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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschriften
von in einer Arbeitslinie gefertigten Teilen als auch eine Laserzelle
hierfür.
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Die
eindeutige Kennzeichnung von Teilen, wie beispielsweise von Maschinenteilen,
ist für
die Rückverfolgung
der Produktion von Teilen heutzutage von großer Bedeutung. Zur Kennzeichnung
werden die Teile in der Regel direkt mittels eines Lasers beschriftet.
Die Beschriftung umfasst typischerweise eine Seriennummer, das Datum
und den Hersteller, um so eine problemlose Rückverfolgung des Produktionsvorgangs,
beispielsweise der Charge eines Teiles, zu ermöglichen.
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Aus
der
DE 27 26 454 B2 sind
beispielsweise ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung bekannt.
Dabei werden die Teile zwischen einer Inspektionsstelle und der
Kennzeichnungsstelle in Zonen von der Länge der aufzubringenden Kennzeichnung
aufgeteilt. Dabei wird jede einzelne Zone zwischen der Inspektionsstelle
und der Kennzeichnungsstelle elektronisch verfolgt. Die Oberfläche jeder
verfolgten Zone wird durch eine Laserlichtquelle oxidiert und geschmolzen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschriften
von in einer Arbeitslinie gefertigten Teilen sowie eine Lasereinheit
zum Einsatz in einem derartigen Verfahren und/oder einer derartigen
Vorrichtung derart weiterzubilden, dass die Fertigung und die Beschriftung
effizienter abläuft.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschriften
von Teilen mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. bzw. 8 und
eine Laserzelle mit den Merkmalen des Patentanspruches 14 gelöst. Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein
wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, Teile direkt nach
ihrer Herstellung zu beschriften und einsatzfertig vorzubereiten.
Insbesondere soll der Beschriftungsvorgang möglichst unmittelbar nach dem
Produktionsvorgang der Teile erfolgen, um so eine Beschriftung "on the fly" zu ermöglichen.
Dadurch können
hohe Durchsatzgeschwindigkeiten bei der Herstellung von Teilen,
insbesondere von Massenteilen wie beispielsweise Kontakten für Stecker,
erzielt werden.
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Konkret
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Beschriften von Teilen,
wobei die Teile nach ihrer Herstellung in Form eines Bandes von
einer Antriebsvorrichtung einer Beschriftungsvorrichtung zugeführt, gezählt, beschriftet
und von einer Aufwickelvorrichtung auf eine Spule aufgewickelt werden.
Der Vorteil dieses Verfahrens besteht insbesondere darin, dass die
Teile direkt nach ihrer Herstellung beschriftet und auf eine Spule
fertig für
die weitere Verarbeitung aufgewickelt werden. Die Spule mit den
beschrifteten Teilen kann dann unmittelbar weiterverarbeitet werden,
beispielsweise in einen Bestückungsautomaten
eingesetzt werden, der die beschrifteten Teile zum Bestücken von
anderen beliebigen Komponenten verwendet. Ein typisches Anwendungsbeispiel
ist die Herstellung von elektrischen Steckern, welche Kontakte aufweisen.
Die Kontakte sind zur Rückverfolgung
beschriftet und Massenteile, die am Band von einer Maschine hergestellt
werden.
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Vorzugsweise
werden die Teile durch Stanzen aus einem Materialband hergestellt.
Die Teile, z. B. Kontakte verbleiben am Materialband und können somit
als kontinuierliches Kontaktmaterial der Beschriftungsvorrichtung
zugeführt
werden. Dies ist bei der Herstellung von Massenteilen, wie beispielsweise
Endloskontaktmaterial, von Vorteil, da der Beschriftungsvorgang
mit einer wesentlich geringeren Zeitspanne durchgeführt werden
kann. Es kann sich aber auch um Teile handeln, die nach einem weiteren
Prozess, z. B. nach einem Umspritzen, galvanischen Veredeln und ähnlichem,
im Durchlauf zu beschriften sind.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Beschriftungsvorrichtung einen Laser,
der von einem Rechner gesteuert die Teile beschriftet. Ein Laser
besitzt den Vorteil, dass mit einer sehr hohen Geschwindigkeit beschriftet
werden kann. Die typische Beschriftungsdauer eines Kleinteiles kann hierbei
beispielsweise in nur 23 ms durchgeführt werden. Durch die fortlaufende
Zuführung
der Teile zum Laser kann der Beschriftungsvorgang ohne große Zeitverzögerung direkt
im Anschluss an die Produktion der Teile durchgeführt werden.
