine z. B. integrierte Lichtquelle auf,
beispielsweise einen Laser mit einer speziellen Wellenlänge, die
dann zur Ausmessung des jeweiligen Prüfgegenstandes verwendet wird.
Die Auswertung dieser zurückreflektierten
Lichtstrahlen erfolgt dann in den optischen Sensoren.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Transportband
als zumindest teilweise und vorzugsweise vollständig elastisches Band ausgebildet
und lässt
sich auf diese Weise sehr gut auf die Walzen derart spannen, dass
aufgrund der Elastizität
des Transportbandes ein minimaler Durchhang des Transportbandes
gewährleistet
ist. Ein solcher minimaler Durchhang ist im Allgemeinen zu bevorzugen,
um eine weitgehend lineare Bewegung des Transportbandes und damit
der auf dem Transportband befindlichen Prüfgegenstände gewährleisten zu können. Darüber hinaus
ist durch eine Verringerung dieses Durchhanges auch gewährleistet,
dass bei sehr schnellen Bewegungen des Transportbandes typischerweise
entstehende Längswellen
effektiv unterdrückt
oder zumindest verringert werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist das Transportband
einen V-förmigen
oder U-förmigen
Querschnitt auf, wobei diese U-Form bzw. V-Form nach oben hin geöffnet ist.
Die Prüfgegenstände können auf
das Transportband so gelegt werden, dass ein seitliches Verrutschen
durch die U- bzw.
V-Form des Transportbandes verhindert wird, da diese gewissermaßen als
seitliche Führung
fungieren. Die Prüfgegenstände werden
sich in diesem Falle schwerkraftbedingt stets an der tiefsten Stelle des
U-förmigen
bzw. V-förmigen
Transportbandes anordnen. Damit ist in sehr einfacher, jedoch nichts desto
trotz sehr vorteilhafter Art und Weise eine Zwangspositionierung
des Prüfgegenstandes
durch die Form des Transportbandes gewährleistet. Darüber hinaus
wäre es
auch denkbar, wenn das Transportband als zwei im Querschnitt keilförmig verlaufende
Bänder
ausgebildet ist.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Transportband gerippt ausgebildet.
Das Transportband weist dabei vorzugsweise Querrippen auf, die quer
zur Bewegungsrichtung des Transportbandes auf der Oberfläche des
Transportbandes vorgesehen sind, auf der auch die zu befördernden
und zu prüfenden
Prüfgegenstände platziert
sind. Durch die Querrippen wird verhindert, dass sich die Prüfgegenstände während des
Transportes z. B. durch Trägheitskräfte bei
sehr hohen Transportgeschwindigkeiten des Transportbandes in Längsrichtung
bewegen können.
Zusätzlich
oder alternativ wäre
natürlich
auch denkbar, wenn diese Rippen längs der Bewegungsrichtung angeordnet
sind, um damit ein seitliches Verrutschen der Prüfgegenstände auf dem Transportband während des
Transportes zu vermeiden. Diese Längsrippen verhindern, dass
die Prüfgegenstände während des
Transportes über
eine seitliche Kante des Transportbandes seitlich von diesem herunterfallen.
Vor teilhaft wäre
darüber
hinaus auch, wenn diese Rippen gewissermaßen pfeilförmig angeschrägt bezogen
auf die Bewegungsrichtung des Transportbandes ausgerichtet sind.
Damit wird sowohl eine unerwünschte
seitliche Bewegung als auch eine unerwünschte Längsbewegung des Prüfgegenstandes
auf dem Transportband verhindert. Solche unerwünschten Bewegungen können z.
B. durch Trägheitskräfte entstehen,
wenn das Transportband sehr schnell bewegt wird und der mit diesem
Transportband transportierte Prüfgegenstand
im Vergleich zu der Transportgeschwindigkeit eine andere, z. B. geringere
Geschwindigkeit aufweist. Neben der gerippten Ausbildung des Transportbandes
kann diese Funktion auch durch entsprechende Wellen oder Noppen
des Transportbandes realisiert werden.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Transportband als Segmentband
ausgebildet. Das Transportband weist somit eine Vielzahl von Segmenten
auf, die miteinander verbunden sind, beispielsweise über entsprechende
Verbindungsmittel. Solche Verbindungsmittel können zum Beispiel Verschlüsse sein,
zum Beispiel Klettverschlüsse,
Klammern, Haken und dergleichen. Der besondere Vorteil besteht darin,
dass diese Verbindungsmittel wieder lösbar sind, so dass damit die
verschiedenen Segmente des Transportbandes austauschbar sind. Das Transportband
lässt sich
damit in seiner Länge
beliebig verkleinern und/oder vergrößern. Darüber hinaus lassen sich auch
defekte oder fehlerhafte Segmente durch Neuwertige ersetzen, ohne
dass das gesamte Transportband entsorgt werden müsste. Darüber hinaus wäre es auch
denkbar, wenn die verschiedenen Segmente über irreversible Verbindungsmittel
miteinander verbunden sind, beispielsweise über eine Klebeverbindung, Naht
und dergleichen. Zwar sind dann die einzelnen Segmente nicht mehr
voneinander lösbar,
ohne das Transportband zu zerstören,
jedoch gewährt
diese Art der Verbindungsmittel im Allgemeinen eine festere, stabilere
Verbindung.
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In
einer typischen Ausgestaltung ist das Transportband als Gliederkettenband
mit einer Vielzahl aneinander befestigter und miteinander verbundener
Gliederelemente ausgebildet. Auch hier lassen sich einzelne Gliederelemente
austauschen und wieder ersetzen.
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Zur
Gewährleistung
der Elastizität
des Transportbandes wird es hier ausreichen, wenn lediglich einzelne
dieser Glieder bzw. Segmente elastisch ausgebildet sind und die übrigen Glieder
bzw. Segmente nicht elastisch sind. Denkbar wäre zum Beispiel auch, wenn
lediglich die Glieder und/oder lediglich die Verbindungsmittel elastisch
ausgebildet sind.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist das Transportband
ein Material auf, welches Licht brechungsfrei zumindest teilweise
und vorzugsweise vollständig
durchlässt.
