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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Erzeugen eines Daten-Matrix-Codes für ein Bauteil.
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Ein Blechteil wird in einem Umformwerkzeug hergestellt. Außerdem wird mit einem Prägewerk eine mehrstellige alphanumerische Zeichenfolge als Prägenummer auf das Blechteil eingebracht. Diese Zeichenfolge beinhaltet einen Datenstand, eine Nummer einer Produktionspresse, eine Produktionswoche und eine laufende Hubnummer. Das Prägewerk ist so aufgebaut, dass die Hubnummer durch ein Zählwerk mechanisch eingestellt wird, wobei das Zählwerk durch einen Hubvorgang betätigt und somit eine laufende Hubnummer erhöht wird. Bei einer Änderung eines Datenstandes und anderer Informationen muss das Zählwerk durch Drehen von Zeichen- und Zahlenrädern manuell eingestellt werden. In der Regel umfasst das Zählwerk ca. zehn hintereinander angeordnete Zahlenräder. Allerdings ist die Prägenummer kurz und enthält nicht genug Informationen, um das Blechteil eindeutig zu identifizieren. Falls ergänzende Informationen in Form von mehreren Zeilen aufgeprägt werden sollen, ist ein Zeilenabstand durch einen Durchmesser von Prägewalzen des Prägewerks bestimmt. Hierzu müsste jedoch eine größere ebene Fläche zur Verfügung stehen, was meistens nicht der Fall ist. Derartige ergänzende Informationen beschreiben einen Herstellprozess und diverse Parameter, wie Material- und Maschinenkennwerte sowie Messdaten.
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Die Druckschrift
WO 2010/045667 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Stahlflasche, insbesondere einer Gasflasche, bei dem in einer Warmumformung ein Flaschenrohling mit einem Flaschenkörper und einem Boden hergestellt wird, wobei eine Schulter geformt und an dem Flaschenrohling eine zweidimensionale Markierung angebracht wird. Nach der Warmumformung, aber noch vor einer Formung der Schulter wird ein Daten-Matrix-Code als Markierung durch Prägen angebracht und anschließend ausgelesen. Der Daten-Matrix-Code wird bei nachfolgenden Herstellungsschritten der Flasche erneut ausgelesen, wobei produkt- und prozess-spezifische Daten erfasst und dem Daten-Matrix-Code zugeordnet werden.
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Die Druckschrift
DE 200 02 398 U1 beschreibt eine Vorrichtung zur maschinenlesbaren Markierung von Stückgut, mit der auf das Stückgut ein Markierungsfeld in Form einer Punktmatrix aus einer Vielzahl von Matrixpunkten aufgebracht wird, indem die Oberfläche des Stückguts an den Matrixpunkten entsprechend einem vorbestimmbaren Markierungscode mit jeweils einer Markierung versehen wird, die aus einer Vertiefung gebildet wird, oder unverändert gelassen wird.
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Hierzu stellt sich die Aufgabe, für ein Bauteil einen eindeutigen Daten-Matrix-Code zu erzeugen und das Bauteil damit zu versehen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein System mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 5 gelöst. Ausführungsformen des Verfahrens und des Systems gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Erzeugen eines Daten-Matrix-Codes für ein Bauteil vorgesehen. Hierzu wird eine Zufallseinheit verwendet, die eine Rasterplatte mit einer Vielzahl an Ausnehmungen sowie eine Anzahl an Kugeln aufweist, wobei die Vielzahl an Ausnehmungen größer als die Anzahl an Kugeln ist. In jeder Ausnehmung ist eine Kugel anordenbar und kann demnach darin angeordnet werden. Bei einer Durchführung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Kugeln mit der Zufallseinheit mechanisch angeregt werden, wobei die Kugeln relativ zu den Ausnehmungen bewegt und nach einer Beendigung einer derartigen mechanischen Anregung in den Ausnehmungen der Rasterplatte zufällig verteilt werden. Hierbei wird auf Grundlage einer Verteilung der Anzahl an Kugeln in der größeren Vielzahl an Ausnehmungen ein aktueller Daten-Matrix-Code zufällig erzeugt, der auf einer zufälligen Verteilung der Kugeln in den Ausnehmungen aufgrund der mechanischen Anregung beruht. Außerdem wird der aktuell zufällig erzeugte Daten-Matrix-Code erfasst. Falls zuvor für mindestens ein anderes Bauteil bereits mindestens ein Daten-Matrix-Code erzeugt worden ist, wird der aktuell zufällig erzeugte Daten-Matrix-Code mit sämtlichen bereits vergebenen Daten-Matrix-Codes verglichen. Falls dieser aktuell zufällig erzeugte Daten-Matrix-Code bereits vergeben ist, werden die Kugeln erneut mechanisch angeregt, wobei erneut ein Daten-Matrix-Code erzeugt, erfasst und als aktuell zufällig erzeugter Daten-Matrix-Code mit sämtlichen bereits vergebenen Daten-Matrix-Codes verglichen wird, wobei für den Fall, dass der aktuell zufällig erzeugte Daten-Matrix-Code neu und demnach noch nicht vergeben ist, die zufällig erzeugte Verteilung der Kugeln als Daten-Matrix-Code für das Bauteil verwendet wird.
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Durch das Verfahren ergibt sich gegenüber dem Stand der Technik u. a., dass für das Bauteil ein Daten-Matrix-Code mechanisch zufällig erzeugt wird. Falls sich durch Vergleich mit bereits zuvor erzeugten Daten-Matrix-Codes ergibt, dass der mechanisch erzeugte Daten-Matrix-Code noch nicht bekannt ist, wird dieser als eindeutiger und individueller Daten-Matrix-Code in das Bauteil geprägt.
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In Ausgestaltung kann ein Daten-Matrix-Code durch die mechanische Anregung so oft erzeugt und mit dem mindestens einen bereits vergebenen Daten-Matrix-Code verglichen werden, bis durch die mechanische Anregung ein Daten-Matrix-Code erzeugt wird, der bislang noch nicht vergeben ist. Sobald für das Bauteil mit der Zufallseinheit ein derartiger Daten-Matrix-Code erzeugt ist bzw. worden ist, wird dieser für das Bauteil verwendet.