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Insbesondere
werden alle Teile, die auf eine gemeinsame Spule aufgewickelt werden,
jeweils mit einem Kode beschriftet, der die gemeinsame Spule eindeutig
kennzeichnet. Dieser Kode ist insbesondere für die Rückverfolgung der Teile von
Bedeutung. Ihm lässt
sich entneh men, von welcher Spule ein Teil stammt. Dadurch kann
festgestellt werden, welche Maschine das Teil hergestellt hat und
wann das Teil beschriftet worden ist. Die Rückverfolgung wird also wesentlich
erleichtert.
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Eine
Markierung, welche zu einem definierten Zeitpunkt angebracht wird,
kann in dem Band mit beschrifteten Teilen, einen Wechsel einer Spule
auslösen.
Die Markierung dient sozusagen als eine Art externer Trigger, der
einen Spulenwechsel auslöst.
Alternativ oder zusätzlich
kann ein interner Trigger in Form eines Zählers vorgesehen sein, der
die bereits auf eine Spule aufgewickelten Teile zählt und
bei Erreichen eines bestimmten Zählerstandes
einen Spulenwechsel auslöst.
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Vorzugsweise
wird die Markierung durch ein fehlendes Teil im Band mit beschrifteten
Teilen gebildet. Wenn zur Detektion der Teile eine Lichtschranke
eingesetzt wird, kann das fehlende Teile in dem Band schnell und
einfach von der Lichtschranke detektiert werden. Es könnte auch
jede andere Art der Markierung verwendet werden, allerdings ist
beispielsweise ohne optische Markierung z. B. durch eine grafische
Markierung eines Teiles aufwendiger detektierbar als das fehlende
Teil.
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Bei
einem Spulenwechsel kann aus dem Band mit beschrifteten Teilen ein
Kontrollabschnitt herausgetrennt werden, auf dem sich ein erstes
Teil mit einer Beschriftung für
eine erste Spule und ein zweites Teil mit einer Beschriftung für eine zweite,
nach der ersten eingesetzten Spule befindet. Dieser Kontrollabschnitt kann
beispielsweise zur Dokumentation eines erfolgreichen Spulenwechsels
dienen. Ebenso kann er den korrekten Be schriftungswechsel beim Übergang
von einer auf eine andere Spule belegen.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Beschriften von Teilen,
mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von Teilen in Form eines Bandes,
einer Antriebsvorrichtung zum Bewegen und Führen des Bandes mit Teilen,
einer Beschriftungsvorrichtung zum Zählen und Beschriften der Teile
und einer Aufwickelvorrichtung zum Aufwickeln der beschrifteten
Teile auf eine Spule.
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Die
Vorrichtung zum Erzeugen der Teile ist beispielsweise eine Stanzvorrichtung,
mit der die Teile aus einem Materialband gestanzt werden können und
anschließend
am Trägerstreifen
zum Weitertransport verbleiben. Die Beschriftungsvorrichtung umfasst
vorzugsweise einen Laser und einen Rechner, wobei der Rechner programmtechnisch
eingerichtet ist, um den Laser derart zu steuern, dass er die Teile
beschriften kann.
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Die
Markierung kann auch durch Markierwerkzeug erfolgen. Abhängig von
dieser Markierung wird beim Aufwickeln ein Spulenwechsel durchgeführt. Es
kann aber auch eine Trennvorrichtung vorgesehen sein, die derart
ausgebildet ist, dass bei einem Wechsel einer Spule aus dem Band
von beschrifteten Teilen ein Kontrollabschnitt herausgetrennt wird,
auf dem sich eine erster Teil mit einer Beschriftung für eine erste
Spule und ein zweiter Teil mit einer Beschriftung für eine zweite,
nach der ersten eingesetzten Spule befindet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist ein Kameraprüfsystem
vorgesehen, das zum optischen Überprüfen der
Teile ausgebildet ist.