Vorzugsweise ist das Material durchlässig für die zumindest eine Lichtwellenlänge, welche
für die
optische Messung in der Messstation benötigt wird.
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Vorzugsweise
ist dieses Material ein elastisches Glas, ein Plexiglas, Kautschuk
und/oder ein Polymer (Kunststoff). Ein Glas ist im Allgemeinen ein amorpher,
nichtkristalliner Feststoff, der häufig auch als gefrorene Schmelze
bezeichnet wird. Es gibt eine Vielzahl verschiedener Gläser, die
sich durch ihre Eigenschaft, wie z. B. Härte, Farbe und dergleichen, unterscheiden.
Der Hauptbestandteil von Glas ist Siliziumdioxid. Je nach Beimengung
verschiedener Stoffe können
dabei die Eigenschaften des Glases, beispielsweise der Schmelzpunkt,
die Brechzahl, die Lichtabsorbierung, thermische und elektrische
Eigenschaften, Bruchfestigkeit und dergleichen eingestellt werden.
Die meisten Glassorten werden mit weiteren Zusatzstoffen hergestellt,
um bestimmte Eigenschaften des Glases, wie z. B. dessen Elastizität, zu beeinflussen.
Unter einem Plexiglas ist ein synthetischer, glas ähnlicher,
thermoplastischer Kunststoff zu verstehen, der auch als PMMA (Polymethylmethacrylat,
Acrylglas, Plexiglas, Limacryl und dergleichen) bezeichnet wird.
Auch hier können
durch Beimengung so genannter Weichmacher die Elastizität dieser
Plexiglaswerkstoffe beeinflusst werden.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Transportband derart ausgebildet,
dass ein darauf beförderter
Prüfgegenstand
dort verrutschfrei platziert ist. Insbesondere ist es auch vorteilhaft,
wenn ein auf dem Transportband beförderter Prüfgegenstand auch torsionsfrei
auf dem Transportband transportiert wird. Auf diese Weise ist es
möglich,
dass selbst eine sehr starke Verschmutzung des Prüfgegenstandes
und/oder des Transportbandes keinerlei Auswirkungen auf die Messung
sowie das für
die Messung erforderliche Messfenster hat, da auch in solchen Fällen der
Prüfgegenstand
stets an einer exakt vorher bestimmbaren Stelle gemessen werden kann.
Zumindest haben diese Verschmutzungen keinerlei Einfluss mehr auf
die Transportgeschwindigkeit sowohl des Transportbandes als auch
des darauf platzierten Prüfgegenstandes.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Walzen eine Positioniereinrichtung
auf, die der Aufnahme des Transportbandes dienen. Auf diese Weise
liegt das Transportband im Betrieb, d. h. bei angetriebenen Walzen,
mittels der Positioniereinrichtung sowohl seitlich als auch längs verrutschfrei
auf den Walzen auf.
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Vorzugsweise
ist die Positioniereinrichtung als zumindest eine umfangs einer
jeweiligen Walze vorgesehene Ausnehmung ausgebildet. Dabei entspricht
die Form dieser Ausnehmung im Wesentlichen der Form des Transportbandes.
Insbesondere kann diese Ausnehmung beispielsweise als Rille oder
als Nut, die umfangs einer jeweiligen Walze vorgesehen ist, ausgebildet
sein. Der besondere Vorteil dieser Positioniereinrichtung besteht
darin, wie der Name ”Positioniereinrichtung” schon
sagt, dass das Transportband dadurch nicht mehr in seitlicher Richtung
bewegbar ist und damit auf der Walze axial positioniert ist.
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In
einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung ist zumindest eine Antriebsvorrichtung
vorgesehen, die zum Antreiben mit zumindest einer der Walzen gekoppelt
ist. Diese Antriebsvorrichtung ist dazu ausgebildet, über die
zumindest eine Walze das Transportband mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit,
die vorzugsweise konstant ist, zu bewegen. Vorzugsweise ist dabei
die über
die Walze vorgegebene Geschwindigkeit des Transportbandes einstellbar.
Insbesondere ist das Transportband dabei derart zwischen den Walzen
gespannt, dass ein auf dem Transportband verrutschfrei platzierter
Prüfgegenstand
im Betrieb, d. h. bei dem die zumindest eine Walze und damit das
von der Walze angetriebene Transportband von der Antriebseinrichtung
angetrieben ist, für
eine optische Messung des Prüfgegenstandes
eine lineare Bewegung an der optischen Sensoreinrichtung vorbei
von der ersten Walze zu der zweiten Walze durchführt. Unter einer linearen Bewegung
sei hier eine Bewegung auf dem Transportband weitgehend ohne Durchhang
zu verstehen. Damit ist das Transportband dazu ausgelegt, den zu prüfenden bzw.
zu messenden Prüfgegenstand
entlang einer Messstrecke, die durch die optische Sensoreinrichtung
definiert ist, zu befördern.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind beide Walzen über die
Antriebsvorrichtung antreibbar. Im Falle, dass das Transportband
durch zwei Walzen angetrieben wird, besteht immer die Möglichkeit,
dass eine dieser Walzen geringfügig schneller
ist als die andere Walze. Dies hätte
ohne eine Synchronisationsvorrichtung den Nachteil, dass dadurch
ein Durchrutschen des Transportbandes, beispielsweise bei der schneller
angetriebenen Walze, möglich
ist. Um dies zu verhindern, ist eine Synchronisationsvorrichtung
vorgesehen, die sicherstellt, dass beide Walzen mit exakt derselben
Winkelgeschwindigkeit angetrieben werden. Ein Durchrutschen des
Transportbandes auf den Walzen ist dadurch nicht mehr möglich.
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Die
Walzen lassen sich vorzugsweise über die
Antriebsvorrichtung direkt antreiben. Ein solcher direkter Antrieb
der Walzen erfolgt zum Beispiel über die
Achse der Walzen oder über
eine Kupplung, die an den Achsen der Walze eingreift. Darüber hinaus wäre auch
denkbar, wenn die Walzen über
die Antriebsvorrichtung mittels eines Keilriemens angetrieben werden.