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Falls der aktuell zufällig erzeugte Daten-Matrix-Code neu ist, werden die Kugeln in den Ausnehmungen fixiert, wobei die in den Ausnehmungen fixierten Kugeln als Vorlage und/oder Schablone zum Prägen des Daten-Matrix-Codes in das Bauteil verwendet werden, wobei der Daten-Matrix-Code in das Bauteil geprägt wird. Die Rasterplatte umfasst bspw. mindestens ein Feld aus n·m Ausnehmungen für Kugeln, wobei auch n = m sein kann.
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Das Verfahren kann durchgeführt werden, nachdem das Bauteil durch ein Werkzeug bearbeitet worden ist. Außerdem kann in das Bauteil neben dem aktuell zufällig erzeugten Daten-Matrix-Code ein werkzeugspezifischer Daten-Matrix-Code des Werkzeugs, mit dem das Bauteil bearbeitet wird, geprägt werden.
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Das erfindungsgemäße System ist zum Erzeugen eines Daten-Matrix-Codes für ein Bauteil ausgebildet und umfasst eine Zufallseinheit, eine Anregungseinheit, eine Detektionsanordnung und eine Steuereinheit, wobei die Zufallseinheit eine Rasterplatte mit einer Vielzahl an Ausnehmungen sowie eine Anzahl an Kugeln aufweist, wobei die Vielzahl an Ausnehmungen größer als die Anzahl an Kugeln ist. In jeder Ausnehmung ist eine Kugel anordenbar. Die Anregungseinheit ist dazu ausgebildet, die Kugeln mechanisch anzuregen und in den Ausnehmungen der Rasterplatte zufällig zu verteilen. Die Detektionsanordnung ist dazu ausgebildet, einen hierbei aktuell zufällig erzeugten Daten-Matrix-Code, der auf einer zufälligen Verteilung der Kugeln in den Ausnehmungen beruht, zu erfassen. Falls bereits mindestens ein Daten-Matrix-Code für mindestens ein anderes Bauteil zuvor zufällig erzeugt worden ist, ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, den aktuell zufällig erzeugten Daten-Matrix-Code mit sämtlichen bereits vergebenen Daten-Matrix-Codes zu vergleichen, wobei für den Fall, dass der aktuell zufällig erzeugte Daten-Matrix-Code bereits vergeben ist, die Anregungseinheit dazu ausgebildet ist, die Kugeln erneut mechanisch anzuregen und erneut einen Daten-Matrix-Code zufällig zu erzeugen, der mit der Detektionsanordnung zu erfassen und mit der Steuereinheit als aktuell zufällig erzeugter Daten-Matrix-Code mit sämtlichen bereits vergebenen Daten-Matrix-Codes zu vergleichen ist. Falls der aktuell zufällig erzeugte Daten-Matrix-Code neu ist, ist die zufällige Verteilung der Kugeln als Daten-Matrix-Code für das Bauteil zu verwenden.
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Die Zufallseinheit umfasst einen Positionsfixierer mit einer Vielzahl Ausnehmungen, die der Vielzahl an Ausnehmungen der Rasterplatte entspricht, wobei jeweils eine Ausnehmung des Positionsfixierers einer Ausnehmung der Rasterplatte zugeordnet ist, wobei die Rasterplatte und der Positionsfixierer relativ zueinander bewegbar sind. Falls der aktuell zufällig erzeugte Daten-Matrix-Code neu ist, ist jeweils eine in einer Ausnehmung der Rasterplatte angeordnete Kugel mit einer Ausnehmung des Positionierfixierers, die der Ausnehmung der Rasterplatte zugeordnet ist, in dieser Ausnehmung der Rasterplatte zu fixieren.
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Das System umfasst eine Prägeeinheit mit Prägestiften, wobei jeder Prägestift ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist. Außerdem ist jeder Ausnehmung der Rasterplatte ein Kanal für jeweils einen Prägestift zugeordnet, in dem der Prägestift angeordnet ist, wobei dieser Prägestift relativ zu dem Kanal sowie der Ausnehmung, der der Kanal zugeordnet ist, verschiebbar ist. Dabei ist das erste Ende des jeweiligen Prägestifts in Richtung der Ausnehmung orientiert. Falls der aktuell zufällig erzeugte Daten-Matrix-Code neu ist, ist die Anzahl an Kugeln in einer entsprechenden Anzahl an Ausnehmungen der Rasterplatte angeordnet, wobei die Anzahl an Ausnehmungen besetzt ist, wohingegen weitere Ausnehmungen der Rasterplatte frei bzw. durch Kugeln unbesetzt sind. Hierbei wird eine Bewegung eines jeweiligen Prägestifts relativ zu einer Ausnehmung blockiert, wenn diese von einer Kugel besetzt und die Kugel in der Ausnehmung fixiert ist. Dagegen wird eine Bewegung eines jeweiligen Prägestifts relativ zu einer Ausnehmung freigegeben, wenn dieser einer Ausnehmung zugeordnet ist, die unbesetzt ist. An einem zweiten Ende eines jeweiligen Prägestifts ist ein Prägestempel mit einem Prägesymbol angeordnet. Zum Prägen wird das Bauteil gegen sämtliche Prägestempel gedrückt, wobei in das Bauteil nur von jenen Prägestempeln Prägesymbole geprägt werden, die an Prägestiften angeordnet sind, deren Bewegung durch Kugeln blockiert wird, wohingegen Prägestifte, deren Bewegung freigegeben ist, einem Druck des Bauteils nachgeben, so dass das vorgesehene Symbol nicht in das Bauteil geprägt werden kann.
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Außerdem weist die Detektionsanordnung eine Vielzahl an Sensoren auf, wobei jeweils einer Ausnehmung der Rasterplatte ein Sensor zugeordnet ist, der dazu ausgebildet ist, zu erfassen, ob die jeweilige Ausnehmung durch eine Kugel besetzt oder unbesetzt ist, wobei die Detektionsanordnung dazu ausgebildet ist, daraus den aktuell zufällig erzeugten Daten-Matrix-Code zu ermitteln.