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Das
Kameraprüfsystem
ist vor der Beschriftungsvorrichtung vorgesehen, um die zu beschriftenden Teile
zu überprüfen.
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Damit
wird sichergestellt, dass nur Gutteile beschriftet werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Laserzelle, die zum
Einsatz in einem Verfahren nach der Erfindung und/oder einer Vorrichtung
nach der Erfindung als Beschriftungsvorrichtung ausgebildet ist
und ein Gehäuse,
einen Bandantrieb mit einer Regelung, eine Bandführung, eine Triggerlichtschranke, eine
Mikrokontrollersteuerung und einen Laser aufweist.
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Insbesondere
umfasst die Laserzelle einen Rechner, der programmtechnisch zum
Ansteuern des Lasers eingerichtet ist.
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Der
Rechner ist vorzugsweise ein Personal Computer, der programmtechnisch
eingerichtet ist, um über
eine Benutzeroberfläche
einen Beschriftungsvorgang einstellen zu können.
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Ferner
kann die Laserzelle eine Markiervorrichtung umfassen, die zum Markieren
eines Bandes mit Teilen für
einen Spulenwechsel ausgebildet ist.
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Schließlich kann
sie auch mindestens ein Kameraprüfsystem
zum Überprüfen von
Teilen umfassen.
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Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In
der Beschreibung, in den Ansprüchen,
der Zusammenfassung und der Zeichnung werden die in der am Schluss
der Beschreibung angeführten
Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen
verwendet.
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Die
Zeichnungen zeigen in
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1 ein Ausführungsbeispiel
der schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 einen Ausschnitt eines
Bandes mit Teilen, die gemäß der Erfindung
beschriftet werden;
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3 ein Blockschaltbild mit
einer einen Antrieb aufweisenden Lasereinheit, einem Encoder eines Motors,
einer Kontrollereinheit/Interfacekarte und einer Einheit mit Türkontakten
und einer Leuchte, wie sie bei dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Laserzelle
zum Beschriften von Teilen zum Einsatz kommen;
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4 ein Ablaufdiagramm eines
Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Beschriftung
von Teilen mittels eines Lasers;
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5 ein Ablaufdiagramm des
Aufwickelns von beschrifteten Teilen auf eine Spule gemäß der Erfindung
und
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6 ein Ablaufdiagramm des
gesamten Prozesses des Beschriftens von Teilen und Aufwickelns auf einer
Spule gemäß der Erfindung,
in dem bestimmte Prozessschritte den einzelnen Komponenten eines
Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zugeordnet sind.
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In 1 ist eine Vorrichtung 30 zum
Herstellen von Teilen 34 in Form eines Bandes 34 dargestellt.
Das Band 32 wird von einer Teil einer Lesereinheit 22 bildenden
Fördervorrichtung 36 einer
Beschriftungsvorrichtung 38 zugeführt, wird also gezogen. Die
Beschriftungsvorrichtung 38 beschriftet die Teile 34 mit
einem Laser. Das Band 32 mit den beschrifteten Teilen 42 wird
weiter transportiert zu einer Aufwickelvorrichtung 40,
die das Band 32 mit den beschrifteten Teilen 42 auf
einen Spule 44 aufwickelt. Die Spule 44 kann nun
direkt zum Weiterverarbeiten der beschrifteten Teile 42 verwendet
werden. Wesentlich ist bei der dargestellten Vorrichtung, dass eine
Beschriftung der Teile 34 in sog. "on the fly" -Betreibsweise unmittelbar nach der
Produktion der Teile 34 erfolgt und ohne dass es zu Verzögerungen
beim Herstellen, Beschriften und Aufwickeln der Teile 34 bzw. 42 auf
eine Spule 44 kommt.
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2 zeigt ein Band 10 mit
Teilen 12, das beispielsweise durch eine Stanzvorrichtung
aus einem Blechband erzeugt worden ist. Die Teile 12 dienen
können
beispielsweise Kontakte sein. Das Band 10 mit den Teilen 12 wird
unmittelbar nach seiner Herstellung einer (nicht dargestellten)
Beschriftungsvorrichtung zugeführt.