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Vorzugsweise
weist die Antriebsvorrichtung einen Schrittmotor oder einen Getriebemotor
auf, dessen Umdrehungsgeschwindigkeit über die Steuereinrichtung sehr
exakt einstellbar ist und der insbesondere in der Lage ist, eine
konstante Geschwindigkeit, also ohne große Schwankungen, bereitzustellen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Transportgeschwindigkeit
des Transportbandes über die
Antriebsvorrichtung derart einstellbar, dass bei einer Messzeit
von 50–240
ms ein Durchsatz der zu prüfenden
Prüfobjekte
im Bereich von 200–400
pro Stunde realisierbar ist. Denkbar wäre natürlich auch ein höherer Durchsatz,
sofern z. B. insbesondere die Messzeit noch weiter verringert wird.
Die Messzeit hängt
dabei im Wesentlichen von der Art und Weise des Transportes und
der Messstation und insbesondere von der Form und Größe des Prüfobjektes
ab.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist eine Spannvorrichtung
vorgesehen, die in das Transportband schwenkbar ist und die in Eingriff mit
dem Transportband derart ge bracht werden kann, dass durch den Eingriff
der Spannvorrichtung mit dem Transportband eine vorgegebene Spannung des
Transportbandes einstellbar ist. Wesentlich für diese Funktionalität ist, dass
das Transportband zumindest teilweise elastisch ausgebildet ist.
Auf diese Weise lässt
sich eine gewünschte
Spannung des Transportbandes sehr einfach einstellen und/oder auch
nachjustieren, um dadurch im Betrieb des Transportbandes einen möglichst
geringen Durchhang zu ermöglichen.
Darüber
hinaus ist damit das Spannen des Transportbandes auch sehr einfach
realisierbar. Darüber
hinaus lässt
sich das Transportband natürlich
auch auf andere Weise spannen, beispielsweise ein gegeneinander
Verschieben der Walzen.
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In
einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung ist eine Hebevorrichtung
vorgesehen, die zwischen das umlaufende Transportband schwenkbar ist.
Diese Hebevorrichtung kann derart in Eingriff mit dem Transportband
gebracht werden, dass durch den Eingriff dieser Hebevorrichtung
mit dem Transportband ein oberer Teil des umlaufenden Transportbandes
mittels dieser Hebevorrichtung von innen anhebbar ist. Auf diese
Weise lassen sich die auf dem Transportband befindlichen Prüfobjekte
bei Bedarf etwas anheben und ggf. auch handhaben. Darüber hinaus
ist es auch möglich,
diese Prüfobjekte
im angehobenen Zustand beispielsweise mittels der optischen Sensorvorrichtung
besser ausmessen zu können,
da dadurch z. B. der Einfluss des Transportbandes, auch wenn dieses
zumindest teilweise transparent ist, hier nahezu vollständig eliminiert
wird.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Wendevorrichtung vorgesehen,
mittels der ein auf dem Transportband platziertes Prüfobjekt
in seiner lateralen und/oder vertikalen Position veränderbar und/oder
gedreht werden kann. Es handelt sich hierbei um eine Handhabungsvorrichtung,
die es ermögli chen
soll, z. B. ein Prüfobjekt
von verschiedenen Seiten begutachten und messen zu können. Dies
ist insbesondere von Vorteil, wenn lediglich eine einzige Sensoreinrichtung
vorhanden ist, die somit ein Prüfobjekt
lediglich von einer Seite her überprüft. Besonders
vorteilhaft ist eine solche Wendevorrichtung, wenn das jeweilige
Prüfobjekt
z. B. kein gedrehtes Teil ist, sondern ein mehr oder weniger unregelmäßig geformter
Gegenstand. Mittels dieser Wendevorrichtung ist es dann möglich, diesen
Gegenstand in eine oder auch mehrere vorgegebene Positionen zu bringen.
-
Eine
ebenfalls bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht
eine steuerbare Selektiereinrichtung vor. Diese Selektiereinrichtung
ist z. B. im Bereich der zweiten Walze angeordnet, d. h. in Transportrichtung
hinter der ersten Walze. Diese zweite Walze bezeichnet den Bereich,
bei dem die Prüfobjekte
von der Prüfstation
entnehmbar sind.
-
Vorzugsweise
umfasst diese Selektiereinrichtung eine schwenkbare Klappe, Weiche
und/oder einen entsprechenden Schieber. Diese Selektiereinrichtung
ist z. B. auf einem Entnahmefach, welches in Transportrichtung hinter
dem Transportband angeordnet ist, vorgesehen. Diese Selektiereinrichtung dient
dem Zweck, die im Rahmen der Prüfung
der Prüfobjekte
als ordnungsgemäße, nicht
fehlerhaft eingestufte Prüfobjekte
von den jeweils nicht ordnungsgemäßen, fehlerhaften Prüfobjekten
zu unterscheiden und die fehlerhaften Prüfobjekte z. B. auszusortieren
oder zumindest zu selektieren.
-
Eine
solche steuerbare Selektiereinrichtung kann z. B. als steuerbare
Luftdüse
ausgebildet sein, die dazu ausgelegt ist, ein auf dem Transportband platziertes
Prüfobjekt
wegzublasen. Darüber
hinaus kann zusätzlich
oder alternativ auch eine steuerbare Luftdüse vorgesehen sein, die ein
im Bereich des Entnahmefaches hinter der zweiten Walze vorgesehenes
Prüfobjekt
wegbläst.