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Dabei kann der Sensor an und/oder in der jeweiligen Ausnehmung der Rasterplatte angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend kann der Sensor an und/oder in einer jeweiligen Ausnehmung des Positionsfixierers angeordnet sein, die der jeweiligen Ausnehmung der Rasterplatte zugeordnet ist.
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In Ausgestaltung weist die Detektionsanordnung ein Lichtmodul mit mindestens einer Lichtquelle und eine Sensoranordnung mit mindestens einem optischen Sensor auf. Dabei ist bzw. sind die Rasterplatte und üblicherweise auch der Positionsfixierer zwischen dem Lichtmodul und der Sensoranordnung angeordnet, wobei jeder Ausnehmung der Rasterplatte und/oder des Positionsfixierers ein Lichtkanal zugeordnet ist, der sich zwischen dem Lichtmodul und der Sensoranordnung erstreckt, wobei die Ausnehmungen von dem mindestens einen Lichtmodul zu beleuchten sind, wobei ein jeweiliger Lichtkanal für Licht blockiert ist, wenn in der dem Lichtkanal zugeordneten Ausnehmung der Rasterplatte eine Kugel angeordnet ist, und wobei ein jeweiliger Lichtkanal für Licht freigegeben ist, wenn die dem Lichtkanal zugeordnete Ausnehmung freigegeben bzw. unbesetzt ist, wobei der mindestens eine optische Sensor dazu ausgebildet ist, Licht zu erfassen, das diesen von der mindestens einen Lichtquelle durch einen freien Lichtkanal erreicht, wobei die Detektionsanordnung dazu ausgebildet ist, daraus den aktuell zufällig erzeugten Daten-Matrix-Code zu ermitteln.
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Die Anregungseinheit ist dazu ausgebildet, die Kugeln mindestens einmal zu stoßen und bspw. zu rütteln und/oder zu schütteln. Hierbei werden die Kugeln von der Anregungseinheit so oft angeregt, bis ein neuer, bislang nicht vergebener Daten-Matrix-Code erzeugt worden ist.
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Dabei kann die Anregungseinheit ein Druckluftmodul aufweisen, das dazu ausgebildet ist, die Kugeln mindestens einmal mit Druckluft zu beaufschlagen und somit auch mechanisch anzuregen, wobei die Kugeln ebenfalls gerüttelt und/oder geschüttelt werden können.
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Das System umfasst mindestens eine lokale Datenbank, die u. a. zum Speichern bereits vergebener Daten-Matrix-Codes ausgebildet ist.
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Üblicherweise ist das System einem Werkzeug zum Bearbeiten des Bauteils zugeordnet.
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Das System umfasst die Zufallseinheit zum Erzeugen des zufälligen Daten-Matrix-Codes sowie zum Prägen des Daten-Matrix-Codes in das Bauteil, der zum Identifizieren des Bauteils verwendet wird, wobei die Zufallseinheit die Prägeeinheit umfasst.
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Dabei wird ein zweiteiliger Bauteil-Code, der mindestens einen Daten-Matrix-Code, bspw. zwei Daten-Matrix-Codes, umfasst, als Identifikationskennung zum Identifizieren eines Bauteils verwendet. Der Bauteil-Code umfasst als ersten Teil einen werkzeugspezifischen festen Daten-Matrix-Code, der mit einem werkzeugspezifischen Daten-Matrix-Stempel in das Bauteil geprägt wird und das Werkzeug, mit dem das Bauteil bearbeitet wird, eindeutig identifiziert. Ein zweiter Teil des Bauteil-Codes ist der zufällige Daten-Matrix-Code, der an, von und/oder in dem Werkzeug auf mechanische Weise zufällig erzeugt wird. Zumindest der zufällige Daten-Matrix-Code, in Ausgestaltung beide Teile bzw. Daten-Matrix-Codes des Bauteil-Codes, wird bzw. werden auf das Bauteil als bzw. zur Identifikationskennung geprägt, bevor das Bauteil das Werkzeug verlässt. Der Daten-Matrix-Code wird in einer bspw. lokalen Datenbank des Werkzeugs mit weiteren Informationen gespeichert. Zum Speichern werden die beiden Teile bzw. Daten-Matrix-Codes des Bauteil-Codes in die üblicherweise binäre Identifikationskennung gewandelt, die mit dem System in das Bauteil geprägt wird, die als identifizierender eindeutiger Schlüssel mit weiteren Herstellungsdaten in einem Datensatz gespeichert wird.
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Das Aufprägen des zufälligen Teils bzw. Daten-Matrix-Codes des Bauteil-Codes wird durch kugelförmige bzw. kugelähnliche Elemente bzw. Kugeln gesteuert, die durch eine mechanischen Zufallsbewegung, die durch die Anregungstätigkeit erzeugt wird, auf der Rasterplatte bzw. einem Raster, das ein Feld aus Ausnehmungen für die Kugeln aufweist, bei dem Verfahren zufällig in die Ausnehmungen und somit Positionen bzw. Stellen des Rasters gebracht bzw. in dem Raster zufällig verteilt werden. Durch einen Fixiervorgang werden die Kugeln in bzw. auf dem Raster, das als Rasterplatte ausgebildet sein kann, fixiert und gegen die jeweiligen. Ausnehmungen verspannt. In den jeweiligen Ausnehmungen befinden sich bspw. als Bewegungssensoren ausgebildete Sensoren, die beispielweise mittels Induktion ermitteln, ob jeweils eine Kugel in einer Ausnehmung vorhanden ist oder nicht. Jeweils ein Bewegungssensor zur Lageerkennung ist zum Beispiel als Induktionssensor ausgebildet. Mit Signalen aller Bewegungssensoren wird in der Datenbank des Werkzeugs geprüft, ob der zufällige Daten-Matrix-Code bzw. Teil des Bauteil-Codes bereits vorhanden ist. Wenn dies der Fall ist, wird die Fixierung der Kugeln geöffnet und die Zufallseinheit, hier die Anregungseinheit, für eine weitere Zufallsbewegung zum Verteilen der Kugeln in den Ausnehmungen der Rasterplatte angeregt. In der Regel werden die Kugeln mechanisch angeregt, wobei auf das Raster mindestens ein Stoß ausgeübt wird, wobei die Kugeln gerüttelt und/oder geschüttelt werden. Der bereits beschriebene Vorgang des Fixierens und Prüfens wird solange wiederholt, bis ein zufälliger Teil bzw. Daten-Matrix-Codes des Bauteil-Codes ermittelt wird, der für das Werkzeug noch nicht vergeben bzw. verwendet worden ist.