Hierbei werden die Teile mit einem CodeA und einem CodeB und einer
fortlaufenden Teilenummer sowie einer Spulennummer beschriftet.
Die Beschriftung erfolgt mittels eines Lasers, wie im Folgenden
noch ausführlich
beschrieben werden wird. Nach der Beschriftung der Teile 12 werden
diese auf Spulen von einer Aufwickelvorrichtung aufgerollt. Die
Spulen können
in der Produktion eingesetzt werden, um beispielsweise Stecker mit
Kontakten zu versehen.
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Wie
in 2 dargestellt ist,
kann z.B. jede Spule 4500 Teile aufnehmen. Dann ist die
Spule voll und muss gewechselt werden. Der Vorgang des Spulenwechselns
wird im Folgenden noch ausführlich
erläutert, soll
aber hier bereits kurz diskutiert werden. Das Band 10 mit
den Teilen 12 weist als Markierung für einen Spulenwechsel ein abgeschnittenes,
d. h. nicht vorhandenes Teil 13 (in der 2 gestrichelt dargestellt) auf. Dieses
abgeschnittene oder nicht vorhandene Teil 13 kann von einer
Detektionseinrichtung derart ausgewertet werden, dass diese ein
Signal zum Spulenwechseln erzeugt. Um die Beschriftung zu kontrollieren,
wird bei einem Spulenwechsel aus dem Band 10 ein Teilausschnitt
zur Kontrolle 14 heraus getrennt. Dieser Teilausschnitt 14 umfasst
zwei beschriftete Teile 12. Ein Teil 12 ist das
letzte Teil der Spule mit der Nummer N und ist mit dem CodeA beschriftet.
Das Teil 12 hat die Teilenummer 4501. Das zweite Teil 12 ist
das erste Teil der darauf folgenden Spule mit der Nummer N+1 und
trägt als
Beschriftung den CodeB. Seine Teilenummer ist 0. Die beiden im Kontrollausschnitt 14 enthaltenen
Teile 12 wer den ausschließlich zu einer Überprüfung der
Beschriftung der Teile verwendet und gelangen daher nicht auf die
Spulen N und N+1.
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Wie
aus 2 hervorgeht, werden
alle Teile einer Spule mit dem selben Code – in 2 der CodeA und der CodeB – beschriftet.
Um die Zählerstände der
Aufwickelvorrichtung und der Beschriftungsvorrichtung synchron zu
halten, wird unter Berücksichtigung
des Kontrollausschnittes 14 ein Spulenwechsel durch ein
markiertes Teil gekennzeichnet, hier ein ausgetrenntes Teil, bewirkt.
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An
dieser Stelle sei erwähnt,
dass die Beschriftung bzw. der Code der Teile 12 das Datum
und eine Herstellerinformation umfassen kann. Beliebige weitere
Informationen können
selbstverständlich
auf die Teile 12 aufgebracht werden. Der Code selbst kann
beispielsweise von einer Anlagennummer, dem Fertigungsdatum und
wie bereits erwähnt
der Spulennummer abhängig
sein. Wesentlich ist, dass sich keine Teile 12 mit dem
CodeA auf der Spule mit der Nummer N+1 und keine Teile 12 mit
dem CodeB auf der Spule mit der Nummer N befinden dürfen. Die
bereits erwähnte
Markierung, die bei einem Spulenwechsel angebracht wird, kann von
der Aufwickelvorrichtung erkannt werden, sodass diese einen Spulenwechsel
durchführt.
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Die
Beschriftung der Teile 12 des Bandes 10 erfolgt "on the fly". Das bedeutet, dass
das Band 10 bzw. ein Streifen mit den Teilen 12 zum
Beschriften nicht extra angehalten werden muss. Statt dessen kann
die Beschriftung in der Beschriftungsvorrichtung im kontinuierli chen
Durchlauf unmittelbar nach der Herstellung der Teile durchgeführt werden.
Hierdurch muss der Antrieb des Bandes 10 nicht ständig gestartet
und gestoppt werden, was zu Schwingungen des Bandes 10 führen kann.