-
In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Vielzahl von Werkstückhalterungen
vorgesehen, die jeweils der Aufnahme zumindest eines Prüfobjektes dienen
und die mit dem Transportband gekoppelt sind. Die Prüfobjekte
werden in diesem Falle nicht mehr von dem Transportband selbst,
sondern von einem an diesem Transportband befestigten oder mit diesem
gekoppelten Werkstückhalter
gehalten und damit transportiert. Der besondere Vorteil besteht hier
darin, dass mittels dieser Werkstückhalterungen eine noch bessere
Fixierung und Positionierung der zu prüfenden Prüfobjekte gewährleistet
ist. Der besondere Vorteil besteht hier darin, dass bei entsprechender
Ausgestaltung dieser Werkstückhalterungen die
Anforderungen an das Transportband hinsichtlich der Transparenz
nicht mehr so hoch gesetzt werden müssen, da zum Beispiel mittels
einer entsprechend abgewinkelten Werkstückhalterung das Prüfobjekt zum
Beispiel nicht mehr von dem Transportband abgedeckt wird. Vorteilhaft
wäre es
in diesem Zusammenhang auch, wenn statt des Transportbandes zusätzlich oder
alternativ diese Werkstückhalterungen aus
einem entsprechend transparenten Material bestehen. Der besondere
Vorteil einer solchen Ausgestaltung besteht darin, dass die Werkstückhalterungen
transparent ausgebildet werden können,
wohingegen das Transportband die elastische Funktionalität innehat,
so dass hier eine Trennung zwischen der elastischen und der transparenten
Funktion realisiert werden kann.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die Werkstückhalterungen
als vorzugsweise von dem Transportband lösbare Halterungen ausgebildet.
Zum Beispiel können
diese Werkstückhalterungen
im Falle eines als Gliederkette ausgebildeten Transportband in die
entsprechenden seitlichen Gliederelemente der Gliederkette eingesteckt
sein. Darüber hinaus
könnten
hier auch sämtliche
lösbaren oder
nicht lösbaren
Verbindungen zwischen Werkstückhalterung
und Transportband so realisiert sein, wie sie zum Beispiel bereits
oben in Bezug auf die lösbaren
oder nicht lösbaren
Verbindungen der verschiedenen Segmente eines Transportbandes beschrieben
wurden. Diese Werkstückhalterungen
können
zum Beispiel als löffelförmige, spangenförmige, U-förmige und/oder
zangenförmige
Teile zur Aufnahme oder zum Halten der Prüfobjekte ausgebildet sein.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die Werkstückhalterungen
einstückiger
Bestandteil des Transportbandes. Diese Werkstückhalterung kann zum Beispiel
als quer zur Transportrichtung lateral abstehende, gabelförmige oder
U-förmige Ausformungen
des Transportbandes ausgebildet sein.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist zumindest eine Lichtschranke
vorgesehen. Diese Lichtschranke ist derart im Bereich des Transportbandes
angeordnet, um ein einem Prüfobjekt
zugeordnetes Positionssignal zu erzeugen, sofern dieses Prüfobjekt
die Lichtschranke passiert. Dieses Positionssignal ist typischerweise
ein Steuersignal oder ein Steuer-Flag, der den Zeitpunkt anzeigt,
bei dem das Prüfobjekt
die Lichtschranke passiert. Darüber hinaus
kann hier auch ein Echtzeitsignal vorgesehen sein, um die mit dem
Passieren der Lichtschranke zusammenhängende Bewegung des Prüfobjektes nachvollziehen
zu können.
-
Vorzugsweise
ist die Lichtschranke im Bereich der ersten Walze und/oder bezogen
auf die Transportrichtung im Bereich unmittelbar vor der Sensoreinrichtung
angeordnet. Die erste Walze bezeichnet dabei den Bereich, bei dem
die Prüfobjekte der
Prüfstation
zugeführt
werden. Hintergrund hierfür ist,
dass die Prüfobjekte
natürlich
zunächst
die Lichtschranke durchlaufen müssen,
bevor sie in einem eigens für
dieses Prüfobjekt
vorgesehenen Zeitfenster die Sensoreinrichtung passieren, um über die
Sensoreinrichtung gemessen bzw. geprüft zu werden. Zusätzlich oder
alternativ wäre
es naturlich auch denkbar, eine weitere Lichtschranke in einen Bereich
anzuordnen, nachdem ein jeweiliges Prüfobjekt die Sensoreinrichtung
passiert hat. Dies hat Überprüfungsfunktion
und zusätzlich
Redundanzfunktion, um auch nach dem Messen bzw. Prüfen eines
Prüfobjektes
die genaue Position dieses Prüfobjektes
bestimmen zu können
und um so z. B. eine Korrektur der Messung durchzuführen. Darüber hinaus
können diese
Informationen auch verwendet werden, um einen nach der Messung vorgenommenen
Selektionsprozess, bei dem ordnungsgemäße Prüfobjekte von fehlerhaften Prüfobjekten
selektiert werden, zu steuern.
-
In
einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung ist eine Steuereinrichtung
vorgesehen, die die Antriebsvorrichtung, die Sensoreinrichtung,
die Lichtschranke und/oder die Selektiereinrichtung steuert. Diese
Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, aus der Geschwindigkeit des
Transportbandes und dem Positionssignal fortwährend die exakte Position des
sich mit dem Transportband bewegenden Prüfobjekts zu bestimmen. Dieses
Positionssignal erhält
die Steuereinrichtung z. B. dabei unmittelbar von der Lichtschranke.
Die Geschwindigkeit des Transportbandes kann z. B. durch eigens
dafür vorgesehene
Geschwindigkeitssensoren, die z. B. ebenfalls in Form von Lichtschranken
realisiert sind, gemessen werden. Typischerweise wird diese Geschwindigkeit
des Transportbandes über
die Steuereinrichtung direkt gesteuert, indem z. B. die Antriebsvorrichtung
entsprechend gesteuert wird.