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Für den Prägevorgang blockieren die Kugeln axial individuell bewegliche Prägestifte. Wenn das Bauteil gegen die Prägestifte gedrückt wird, werden lediglich Prägesymbole jener Prägestifte in das Bauteil gepresst, die durch die Kugeln an einer axialen Bewegung gehindert werden. Die weiteren Prägestifte können sich im Unterschied hierzu axial bewegen und werden nicht aufgeprägt, da ihre Bewegung nicht durch Kugeln blockiert wird. Bevor das Bauteil das Werkzeug verlässt, wird die als Bauteil-Code ausgebildete und in das Bauteil geprägte Identifikationskennung, die den zufälligen und festen werkzeugspezifischen Daten-Matrix-Code inklusive und/oder zuzüglich weiterer Herstellungsdaten umfasst, in der üblicherweise lokalen Datenbank des Werkzeugs gespeichert.
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Die Datensätze in lokalen Datenbanken mehrerer Werkzeuge können in einer globalen Datenbank gespeichert werden. Eine globale Speicherung kann gleichzeitig online oder zeitversetzt, beispielsweise einmal am Tag, erfolgen. Die Eindeutigkeit aller Datensätze ist durch die Verwendung der festen und dynamischen, in das Bauteil geprägten Identifikationskennung gegeben. Daten jedes Bauteils sind jederzeit abgreifbar, indem die in das Bauteil geprägte Identifikationskennung, die als Bauteil-Code mit dem zufälligen Daten-Matrix-Code ausgebildet ist, mit einem Scanner oder Taster elektronisch gelesen wird. Eine Erweiterung der Daten eines Bauteils ist jederzeit möglich.
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Die Detektionsanordnung zum Erkennen des zufälligen Daten-Matrix-Codes vor dem Prägevorgang kann mindestens einen optischen Sensor aufweisen. Dabei umfasst ein Positionsfixierer jeweils eine bspw. halbrunde Ausnehmung zur Aufnahme einer Kugel. Nach dem Schließen des Positionsfixierers sind die Kugeln zufällig unterhalb der Ausnehmungen angeordnet. Wenn sich eine Kugel in einer Ausnehmung befindet, wird kein oder nur wenig Licht durch die Ausnehmung durchgelassen und umgekehrt. Neben einer Spindel sind zwei lichtempfindliche LCD-Kameras als optische Sensoren über dem Positionsfixierer angeordnet, die. Bilder von den Ausnehmungen und den Kugeln machen. Weiterhin wird aus zwei einzelnen Bildern softwaregestützt ein Bild erzeugt und Licht, das durch die Ausnehmungen dringt, wird als Daten-Matrix-Code interpretiert. Das Licht wird unterhalb der Ausnehmungen des Rasters bzw. der Rasterplatte durch seitlich angeordnete Lichtquellen erzeugt.
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Durch Einsatz des Systems und/oder Verfahrens sind Bauteile eines Kraftfahrzeugs mit der darin geprägten Identifikationskennung eindeutig identifizierbar. Außerdem kann ein Bauteil mit Herstellerinformationen verbunden werden. Hierbei handelt es sich bspw. um Materialkennwerte, Herstellparameter und eine Produktionsstätte.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
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1 zeigt in schematischer Darstellung Details einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, das zum Durchführen einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
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2a bis 2f zeigen in schematischer Darstellung Details einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems bei einer Durchführung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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3a bis 3b zeigen in schematischer Darstellung Details eines Beispiels eines Werkzeugs, das eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems umfasst.
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4 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel für eine Identifikationskennung, die bei einer Ausführungsform des Verfahrens in ein Bauteil geprägt werden kann.
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Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleichen Komponenten sind dieselben Bezugsziffern zugeordnet.
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Die in 1 schematisch dargestellte Ausführungsform des Systems 2, das auch als Zufallsprägeeinheit bzw. Zufallsprägewerk ausgebildet sein und/oder bezeichnet werden kann, umfasst eine Zufallseinheit 3 mit einem Prägestiftaufnehmer 4, mehrere Prägestifte 6a, 6b, 6c, den Prägestiften 6a, 6b, 6c jeweils zugeordnete untere Vorspannfedern 8a, 8b, 8c an Unterseiten der Prägestifte 6a, 6b, 6c und obere Vorspannfedern 10a, 10b, 10c an Oberseiten der Prägestifte 6a, 6b, 6c, wobei an einem unteren Ende jeweils eines Prägestifts 6a, 6b, 6c jeweils ein Prägestempel 7a, 7b, 7c angeordnet ist. Hierbei sind jeweils ein Prägestift 6a, 6b, 6c und die ihm zugeordneten Vorspannfedern 8a, 8b, 8c, 10a, 10b, 10c in einem Kanal 11a, 11b, 11c angeordnet, wobei der jeweilige Prägestift 6a, 6b, 6c relativ zu dem Kanal 11a, 11b, 11c, in dem dieser angeordnet ist, verschiebbar ist. Die Zufallseinheit 3 des Systems 2 umfasst zudem ein als Rasterplatte 12 ausgebildetes Raster mit einer Vielzahl an Ausnehmungen 13a, 13b, 13c, von denen hier drei dargestellt sind, eine Anzahl an Kugel 14a, 14b, von denen hier zwei dargestellt sind, einen Positionsfixierer 18 zum Fixieren der Kugeln 14a, 14b in den Ausnehmungen 13a, 13b, 13c der Rasterplatte 12, einen Druckluftanschluss 16 als Komponente einer Anregungseinheit, einen Rahmen 20, eine Abschlussplatte 22, eine Spindel 24, einen Motor 26, mehrere hier druckempfindliche Sensoren 28, die hier als induktive Näherungsschalter sowie als Komponenten einer Detektionsanordnung ausgebildet sind, und eine lokale Steuereinheit 30, die der Prägeeinheit 3 zugeordnet ist. Hierbei ist vorgesehen, dass der Positionsfixierer 18 mehrere Ausnehmungen 19a, 19b, 19c aufweist, wobei jeweils eine Ausnehmung 19a, 19b, 19c des Positionsfixierers 18 einer Ausnehmung 13a, 13b, 13c der Rasterplatte 12 zugeordnet ist. Üblicherweise ist die Vielzahl an Ausnehmungen 13a, 13b, 13c der Rasterplatte 12 und zugeordneten Ausnehmungen 19a, 19b, 19c des Positionsfixierers 18 größer, bspw. ca. doppelt so groß wie eine Anzahl der Kugeln 14a, 14b. Dabei ist das System 2 als Komponente eines Werkzeugs ausgebildet, mit dem ein Bauteil 34 aus Metall, hier ein Blechteil, bearbeitet wird.