Dadurch kann eine höhere
Durchsatzrate erzielt werden, da die Totzeit des Transports der
Teile 12 des Bandes 10 entfällt.
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Die
(nicht dargestellte) Beschriftungsvorrichtung kann eine Laserzelle
umfassen, die einen Beschriftungslaser mit PC, eine Kontrollereinheit,
eine Triggerlichtschranke, ein Antriebssystem, ein Markiermodul, elektrisches
Zubehör
wie Spannungsversorgung, Taster, Relais, Leuchten, Verkabelung etc.,
ein Gehäuse
der Zelle mit einem mechanischen Aufbau wie Profile, Streifenführungen,
Halterungen, Belüftung,
Strahlenschutz etc. und ein optionales Kamerasystem zum Prüfen der
Teile 12 umfasst.
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Der
Beschriftungslaser kann vom Typ VMc3 sein und ein Versorgungsgerät, eine
Optikeinheit, einen Monitor, eine Tastatur und eine Maus umfassen.
Im Versorgungsgerät
sind vorzugsweise Schnittstellen und ein Personal Computer untergebracht,
mit dem der Laser angesteuert wird. Daher wird der Personal Computer (PC)
im Folgenden als Laser-PC bezeichnet.
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Um
die Teile 12 zu zählen
und zu überwachen
und zum Steuern von zeitkritischen Vorgängen in Echtzeit kann eine
Kontrollereinheit der Firma Vester Elektronik GmbH eingesetzt werden.
Diese Kontrollereinheit wird nachfolgend kurz als Kontroller bezeichnet.
Der Kontroller kann mit einem Schnittstellen-Steckverbinder X20
mit dem Laser-PC verbunden sein. Der Spannungspegel für einen
Datenaustausch zwischen Kontroller und Laser-PC ist 24 Volt.
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Die
Laserzelle selbst kann zur Gewährleistung
einer erforderlichen Sicherheit Türen zum Laser aufweisen, die
mit Türschaltern
ausgestattet sind. Die Türschalter
dienen dazu, beim Öffnen
einer Tür
den Laser abzuschalten. Die Türschalter
können
mit dem Sicherheitskreis des Lasers über einen Schnittstellen-Steckverbinder
X25 verbunden sein.
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Zum
genauen Beschriften der Teile 12 sollte dem Laser die Geschwindigkeit
des Streifens bzw. des Bandes 10 mitgeteilt werden. Hierzu
wird ein Encodersignal von einem Motor des Antriebssystems über eine spezielle
Elektronik in Form einer Einsteckkarte für den Laser-PC dem Laser mitgeteilt.
Dadurch kann der Laser selbst bzw. der Laser-PC die Beschriftung
an die Vorwärtsbewegung
und die Geschwindigkeit des Bandes 10 anpassen. Insbesondere
kann er die Vorwärtsbewegung
ausgleichen. Beispielsweise kann er bei einer Erhöhung der
Geschwindigkeit des Bandes 10 die Schriftart an die Geschwindigkeit
anpassen.
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Im
Folgenden werden kurz die zur Steuerung des Lasers verwendeten Signale
des Steckverbinders X20 und der Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle erläutert:
Der
Laser umfasst zwei Eingänge:
- 1. Restart_Mark: Ein Triggersignal einer Lichtschranke
wird zum Zählen
der Teile 12 an den Kontroller geführt. Ohne Verzögerung wird
dieses Triggersignal auf den Eingang Restart_Mark des Lasers gelegt,
wodurch die Beschriftung durch den Laser sofort gestartet werden
kann.
- 2. Neuer_Datensatz: wenn die maximale Teileanzahl pro Spule
erreicht worden ist, kann der Kontroller den Eingang Neuer_Datensatz
des Lasers auf logisch High setzten. Dann lädt der Laser-PC den nächsten Datensatz
zum Beschriften aus einer Textdatei.
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Im
Folgenden werden kurz die Ausgangssignale des Lasers erläutert:
- 1. Mark_Aktiv: Solange der Laser beschriftet,
ist dieses Signal logisch High. Es wird auf logisch Low gesetzt,
wenn die Beschriftung abgeschlossen ist. Solange es logisch High
ist, kann keine neue Beschriftung gestartet werden.