-
Vorzugsweise
handelt es sich bei den zu prüfenden
Prüfobjekten
um Drehteile. Darüber
hinaus lassen sich über
den erfindungsgemäßen Prüfstand natürlich auch
beliebig andere Prüfobjekte
messen, wobei in diesem Falle diese Prüfobjekte dann, insbesondere
wenn es sich um keine rotationssymmetrischen Prüfobjekte handelt, mehrere Sensorvorrichtungen
bereitgestellt werden müssen,
um die Prüfobjekte
von verschiedenen Seiten her zu begutachten. Darüber hinaus ist in diesem Zusammenhang
auch die Anwendung einer Wendeeinrichtung zur Handhabung eines Prüfobjektes
vorteilhaft, um insbesondere ein jeweiliges Prüfobjekt an eine vorgegebene
Position auf dem Transportband und in einer vorgegebenen Lage zu
positionieren.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Automatisierungsmaschine
ist diese als Sortiermaschine ausgebildet. Diese Sortiermaschine weist
hierzu eine Sortiereinrichtung auf, mittels der erste, bei der Prüfung in
der Prüfstation
als ordnungsgemäß befundene
Prüfobjekte
in einen ersten Sortierbehälter
ablegbar sind. Mittels dieser Sortiereinrichtung können zweite,
bei der Prüfung
in der Prüfstation
als nicht ordnungsgemäß befundene
Prüfobjekte
in einen zweiten Sortierbehälter
abgelegt werden oder auch entfernt werden. Das Entfernen lässt sich
z. B. über
entsprechende Klappen, Schieber oder etwa auch über eine eigens dafür vorgesehene Luftdüse bewerkstelligen.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist die Sortiereinrichtung
eine Rückführeinrichtung
auf, mittels der solche Prüfobjekte,
die bei der Prüfung
in der Prüfstation
weder als erste, d. h. ordnungsgemäße Prüfobjekte noch als zweite, d.
h. nicht ordnungsgemäße Prüfobjekte
befunden werden, der Zuführeinrichtung
dieser Automatisierungsmaschine wieder zurückgeführt werden. Hintergrund dieser
Vorgehensweise ist, dass es mitunter vorkommen kann, dass eine Messung
nicht in dem vorgegebenen Zeitfenster durchführbar ist, beispielsweise weil
das Prüfobjekt
nicht in der entsprechenden Position befindlich ist, ein Messfehler
in der Messeinrichtung vorhanden ist, ein Defekt des Transportbandes vor handen
ist und dergleichen. In diesem Falle werden die entsprechenden Prüfobjekte
nicht ausselektiert, sondern über
die Rückführeinrichtung
zurückgeführt, um
erneut überprüft zu werden.
-
In
einer typischen Ausgestaltung ist die Sortiereinrichtung im Bereich
der Abführeinrichtung
der Automatisierungsmaschine vorgesehen, d. h. im Bereich bezogen
auf die Transportrichtung hinter der zweiten Walze.
-
Typischerweise,
jedoch nicht notwendigerweise, ist die Selektiereinrichtung des
Prüfstandes Bestandteil
der Sortiereinrichtung. Darüber
hinaus kann diese Selektiereinrichtung auch Bestandteil eines hinter
dem Prüfstand
angeordneten Transportbandes, Abführeinrichtung und dergleichen
sein.
-
In
einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung ist die Prüfstation
Bestandteil einer Verpackungsmaschine, einer Sortiermaschine und/oder
einer Rundtaktmessmaschine.
-
Die
oben näher
beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
sind – sofern
nichts anderes ausgeführt
ist – frei
miteinander kombinierbar.
-
Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen
Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es
zeigen dabei:
-
1 einen
Ausschnitt eines bekannten Prüfstandes
zur Erläuterung
eines bekannten optischen Messprinzips;
-
1A ein Detail einer Transportvorrichtung aus 1;
-
2A ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Prüfstation
in der Draufsicht;
-
2B, 2C das
erste Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Prüfstation
in der Seitenansicht in zwei verschiedenen Betriebszuständen;
-
3A–3G bevorzugte
Ausgestaltungen des Transportbandes des erfindungsgemäßen Prüfstandes;
-
4A, 4B weitere
Ausführungsbeispiele
eines Transportbandes für
einen erfindungsgemäßen Prüfstand,
die eine Werkstückhalterung aufweisen;
-
5 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Prüfstandes.
-
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Prüfstation,
wobei in 2A diese Prüfstation in der Draufsicht
und in der 2B und 2C in
der Seitenansicht dargestellt ist. Die Prüfstation ist mit Bezugszeichen 20 bezeichnet.
Die Prüfstation 20 weist
ein Transportband 21 auf, welches zwischen zwei Walzen 22, 23 gespannt ist.
Das Transportband 21 sei im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als flexibles und transparentes Transportband 21 ausgebildet.
Auf die genauen Ausgestaltungsmöglichkeiten
dieses Transportbandes 21 wird später noch detailliert eingegangen.
-
Dieses
Transportband 21 ist in entsprechende Aufnahmeausnehmungen 22a, 23a der
jeweiligen Walzen 22, 23, die jeweils umfangs
dieser Walzen 22, 23 vorgesehen sind, eingelegt.
Die Breite a dieser Ausnehmungen 22a, 23a entsprechen
dabei im Wesentlichen der Breite d des Transportbandes 21,
so dass das Transportband 21 lateral durch diese Ausnehmungen 22a, 23a positioniert
wird und sich somit im Betrieb in axiale Richtung der Walzen 22, 23 nicht bewegen
kann. Vorzugsweise ist diese Breite a variabel einstellbar, so dass
damit beliebig breite Transportbänder 21 in
diese jeweiligen Ausnehmungen 22a, 23a einspannbar
sind.
-
Die
beiden Walzen 22, 23 sind über deren Achsen 22b, 23b jeweils
drehbar gelagert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Antriebsvorrichtung 24 vorgesehen.
Diese z. B. als Getriebemotor vorgesehene Antriebsvorrichtung 24 ist
direkt mit der Achse 22b der ersten Walze 22 verbunden,
so dass diese Walze 22 über
den Getriebemotor 24 angetrieben werden kann. Damit lässt sich
das Transportband 21 in Transportrichtung 25 bewegen.
-
Der
Prüfstand 20 ist
dazu ausgelegt, zu prüfende
Prüfobjekte 26 durch
eine eigens dafür
vorgesehene Messstation 27 zu messen. Die Messstation 27 ist
im Bereich zwischen der ersten und zweiten Walze 22, 23 angeordnet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
befinden sich auf dem Transportband 21 drei Prüfobjekte 26,
die z. B. als längliche
Drehteile ausgebildet sind. Die Prüfobjekte 26 werden über die
erste Walze 22 dem Prüfstand 20 zugeführt, beispielsweise über eine
der Walze 22 vorgeschaltete Transportvorrichtung (hier
nicht gezeigt). Diese Prüfobjekte 26 werden
mittels des Transportbandes 21 in Transportrichtung 25 an
der Messstation 27 vorbei zu der zweiten Walze 23 transportiert,
von welcher sie dann über
eine (hier nicht gezeigte) weitere Transportvorrichtungen weiter
transportiert werden kann.