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Bei Durchführung des Verfahrens werden die Kugeln 14a, 14b zu einer Bewegung mechanisch angeregt. Hierzu wird durch den Druckluftanschluss 16 Luft zwischen die Rasterplatte 12 und den Positionierfixierer 18 geblasen, wobei die Kugeln 14a, 14b relativ zu den Ausnehmungen 13a, 13b, 13c bewegt werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Kugeln 14a, 14b in den Ausnehmungen 13a, 13b, 13c zufällig neu angeordnet und/oder verteilt werden, wobei jeweils eine Kugel 14a, 14b zwischen einer Ausnehmung 13a, 13b, 13c der Rasterplatte 12 und einer Ausnehmung 19a, 19b, 19c des Positionsfixierers 18 zufällig angeordnet wird.
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Außerdem ist in jeder Ausnehmung 19a, 19b, 19c des Positionsfixierers 18 ein druckempfindlicher Sensor 28 einer Detektionsanordnung angeordnet, wobei in 1 lediglich ein derartiger Sensor 28, der einer dritten Ausnehmung 19c zugeordnet ist, dargestellt ist. Dabei ist jeder druckempfindliche Sensor 28 überein Verbindungskabel 32 mit der Steuereinheit 30 verbunden. Falls sich zwischen einer Ausnehmung 13a, 13b, 13c der Rasterplatte 12 und einer Ausnehmung 19a, 19b, 19c des Positionsfixierers 18 eine Kugel 14a, 14b befindet, wird deren Vorhandensein in der Ausnehmung 13a, 13b, 13c der Rasterplatte 12 und der Ausnehmung 19a, 19b, 19c des Positionsfixierers 18 von dem jeweils zugeordneten Sensor 28 erfasst und/oder nachgewiesen. Bei der Ausführung des Verfahrens sendet der druckempfindliche Sensor 28 eine Freigabe an die lokale Steuereinheit 30. Die Steuereinheit 30 veranlasst, dass der Motor 26 und die Spindel 24 angetrieben werden. Die Spindel 24 bewegt den Positionsfixierer 18 nach oben, wodurch die Kugeln 14a, 14b frei bewegbar sind. Dann veranlasst die Steuereinheit eine erneute mechanische Anregung der Kugeln 14a, 14b. Die Anregung kann durch Druckluft oder mindestens eine Erschütterung initiiert werden. Dadurch werden die Kugeln 14a, 14b zufällig auf die Ausnehmungen 13a, 13b, 13c der Rasterplatte 12 verteilt. Dann veranlasst die Steuereinheit 30 den Motor 26, die Spindel 24 in umgekehrter Richtung zu drehen. Damit werden die Kugeln 14a, 14b in den Ausnehmungen 13a, 13b, 13c fixiert. Durch eine zufällige Verteilung der Kugeln 14a, 14b innerhalb der Ausnehmungen 13a, 13b, 13c ergibt sich hier ein zufälliger Daten-Matrix-Code, der zumindest als Teil einer binären Identifikationskennung ausgebildet ist.
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Die druckempfindlichen Sensoren 28 sind im Positionsfixierer 18 angeordnet, wobei jeweils ein druckempfindlicher Sensor 28 einer Ausnehmung 19a, 19b, 19c zugeordnet und dazu ausgebildet ist, jeweils ein Vorhandensein einer Kugel 14a, 14b in einer Ausnehmung 19a, 19b, 19c zu erkennen. Jeder druckempfindliche Sensor 28 liefert über das jeweilige Verbindungskabel 32 ein elektrisches Signal an die Steuereinheit 30. Die Steuereinheit 30 bildet aus den Signalen eine binäre Identifikationskennung. Diese binäre Identifikationskennung kann in der Steuereinheit 30 gespeichert werden.
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Vor dem Speichern prüft die Steuereinheit 30, ob die binäre Identifikationskennung schon einmal verwendet worden ist. Falls diese binäre Identifikationskennung schon vergeben ist, wird eine neue Identifikationskennung mechanisch erzeugt. Falls die binäre Identifikationskennung neu und demnach bislang unbekannt und nicht vergeben ist, ist sie in Ordnung. Sie wird in der lokalen Datenbank des Werkzeugs gespeichert. Weiterhin kann die Identifikationskennung geprägt werden, wenn die Steuereinheit 30 erkennt, dass diese binäre Identifikationskennung noch nicht vergeben ist.