- 2. System_Ready: Dieses Signal wird auf logisch High gesetzt,
nachdem die Schnittstelle X20 initialisiert wurde. Solange es logisch
Low ist, kann keine Beschriftung durch den Laser stattfinden.
- 3. Error: Tritt beim Laser ein Fehler auf, wird dieses Signal
auf logisch High gesetzt. An einem Bildschirm kann eine Meldung über die
Störung
und zur Fehleranalyse ausgegeben werden. Mit diesem Signal wird die
komplette Vorrichtung zur Beschriftung von Teilen abgeschaltet.
- 4. Laser_Ready: Sobald der Laser bereit ist, wird dieser Ausgang
auf logisch High gesetzt.
- 5. Daten_geladen: Nachdem der Kontroller das Signal Neuer_Datensatz
ausgegeben hat, hat der Laser-PC begonnen, den nächsten Datensatz für das Beschriften
zu la den. Während
des Ladens wird das Signal Daten_geladen auf logisch Low gesetzt,
also inaktiv. Erst nach Abschluss des Ladens des neuen Datensatzes
wird dieses Signal wieder auf logisch High gesetzt. Danach legt
der Kontroller das Signal Neuer_Datensatz wieder auf logisch Low.
Ab jetzt kann erneut beschriftet werden.
- 6. Datensatz_leer: Wurde vom Kontroller das Signal Neuer Datensatz
ausgegeben, hat der Laser-PC versucht, den nächsten Datensatz aus der Liste
zu lesen. Hierbei hat der Laser-PC festgestellt, dass kein weiterer
Datensatz mehr vorhanden ist und demgemäß aktiviert er das Signal Datensatz
leer. Nun muss die Anlage abgeschaltet werden, da keine Beschriftungsdaten
mehr vorhanden sind.
- 7. Ablaufprogramm_Aktiv: Das Beschriftungsprogramm besteht aus
Variablen. Diese Variablen werden durch ein Ablaufprogramm mit Kode
wie z.B. Datum, Hersteller, Spulennummer gefüllt. Bei dem Signal Neuer_Datensatz
steuert das Ablaufprogramm das Inkrementieren der Spulennummer und
speichert entsprechende Inhalte in Textdateien ab.
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Wird
das Ablaufprogramm gestartet, wird ein Ausgang auf High gelegt und
erst dann kann die Beschriftung begonnen werden. Wenn das Ablaufprogramm
beendet wird, liegt an diesem Ausgang ein Low-Signal an, und die
Beschriftung wird gestoppt. Somit können keine Teile beschriftet
werden, welche vom Ablaufprogramm nicht überwacht werden.
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Die
oben erläuterten
Signale sind in der 3 dargestellt,
die ein Blockschaltbild mit wesentlichen Einheiten eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeigt. Dargestellt sind ein Encoder 20 eines Motors der
Antriebsvorrichtung, eine Lasereinheit 22, der Kontroller 24 (in 3 als Kontrollereinheit/Interfacekarte
bezeichnet) und eine Einheit 26 für Türkontakte und eine Leuchte
der Laserzelle. Das dargestellte Blockschaltbild verdeutlicht, dass
der Lasereinheit 22 vom Encoder des Motors 20 die
Geschwindigkeit über die
Signale A und B übergeben
wird. Dadurch kann die Lasereinheit 22 ihre Beschriftung
entsprechend an die Geschwindigkeit des Bandes 10 mit Teilen 12 anpassen.
Der Kontroller 24 fungiert als zentrale Steuereinheit für die Lasereinheit 22.
Insbesondere wertet er die zugeführten
Signale Laser_beschriftet, System bereit, Fehlermeldung, Laser_bereit,
neuer_Datensatz bereit, Datensatzliste_leer und Ablaufprogramm_aktiv
in Echtzeit aus und erzeugt die Ausgangssignale, Erneute Beschriftung
und Lade_neuen_Datensatz zum Steuern der Lasereinheit 22.
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Der
Sicherheitskreis der Laserzelle wird im Wesentlichen durch die Einheit 26 gebildet,
und zwar durch die in dieser Einheit enthaltenen Türkontakte.