-
Die
Messstation 27 weist eine Lichtquelle 27a sowie
einen optischen Sensor 27b auf. Die Lichtquelle 27a ist
dazu ausgelegt, Licht auszusenden. Der optische Sensor 27b ist
dazu ausgelegt, das von der Lichtquelle 27a ausgesendete
Licht aufzunehmen. Die Lichtquelle 27a kann z. B. herkömmliches Licht
erzeugen oder als Laser ausgebildet sein, der Licht mit einer bestimmten
Wellenlänge
aussendet. Der optische Sensor 27b kann z. B. eine hochauflösende Kamera
sein, die z. B. über
eine Bildverarbeitungseinrichtung die Prüfobjekte 26 ausmisst.
Darüber
hinaus kann der optische Sensor 27b auch als Transistordiode,
CCD-Diode oder dergleichen ausgebildet sein.
-
Der
Messstation 27 ist eine Steuereinrichtung 28 zugeordnet.
Diese Steuereinrichtung 28 kann z. B. als programmgesteuerte
Einrichtung, beispielsweise als Mikroprozessor, Mikrocontroller
oder Bestandteil eines Computers, ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung 28 ist
mit der Messstation verbunden, so dass von dem optischen Sensor 27b bzw.
der Kamera aufgenommene Signale durch die Steuereinrichtung 28 ausgewertet
werden können.
-
Ferner
ist eine Lichtschranke 37 vorgesehen, die z. B. im Bereich
zwischen der Messstation 27 und der ersten Walze 22 positioniert
ist. Die Lichtschranke 37 erzeugt ein Positionssignal X1
jedes Mal dann, wenn ein Prüfobjekt 26 über das
Transportband 21 die Lichtschranke 37 basiert.
Die Steuereinrichtung 28 ist damit in der Lage, stets die
genaue Position eines auf dem Transportband 21 befindlichen
Prüfobjektes
aus dem Positionssignal X1 sowie der bekannten Geschwindigkeit des
Transportbandes 21 zu bestimmen. Diese konstante Geschwindigkeit
des Transportbandes erhält
die Steuereinrichtung 28 beispielsweise über weitere
(hier nicht dargestellte) Lichtschrankenanordnungen oder über eine von
der Antriebseinrichtung 24 her bekannte, eingestellte Geschwindigkeit,
aus der ebenfalls die Transportbandgeschwindigkeit ableitbar ist.
-
Nachfolgend
wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Prüfstandes 20 kurz erläutert:
Ein
Prüfobjekt 26 gelangt über die
erste Walze 22 auf das Transportband 21 und liegt
dort auf dem Transportband 21. Das Transportband 21 wird über den Motor 24 und
die erste Walze 22 angetrieben. Das auf dem Transportband
befindliche Prüfobjekt
wird somit in Transportrichtung 25 transportiert, wobei
es auf dem Transportband 21 verrutschfrei aufliegt. Das Prüfobjekt 21 kann
somit weder seitlich noch längst bewegt
werden, selbst wenn es stark verschmutzt ist bzw. auch das Transportband 21 stark
verschmutzt ist. Passiert dieses Prüfobjekt 26 die Lichtschranke 37,
dann erzeugt diese ein Positionssignal X1, welches in der Steuereinrichtung 28 entsprechend
ausgewertet wird. Die Steuereinrichtung 28 errechnet somit
stets die exakte Position des Prüfobjektes 26 auf
dem Transportband 21. Gelangt dieses Prüfobjekt 26 in den
Messbereich 27c, dann steuert die Steuereinrichtung 28 den
optischen Sensor 27b und gegebenenfalls auch die Lichtquelle 27a mit
entsprechenden Signalen X2, X3 an. Die Lichtquelle 27a und die
optischen Sensoren 27b sind dabei derart einander gegenüber angeordnet,
dass ein auf dem Transportband 21 befindliches Prüfobjekt 26 während der Messung
genau zwischen diesen Elementen 27a, 27b der Messstation 27 angeordnet
ist. Die Lichtquelle 27a sendet Licht durch das Prüfobjekt 26 durch,
so dass der optische Sensor 27b mittels von der Lichtquelle 27a ausgesendeten
Lichtstrahlen eine Information über
die Form und Kontur des Prüfobjektes 26 erhält.
-
Das
Transportband 21 ist aus einem zumindest teilweise und
insbesondere vollständig
transparenten Material 21. Damit werden die von der Lichtquelle 27a ausgesendeten
Lichtstrahlen durch das Transportband 21 nicht gebrochen.
Somit werden die ausgestrahlten Lichtstrahlen 27d lediglich
von den auf dem Transportband 21 befindlichen Prüfobjekten 26 nicht
durchgelassen, so dass die optischen Sensoren 27b nehmen
lediglich die durchgelassenen Lichtstrahlen 27e aufnehmen.
Die optischen Sensoren 27b erzeugen daraus Signale ×4, die
eine Information über
die Form und die Kontur des gemessenen Prüfobjektes 26 enthalten
und die in der Steuereinrichtung 28 ausgewertet werden.
Bei der Auswertung kommen bekannte Bildverarbeitungsprogramme und
Algorithmen zum Einsatz.
-
Der
Prüfstand 20 weist
erfindungsgemäß ferner
eine Spannvorrichtung 29 auf. Diese Spannvorrichtung 29 befindet
sich in einem nicht gespanntem Zustand z. B. zwischen den Walzen 22, 23 und
zwischen dem umlaufenden Transportband 21, allerdings ohne
dieses Transportband 21 zu berühren (2B). Um
das Transportband 21 zu spannen, wird diese Spannvorrichtung 29,
die z. B. als freilaufende Walze ausgebildet ist, in Richtung 29a gegen das
Transportband 21 bewegt, so dass aufgrund der Elastizität des Transportbandes 21 dieses
gespannt wird (siehe 2C). Je nach dem, wie weit die Spannvorrichtung 29 gegen
das Transportband 21 in Richtung 29a gedrückt wird,
erhält
man eine mehr oder weniger große
Spannung des Transportbandes 21 und damit einen geringeren
Durchhang.