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Innerhalb des Rahmens 20 sind die Prägestifte 6a, 6b, 6c durch jeweils eine Vorspannfeder 8a, 8b, 8c, 10a, 10b, 10c auf einer Unterseite und einer Oberseite vorgespannt. Die Prägestifte 6a, 6b, 6c können im Rahmen 20 einen Hub verrichten, wenn das Bauteil 34 von unten gegen die Prägestempel 7a, 7b, 7c der Prägestifte 6a, 6b, 6c gedrückt wird. Ist eine Bewegung eines Prägestifts 6a, 6b, 6c beim Prägen durch eine Kugel 14a, 14b, die in einer Zelle zwischen einer Ausnehmung 13a, 13b, 13c der Rasterplatte 12 und einer Ausnehmung 19a, 19b, 19c des Positionsfixierers 18 angeordnet, bspw. eingeklemmt und dem Prägestift 6a, 6b, 6c zugeordnet ist, blockiert, kann ein Prägesymbol eines jeweiligen Prägestempels 7a, 7b, 7c auf bzw. in das Bauteil 34 gestanzt werden. Falls in eine Ausnehmung 13a, 13b, 13c der Rasterplatte 12 keine Kugel 14a, 14b gefallen ist und eine Zelle zwischen dieser Ausnehmung 13a, 13b, 13c und der zugeordneten Ausnehmung 19a, 19b, 19c des Positionsfixierers 18 frei bleibt, ist die Bewegung des Prägestifts 6a, 6b, 6c nach oben freigegeben, weshalb der Prägestift 6a, 6b, 6c und der daran angeordnete Prägestempel 7a, 7b, 7c der Bewegung des Bauteils 34 nachgibt, wodurch kein Prägesymbol geprägt wird. Die Prägung wird abhängig von einer Verteilung der Kugeln 14a, 14b, die die Identifikationskennung wiedergibt und als zufälliger Daten-Matrix-Code ausgebildet ist, hier beim Schließen des Werkzeugs erzeugt, wobei das Bauteil 34 gegen die Prägestifte 6a, 6b, 6c gedrückt wird.
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Die feste Identifikationskennung, die als fester werkzeugspezifischer Daten-Matrix-Code ausgebildet ist, wird mit einem weiteren, hier nicht gezeigten Stempel auf das Werkzeug geprägt, der für jedes Werkzeug individuell hergestellt ist.
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Mit dem System 2 wird bei der Ausführungsform des Verfahrens in das Bauteil 34 eine zufällige Identifikationskennung, ein rasterförmiger bzw. feldförmiger Daten-Matrix-Code geprägt, wobei der Daten-Matrix-Code über ein Muster, das von der Verteilung der Kugeln 14a, 14b in den Ausnehmungen 13a, 13b, 13c, abhängig ist, realisiert und/oder erzeugt wird, wobei nur ein Prägesymbol verwendet wird. Das Vorhandensein des Prägesymbols an einer Stelle des Daten-Matrix-Codes entspricht einer binären 1 (Eins), wohingegen das Fehlen des Prägesymbols an einer Stelle einer binären 0 (Null) entspricht. Hierbei wird auf das Bauteil 34 das Prägesymbol an einer jeweiligen Stelle durch den Prägestempel 7a, 7b, 7c geprägt, wobei eine derartige Stelle mit einem schwarzen Quadrat eines QR-Codes vergleichbar ist, wohingegen leere Stellen weißen Quadraten des QR-Codes entsprechen. Als Prägesymbol kann z. B. ein kleiner Kreis, ein Plus- oder ein Minus-Zeichen verwendet werden.
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Die in den 2a, 2c, 2d, 2e, 2f zumindest teilweise schematisch dargestellte zweite Ausführungsform des Systems 42, das auch als Zufallsprägeeinheit bzw. Zufallsprägewerk ausgebildet sein und/oder bezeichnet werden kann, umfasst eine Zufallseinheit 43 mit einem Prägestiftaufnehmer 44, mehrere Prägestifte 46 und den Prägestiften 46 jeweils zugeordnete obere Vorspannfedern 50 an Oberseiten der Prägestifte 46, wobei an einem unteren Ende jeweils eines Prägestifts 46 ein Prägestempel 47 angeordnet ist. Die Zufallseinheit 43 des Systems 42 umfasst zudem ein als Rasterplatte 52 ausgebildetes Raster mit einer Vielzahl an Ausnehmungen 53, von denen hier vier dargestellt sind, mehrere Kugeln 54, von denen hier zwei dargestellt sind, einen Positionsfixierer 58 zum Fixieren der Kugeln 54 in den Ausnehmungen 53 der Rasterplatte 52, einen Rahmen 60, eine Abschlussplatte 62, eine Spindel 64 und einen Motor 66. Hierbei ist vorgesehen, dass der Positionsfixierer 58 mehrere Ausnehmungen 59 für die Kugeln 54 aufweist, wobei jeweils eine Ausnehmung 59 des Positionsfixierers 58 einer Ausnehmung 53 der Rasterplatte 52 zugeordnet ist. Außerdem ist hier jeder Ausnehmung 59 ein Lichtkanal 61 zugeordnet. Dabei ist das System 42 als Komponente eines Werkzeugs ausgebildet, mit dem ein Bauteil 74 (2d bis 2f) aus Metall, hier ein Blechteil, bearbeitet wird.
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Außerdem umfasst das System 42 eine Detektionsanordnung mit einem quaderförmigen Lichtmodul 80, das eine quadratische Grundfläche aufweist und auch als Lichtbox bezeichnet werden kann, und hier vier Leuchtdioden 82 als Lichtquellen aufweist, wobei jeweils eine Leuchtdiode 82 an einer Außenwand des Lichtmoduls 80 angeordnet ist. Details zu dem Lichtmodul 80 und den Leuchtdioden 82 sind in 2b schematisch dargestellt. Das Lichtmodul 80 ist hier unterhalb der Rasterplatte 52 angeordnet. Die Detektionsanordnung umfasst hier mehrere lichtempfindliche Sensoren 84, die hier als Kameras ausgebildet sind, wobei 2a zwei derartige lichtempfindliche Sensoren 84 zeigt. Die lichtempfindlichen Sensoren 84 sind hier oberhalb des Positionsfixierers 58 angeordnet. Details zu der Ausführungsform des Verfahrens gehen aus den 2c, 2d, 2e und 2f hervor.
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Üblicherweise ist die Anzahl an Ausnehmungen 53 der Rasterplatte 52 und zugeordneten Ausnehmungen 59 des Positionsfixierers 58, größer, bspw. ca. doppelt so groß wie eine Anzahl der Kugeln 54. Bei Durchführung des Verfahrens werden die Kugeln 54 bspw. durch Rütteln und/oder eine Vibration mechanisch angeregt und in den Ausnehmungen 53 der Rasterplatte 52 zufällig verteilt, wobei jeweils eine Kugel 54 zwischen einer Ausnehmung 53 der Rasterplatte 52 und einer Ausnehmung 59 des Positionsfixierers 58 zufällig angeordnet wird.