Sobald eine Tür
der Laserzelle geöffnet
wird, wird einer der Türkontakte
geschaltet. Das entsprechende Signal Türkontakt.ZU wird deaktiviert,
was eine Abschaltung des Lasers der Lasereinheit 22 bewirkt.
Als weiteres Sicherheitsmerkmal umfasst die Einheit 26 eine
Leuchte, die beispielsweise auf der Laserzelle montiert sein kann.
Diese Leuchte zeigt den Betrieb des Lasers an.
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Ein
typischer Funktionsablauf umfasst folgende Schritte: Nach dem Einschalten
der Laserzelle mit dem Laser-PC
und dem Kontroller bootet der Laser-PC und die Software zum Beschriften
startet. Die Software liest aus einer Beschriftungscode-Liste in
einer Textdatei aktu elle Daten. Anschließend kann die erste Position der
Textdatei an ein so genanntes Scanlabkarte in der Lasereinheit 22 übertragen
werden.
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Innerhalb
des Ablaufprogramms ermöglicht
die Software nun noch, dass die Zählerstände neu konfiguriert werden
können.
Hierzu stellt die Software auf einer grafischen Benutzeroberfläche, wie
beispielsweise dem Betriebssystem Windows der Firma Microsoft, ein
Formular zur Verfügung,
in dem verschiedene Eingabe vorgenommen werden können, um die Zählerstände zu überwachen
und zu steuern. Dieses Formular weist einen ÜBERTRAGEN-Button auf, mit dem
die eingegebenen Daten über
eine serielle Schnittstelle vom Laser-PC an den Kontroller übertragen
werden können.
Um zu kontrollieren, ob die Daten korrekt übertragen wurden, kann der
Kontroller die empfangenen Daten an den Laser-PC zurücksenden.
Der Laser-PC kann dann die gesendeten und empfangenen Daten vergleichen
und eine Meldung „Übertragung
erfolgreich" oder „Übertragung
fehlgeschlagen" auf
der grafischen Benutzeroberfläche
ausgeben.
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Die
neuen Einstellungen werden sofort übernommen, und nach Schließen dieses
Eingabeformular kann mit der Beschriftung begonnen werden. Die Beschriftung
kann nun mit einem Highimpuls mit einer Dauer von ca. 10 ms am Signal
Restart_Mark gestartet werden, sofern die Signale System_Ready,
Laser_Ready, Daten_Geladen und Ablaufprogramm_aktiv alle logisch
High sind. Mit jedem neuen Triggersignal der Lichtschranke auf dem
Signal Restart_Mark wird ein Teil mit dem selben Code beschriftet.
Zwischen zwei aufeinander folgenden Triggerimpulsen wird geprüft, ob der
Laser das Signal Mark_Aktiv auf logisch High und anschließend wieder
auf logisch Low gesetzt hat.
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Beim
Spulenwechsel, d.h. wenn eine, neue Spule verwendet werden soll,
und/oder wenn ein neuer Datensatz zum Beschriften verwendet werden
soll, gibt der Kontroller 24 das Signal Neuer_Datensatz
aus. Daraufhin setzt der Laser-PC das Signal Daten_Geladen auf logisch
Low, d.h. auf inaktiv. Das Band 10 mit den Teilen 12 wird
gestoppt. Der Laser-PC lädt
den nächsten
Datensatz aus der erwähnten
Textdatei auf die Scanlabkarte. Anschließend meldet der Laser-PC Daten_Geladen,
sobald die Scanlabkarte die neuen Daten geladen hat und bereit ist.
Nunmehr setzt der Kontroller das Signal Neuer_Datensatz wieder zurück und das Band
wird gestartet. Das nächste
Triggersignal der Lichtschranke löst am Signal Restart_Mark eine
Beschriftung mit dem neuen Code aus.
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Es
sei hier noch erwähnt,
dass der Laser immer aktiv ist, solange der Laser-PC eingeschaltet
ist und kein Fehlerzustand vorliegt. Das bedeutet, dass jederzeit
mit der Beschriftung von Teilen 12 begonnen werden kann.