-
Zusätzlich weist
der Prüfstand 20 auch
eine Hebevorrichtung 30 auf, die z. B. im Bereich der Messstation 27c vorgesehen
ist. Diese Hebevorrichtung 30 ist ebenfalls als freilaufende
Walze ausgebildet und lässt
sich im Messbereich 27c in Richtung 30a nach oben
gegen das Transportband 21 bewegen (siehe 2C).
Auf diese Weise können
die zu messenden Prüfobjekte 26 von
dem Transportband 26 gewissermaßen etwas ab- oder weggehoben
werden, um dadurch z. B. über
die Messstation 27 besser gemessen zu werden. Je nach dem,
wie weit die Hebevorrichtung 30 in Richtung 30a nach
oben gedrückt
wird, erhält
man einerseits eine größere Spannung
des Transportbandes 21 und zum zweiten ein größeres Abheben
des Prüfobjektes 26.
Die Bereitstellung einer Hebevorrichtung 30 ist insbesondere dann
vorteilhaft, wenn das Transportband 21 nicht als flaches
Band, sondern eher als V-förmiges,
U-förmiges
oder sonst wie ausgeformtes Band, in welchem die Prüfobjekte 26 gewissermaßen eingebettet sind,
ausgebildet ist.
-
Die 3A bis 3G zeigen
bevorzugte Ausgestaltungen des Transportbandes 21. In 3A ist
das Transportband als U- förmiges Band
ausgebildet. In 3B ist das Transportband 21 als
V-förmiges
Transportband 21 ausgebildet. Gemäß 3C ist
das Transportband 21 in Form zweier keilförmig, sich
nach unten verjüngender
Bänder
ausgebildet, wobei diese Bänder
nicht miteinander verbunden sind, sondern mehr oder weniger parallel
zueinander verlaufen. Eine gleiche oder zumindest ähnliche Funktion
lässt sich
realisieren, wenn drei oder mehr in etwa runde Einzelbänder verwendet
werden, die etwa keilförmig
so zueinander angeordnet sind, um eine etwa V-Form zu realisieren.
In diesem Falle sind zwei obere Bänder vorgesehen, zwischen denen nach
unten versetzt ein drittes Band angeordnet ist, wobei alle drei
Bänder
parallel zueinander verlaufen (3D).
-
Mittels
der in den 3a bis 3d gezeigten
Querschnitte der Transportbänder 21 lässt sich ein
darauf befördertes
Prüfobjekt 26 rutschfrei
transportieren, da dieses Prüfobjekt 26 stets
schwerkraftbedingt im unteren Bereich des jeweiligen Transportbandes
aufliegt und damit seitlich nicht verrutschen kann.
-
Diese
verrutschfreie Positionierung eines Prüfobjektes 26 lässt sich
auch realisieren, sofern das Transportband 21 im Wesentlichen
eben und flach ausgebildet ist. Mögliche Ausführungsvarianten sind in den 3E bis 3G dargestellt.
In der 4E weist das Transportband 21 bezogen
auf die Transportrichtung 25 Querrippen 21a und
Längsrippen 21b auf. Über die
Querrippen 21a ist das Prüfobjekt 26 in Längsrichtung
stabil positioniert und über die
Längsrippen 21b ist
das Prüfobjekt 26 in
Querrichtung stabil fixiert. Hier kann z. B. vorgesehen sein, dass
die Längsrippen 21b von
dem Transportband 21 weiter abstehen als die Querrippen 21a,
da z. B. aufgrund der Form der Prüfobjekte 26 ein seitliches
Verrutschen der Prüfobjekte 26 eher
zu erwarten ist als eine Längsbewegung.
Statt der Verwendung von sowohl Längs- als auch Querrippen 21a, 21b lassen
sich auch lediglich Längs- oder lediglich Querrippen
bereitstellen.
-
Dieselbe
Funktionalität
wie in 4E lässt sich aber auch durch in
etwa keilförmig
ausgebildete Rippen 21c realisieren (4F).
-
Eine ähnliche
Funktionalität
lässt sich
z. B. durch entsprechende, von dem Transportband 21 abstehende
Noppen 21d realisieren (4G).
-
Der
besondere Vorteil der in den 3A bis 3G dargestellten
Ausführungsformen
eines Transportbandes 21 besteht darin, dass dieses Transportband
jeweils zumindest teilweise und insbesondere vollständig transparent
ausgebildet ist. Damit ist das Transportband 21 bezogen
auf das von der Lichtquelle 27a ausgesendete Licht transparent. Das
Transportband 21 wirkt somit bei der Messung nicht als
Hindernis, welches das zu messende Prüfobjekt 26 abschattet
und somit eine ordnungsgemäße Messung
nur teilweise möglich
mach. Indem das Transportband transparent ausgebildet ist, werden die
Lichtstrahlen durch das Material des Transportbandes durchgelassen,
solang ein Material für
das Transportband verwendet wird, welches die Interferenz in Abhängigkeit
der Lichtwellenkonstellation möglich
macht. Durch die Interferenz von Lichtwelle und Trägermaterial
des Transportbandes 21 können z. B. die Kanten des Transportbandes 21 für die Messung
freigestellt werden (also nicht berücksichtigt werden) und beispielsweise
mittels einer intelligenten Bildverarbeitungseinrichtung dennoch
vermessen werden.
-
4A und 4B zeigen
weitere Ausführungsbeispiele
eines Transportbandes. Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen
in den 2 bis 3G werden
hier die Prüfobjekte 26 nicht mehr auf
dem Transportband 21 platziert. Das Transportband 21 weist
hier eine Werkstückhalterung 31 auf.
-
Diese
Werkstückhalterung 31 ist
im Beispiel der 4A einstückiger Bestandteil des Transportbandes 21 und
ragt seitlich von dem Transportband 21 weg. Die Werkstückhalterung 31 ist
in Form von seitlich abstehenden, U-förmigen Ausnehmungen im Transportband 21 ausgebildet,
in welchen entsprechend ausgeformte Prüfobjekte 26 z. B.
eingehängt werden
können.