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Bei der Ausführung des Verfahrens sendet die Detektionsanordnung eine Freigabe an eine hier nicht weiter gezeigte Steuereinheit des Systems 42. Die Steuereinheit veranlasst, dass der Motor 66 und die Spindel 64 angetrieben werden. Die Spindel 64 bewegt den Positionsfixierer 58 nach oben, wodurch die Kugeln 54 frei bewegbar sind. Dabei werden die Kugeln 54a zufällig auf die Ausnehmungen 53 der Rasterplatte 52 verteilt. Dann veranlasst die Steuereinheit den Motor 66, die Spindel 64 in umgekehrter Richtung zu drehen. Damit werden die Kugeln 54 in den Ausnehmungen 53 der Rasterplatte 52 fixiert. Durch eine zufällige Verteilung der Kugeln 54 innerhalb der Ausnehmungen 53 ergibt sich eine hier als zufälliger Daten-Matrix-Code ausgebildete binäre Identifikationskennung.
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Falls sich zwischen einer Ausnehmung 53 der Rasterplatte 52 und einer Ausnehmung 59 des Positionsfixierers 58 eine Kugel 54 befindet, wird deren Vorhandensein in der Ausnehmung 53 und der Ausnehmung 59 von der Detektionsanordnung erfasst und/oder nachgewiesen. Hierzu wird von den Leuchtdioden 82 Licht in das Lichtmodul 80 gesendet und/oder gestrahlt, das sich ausgehend hiervon u. a. in Richtung der lichtempfindlichen Sensoren 84 ausbreitet. Falls in einer Zelle zwischen einer Ausnehmung 53 der Rasterplatte 52 und einer Ausnehmung 59 des Positionierfixierers 58 eine Kugel 54 angeordnet ist, kann das Licht den Lichtkanal 61, der den jeweiligen Ausnehmungen 59 zugeordnet ist, nicht durchqueren und somit die Sensoren 84 nicht erreichen. Falls jedoch in einer Zelle zwischen einer Ausnehmung 53 der Rasterplatte 52 und einer Ausnehmung 59 des Positionierfixierers 58 keine Kugel 54 angeordnet ist, kann das Licht den Lichtkanal 61, der beiden Ausnehmungen 53, 59 zugeordnet ist, durchqueren und somit die Sensoren 84 erreichen und erfasst werden. Somit wird eine jeweilige Verteilung der Kugeln 54 in der Rasterplatte 52 ermittelt, woraus eine jeweilige als Daten-Matrix-Code ausgebildete binäre Identifikationskennung erfasst und/oder ermittelt wird, der in der Steuereinheit gespeichert wird, sofern er neu ist.
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Vor dem Speichern prüft die Steuereinheit, ob die binäre Identifikationskennung schon einmal verwendet wurde. Falls diese binäre Identifikationskennung schon vergeben ist, muss erneut eine Zufallspräge-Identifikationskennung mechanisch erzeugt werden. Falls die binäre Identifikationskennung neu und demnach bislang unbekannt und nicht vergeben ist, ist sie in Ordnung. Sie wird in der lokalen Datenbank des Werkzeugs gespeichert. Weiterhin kann die Identifikationskennung geprägt werden, wenn die Steuereinheit erkennt, dass diese binäre Identifikationskennung noch nicht vergeben ist.
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Innerhalb des Rahmens 60 ist jeweils ein Prägestift 46 durch jeweils eine obere Vorspannfeder 50 auf einer Oberseite vorgespannt. Die Prägestifte 56 können im Rahmen 60 einen Hub verrichten, wenn das Bauteil 74 von unten gegen den Prägestempel 47 des Prägestift 46 gedrückt wird. Ist eine Bewegung des Prägestifts 46 beim Prägen durch eine Kugel 54, die in einer Zelle zwischen einer Ausnehmung 53 der Rasterplatte 52 und einer Ausnehmung 59 des Positionsfixierers 58 angeordnet, bspw. eingeklemmt, und dem Prägestift 46 zugeordnet ist, blockiert, kann ein Prägesymbol eines jeweiligen Prägestempels 57 auf bzw. in das Bauteil 74 gestanzt und somit darin geprägt werden. Falls in eine Ausnehmung 53 der Rasterplatte 52 keine Kugel 54 gefallen ist und eine Zelle zwischen der Ausnehmung 53 und der der Ausnehmung 53 zugeordneten Ausnehmung 59 des Positionsfixierers 58 frei bleibt, ist die Bewegung des Prägestifts 46 nach oben freigegeben, weshalb der Prägestift 46 und der daran angeordnete Prägestempel 47 der Bewegung des Bauteils 74 nachgibt und dadurch kein Prägesymbol geprägt wird. Die Prägung wird abhängig von einer Verteilung der Kugeln 54, die die Identifikationskennung wiedergibt und als zufälliger Daten-Matrix-Code ausgebildet ist, hier beim Schließen des Werkzeugs erzeugt, wobei das Bauteil 34 gegen die Prägestifte 46 gedrückt wird.
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Die feste Identifikationskennung, die als fester werkzeugspezifischer Daten-Matrix-Code ausgebildet ist, wird mit einem weiteren, hier nicht gezeigten Stempel auf das Werkzeug geprägt, der für jedes Werkzeug individuell hergestellt ist.