Insbesondere kann der Laser ohne Standby-Funktion betrieben werden,
was jedoch keine negativen Auswirkungen auf die Lebensdauer des
Lasers hat. Im Standby-Modus
würde dagegen
die Aufheizzeit des Lasers ca. 40 s betragen.
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Die
Textdatei mit einer Liste von Beschriftungscodes für die Teile
kann folgenden Aufbau besitzen:
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4 zeigt nun den Prozessablauf
bei der Beschriftung von Teilen mit einem Laser. Die Teile sind
in einem Stanzstreifen enthalten, der aus 100% geprüften Teilen
besteht.
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In
einem ersten Schritt S1 steuert eine Durchhanglichtschranke beispielsweise
vom Typ DHS80 die Motorgeschwindigkeit der Fördervorrichtung, die den Stanzstreifen
bewegt. Der Motor transportiert den Stanzstreifen (Schritt S2).
Im Schritt S3 wird die Geschwindigkeit dieses Motors an einen Laser
zur Beschriftung zurückgekoppelt.
Eine Lichtschranke erkennt die Teile am Streifen (Schritt S4). Die
Teile werden gezählt
(Schritt S5). Bei jedem neuen Teil wird ein Startimpuls für die Beschriftung
an den Laser gesendet (Schritt S6). Im Schritt S7 wird geprüft, ob die
Markierungsanzahl der Teileanzahl entspricht. Ist dies der Fall,
wird in den Schritt S8 verzweigt, in dem eine Markierung auf einem
Stanzstreifen angebracht wird. Andernfalls wird direkt in den Schritt
S9 verzweigt, in dem auch vom Schritt S8 verzweigt und in dem geprüft wird,
ob die Spulenanzahl der Teileanzahl entspricht. Ist dies nicht der
Fall, wird zum Schritt S1 zurück
gesprungen. Andernfalls wird der Zähler für die Teileanzahl auf 0 gesetzt
im Schritt S10. Im Schritt S11 ermittelt der Laser einen neuen Beschriftungscode,
den er im Schritt S12 in einer Datei Data_New.txt in einem Speicher
des Laser-PCs ablegt. Anschließend
wird vom Schritt S12 in den Schritt S1 zurück gesprungen.
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5 zeigt nun den Prozessablauf,
der Aufwickelvorrichtung für
die beschrifteten Teile bzw. Teile. Im Schritt S13 wird die Wickelgeschwindigkeit
mittel Durchhang gesteuert. Im Schritt S14 werden Teile auf eine Spule
x aufgewickelt. Anschließend
wird im Schritt S15 geprüft,
ob eine Markierung vorhanden ist. Ist dies nicht der Fall, wird
zurück
in den Schritt S13 verzweigt. Andernfalls wird im Schritt S16 an
der Markierung das Band mit den Teilen abgeschnitten. Daraufhin
wird im Schritt S17 der Spulenwechsel an einen Tintenstrahldrucker gesendet,
der den Spulenwechsel durch einen Ausdruck dokumentiert. Im darauf
folgenden Schritt S18 wird der Spulenwechsel durchgeführt und
im nächsten
Schritt S19 der Spulenzähler
inkrementiert.
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Die
im Zusammenhang mit 4 und 5 erläuterten Prozessschritte sind
in 6 noch einmal zusammenfassend
dargestellt. Hierbei sind die einzelnen Prozessschritte den Einrichtungen
zugeordnet, welche die Prozessschritte jeweils ausführen. Das
in 6 dargestellte Ablaufdiagramm
ist im Wesentlichen selbst erklärend.
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- 10
- Band
- 12
- Teil
- 13
- fehlendes
Teil
- 14
- Teilausschnitt
für Kontrolle
- 20
- Encoder
des Motors
- 22
- Lasereinheit
- 24
- Kontroller
bzw. Kontrollerein
-
- heit/Interfacekarte
- 26
- Türkontakte/Leuchte
- 30
- Vorrichtung
zur Herstellung von Teilen
- 32
- Band
mit Teilen
- 34
- Teile
- 36
- Antriebsvorrichtung
- 38
- Beschriftungsvorrichtung
- 40
- Aufwickelvorrichtung
- 42
- beschriftete
Teile
- 44
- Spule
- S1–S19
- Prozessschritte