-
In
dem Ausführungsbeispiel
in 4B sind die Werkstückhalterungen 31 als
löffelförmige Gebilde
ausgebildet, mittels denen die Prüfobjekte 26 transportiert
werden können.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel
in 4A sind hier die Werkstückhalterungen 31 nicht
einstückig
mit dem Transportband 21 verbunden, sondern über z. B.
eine (nicht näher
dargestellte) reversible Verbindungseinrichtung an diesem befestigt.
Beispielsweise kann hier das Transportband 21 als Segmentband
oder Gliederkette ausgebildet sein, in welchem die löffelförmigen Strukturen 31a z.
B. eingehängt
sind.
-
Sowohl
im Beispiel der 4A als auch der 4B ist
es allerdings wesentlich, dass diese Werkstückhalterungen 31 ebenfalls
aus einem zumindest teilweise transparenten Material gebildet sind,
so dass diese bei der Messung dennoch ein ungehindertes Ausmessen
des Prüfobjektes
ermöglichen. Der
Vorteil bei Verwendung solcher Werkstückhalterungen ist, dass es über die
Form dieser Werkstückhalterungen 31 möglich ist,
die Prüfobjekte 26 gewissermaßen in exponierter
Form an der Messstation 27 vorbeizuführen und damit eine Messung
zu erleichern.
-
5 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Prüfstandes 20.
Im Unterschied zu dem Ausfüh rungsbeispiel
in der 2 ist hier in Transportrichtung
unmittelbar hinter der zweiten Walze 23 ein Entnahmefach 32 vorgesehen.
Mittels dieses Entnahmefachs 32 lassen sich fehlerhafte Prüfobjekte 26 von
ordnungsgemäßen Prüfobjekten 26 aussortieren.
Diese Entnahmefach 32 weist eine Selektiereinrichtung 33 auf,
die hier als verstellbare Weiche 33 ausgebildet ist. Diese
verstellbare Weiche 33 ist z. B. über einen Verstellmotor 34 verstellbar. Dieser
Verstellmotor 34 lässt
sich über
die Steuereinrichtung 28 entsprechend steuern. Wie bereits
oben erwähnt,
findet in der Steuereinrichtung 28 eine Auswertung der
Prüfobjekte 26 statt.
Im Rahmen dieser Auswertung wird festgestellt, ob dieses Prüfungsobjekt 26 ordnungsgemäß ist. In
diesem Falle bleibt die Weiche 33 z. B. in der Ausgangsposition,
so dass Prüfobjekte
z. B. über
eine erste Entnahmevorrichtung 35 in einen Sammelcontainer
geleitet werden können.
Wird ein Prüfobjekt
durch die Steuereinrichtung 28 allerdings als nicht ordnungsgemäß eingeschätzt, dann
wird über
den Motor 34 die Weiche 33 in eine Aussortierstellung
bewegt, um dieses Prüfobjekt 26 über eine
Aussortiervorrichtung 36 entsprechend auszusortieren.
-
Zusätzlich kann
auch eine Rückführeinrichtung
vorgesehen sein (hier nicht dargestellt), über die z. B. die nicht ordnungsgemäßen oder
vor allem auch die nicht ordnungsgemäßen erkannten Prüfobjekte 26 wieder
zurück
transportiert werden können,
um einer erneuten Prüfung
unterzogen zu werden.
-
Obgleich
die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, so sei sie nicht darauf beschränkt, sondern
ist auf beliebige Art und Weise modifizierbar.
-
So
sind insbesondere die angegebenen Materialien für das Transportband lediglich
beispielhaft zu verstehen. Auch die Form und die Art sowie die Anordnung
dieses Transportbandes ist zwar in bevorzugter Weise dargestellt,
jedoch nicht notwendigerweise ausschließlich darauf beschränkt.
-
Insbesondere
ist auch der exakte Aufbau des Prüfstandes lediglich sehr stark
abstrahiert dargestellt und lässt
sich natürlich
anhand des allgemeinen fachmännischen
Wissens beliebig abändern
und modifizieren und insbesondere auch durch zusätzliche Elemente erweitern.
-
- 1
- Prüfstation
- 2
- Messgerät
- 3–5
- Transportvorrichtung
- 6
- Prüfobjekt
- 7
- Messbereich
- 9a,
9b
- Übergabebereich
- 3a,
3b
- Walzen
- 8
- Transportrichtung
- 10
- Lichtschranken
- 4a,
4b
- Schenkel
- 4c
- Bereich
zwischen den Schenkeln Neigungswinkel
- 20
- Prüfstand
- 21
- Transportband
- 21a
- Querrippen
- 21b
- Längsrippen
- 21c
- keilförmige Rippen
- 21d
- Noppen
- 22,
23
- Walzen
- 22a,
23a
- Ausnehmungen
in den Walzen, Positioniereinrichtungen
- 22b,
23b
- Walzenachsen
- 24
- Antriebsvorrichtung,
Getriebemotor
- 25
- Transportrichtung
- 26
- Prüfobjekt,
Prüfgegenstand
- 27
- Prüfstation
- 27a
- Lichtquelle
- 27b
- Kamera,
optischer Sensor
- 27c
- Messbereich
- 27d
- ausgesendetes
Licht
- 27e
- empfangenes
Licht
- 28
- Steuereinrichtung,
Computer
- 29
- Spannvorrichtung
- 29a
- Spannrichtung
- 30
- Hebevorrichtung
- 30a
- Heberichtung
- 31
- Werkstückhalterung
- 31a
- Löffel der
Werkstückhalterung
- 32
- Entnahmevorrichtung
- 33
- verstellbare
Weiche
- 34
- Antrieb,
Motor
- 35
- Entnahmefach
- 36
- Aussortierfach
- 37
- Lichtschranke
- X1
- Positionssignal
- X2,
X3
- Steuersignale
- X4
- Signal
mit optischen Informationen
- X5
- Steuersignal