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Mit dem System 42 wird bei der Ausführungsform des Verfahrens in das Bauteil 74 als eine zufällige Identifikationskennung ein rasterförmiger bzw. feldförmiger Daten-Matrix-Code geprägt, wobei der Daten-Matrix-Code über ein Muster, das von der Verteilung der Kugeln 54 in den Ausnehmungen 53 abhängig ist, realisiert und/oder erzeugt wird, wobei nur ein Prägesymbol verwendet wird. Das Vorhandensein des Prägesymbols an einer Stelle des Daten-Matrix-Codes entspricht einer binären 1 (Eins), wohingegen das Fehlen des Prägesymbols an einer Stelle einer binären 0 (Null) entspricht. Hierbei wird auf das Bauteil 74 (2d) das Prägesymbol an einer jeweiligen Stelle durch einen Prägestempel 47 geprägt, wobei eine derartige Stelle mit einem schwarzen Quadrat eines QR-Codes vergleichbar ist, wohingegen leere Stellen weißen Quadraten des QR-Codes entsprechen. Als Prägesymbol kann z. B. ein kleiner Kreis, ein Plus- oder ein Minus-Zeichen verwendet werden.
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Das in 3a und 3b schematisch dargestellte Beispiel für ein Werkzeug 90 umfasst hier eine erstes Teilwerkzeug 92 und ein zweites Teilwerkzeug 94, die relativ zueinander hin und her bewegt werden können. Das Werkzeug 90 ist zum Bearbeiten eines Bauteils 96 ausgebildet, das hier zwischen den beiden Teilwerkzeugen 92, 94 angeordnet und verformt werden kann, wenn es zwischen den beiden Teilwerkzeugen 92, 94 gepresst wird. Das Werkzeug 90 umfasst einen Sensor 98, der in dem zweiten Teilwerkzeug 94 angeordnet ist und mit dem ein Zustand des Werkzeugs 90 erfasst wird. Außerdem umfasst das Werkzeug 90 die dritte Ausführungsform des Systems 100 mit einer Zufallseinheit 102, die in dem zweiten Teilwerkzeug 94 angeordnet und bspw. wie eine anhand der 1 und 2 vorgestellte Zufallseinheit 3, 43 ausgebildet sein kann, sowie eine Steuereinheit 104, die in dem zweiten Teilwerkzeug 94 angeordnet und bspw. wie eine anhand der 1 vorgestellte Steuereinheit 30 ausgebildet sein kann. Dabei umfasst die Steuereinheit 104 eine lokale Datenbank 108 und ist mit einer globalen Datenbank 106 verbunden.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird hier auf 3b verwiesen. Dabei wird in einem ersten Schritt 201 mit dem Sensor 98 ein Zustand des Werkzeugs 90 ermittelt, wobei nachgewiesen wird, ob die für das Bauteil 96 vorgesehene Bearbeitung abgeschlossen ist. Dies ist hier der Fall, wenn das Werkzeug 90 geöffnet wird. In einem zweiten Schritt 202 wird ein Positionsfixierer der Zufallseinheit 102 geöffnet. Außerdem werden die Kugeln durch Rütteln und/oder Schütteln mechanisch angeregt und in Ausnehmungen einer Rasterplatte bzw. eines Rasterfelds zufällig verteilt. Sobald eine derartige Anregung in einem dritten Schritt 203 abgeschlossen ist, wird der Positionsfixierer geschlossen, wobei die Kugeln in den Ausnehmungen der Rasterplatte fixiert werden. Danach wird von der Steuereinheit 104 in einem fünften Schritt 205 eine sich auf Grundlage der mechanischen Anregung der Kugeln zufällig ergebende Identifikationskennung 110 bzw. ein sich zufällig ergebener Daten-Matrix-Code überprüft. In einem sechsten Schritt 206 wird die sich ergebene Identifikationskennung 110 mit bereits vorhandenen Identifikationskennungen, die in der lokalen Datenbank 108 gespeichert sind, verglichen. Falls hierbei in einem siebten Schritt 207 ermittelt wird, dass die Identifikationskennung 110 bereits vergeben ist, wird der Postionsfixierer erneut geöffnet (zweiter Schritt 202). Außerdem werden die Kugeln gemäß dem dritten Schritt 203 erneut mechanisch angeregt. Nachfolgend wird überprüft, ob eine sich zufällig neu ergebene Identifikationskennung 110 in der Datenbank 108 vorhanden ist (Schritt 206). Dies wird so oft wiederholt, bis sich bei der Überprüfung im sechsten Schritt 206 ergibt, dass die Identifikationskennung 110 neu ist. In diesem Fall wird die Identifikationskennung 110 in einem achten Schritt 208 in der lokalen Datenbank 108 gespeichert. Gespeicherte Identifikationskennungen aus der lokalen Datenbank 108 werden regelmäßig an die globale Datenbank 106 weitergeleitet.
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Ein Beispiel für einen zweiteiligen Bauteil-Code als Identifikationskennung 112 ist in 4 schematisch dargestellt. Der Bauteil-Code bzw. die Identifikationskennung 112 umfasst als ersten Teil einen werkzeugspezifischen festen Daten-Matrix-Code 114, der mit einem werkzeugspezifischen Daten-Matrix-Stempel in das Bauteil geprägt wird und das Werkzeug, mit dem das Bauteil bearbeitet wird, eindeutig identifiziert. Ein zweiter Teil des Bauteil-Codes ist ein zufälliger Daten-Matrix-Code 116, der bei Durchführung einer Ausführungsform des Verfahrens erzeugt wird.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens und des Systems kann beim Herstellen von Bauteilen, bspw. von Blechteilen im Automobilbau bzw. Kraftfahrzeugbau, eingesetzt werden, wobei in einem Presswerk eine Vielzahl von Blechteilen hergestellt wird. Für eine Qualitätsdurchsprache der bei einer Abpressung hergestellten Bauteile ist eine Zuordnung von Herstellparametern zu den vorliegenden Bauteilen vorgesehen. Da jedoch eine Vielzahl von Informationen zu Herstellparametern auf einem Bauteil nicht direkt mechanisch oder elektronisch abgespeichert werden kann, ergibt sich mit dem Verfahren und dem System die Möglichkeit, die Identifikationskennung auf dem Bauteil zu hinterlassen und die zugehörigen Informationen mit der Identifikationskennung in einem elektronischen System zu speichern und nachträglich auszuwerten. Falls eine verwendete Rasterplatte bspw. eine Matrix aus 8·8 Ausnehmungen aufweist und 32 Kugeln verwendet werden, können 1.832.624.140.942.590.000 Möglichkeiten an Identifikationskennungen erzeugt werden.
