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Vorrichtung zur Bestimmung des Durchlaufzustandes von Gegenständen
an einer Kontrollstelle Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des
Durchlaufzustandes von Gegenständen an einer Kontrollstelle, die eine erste tÇberwachungsvorrichtung,
die senkrecht zur Transportrichtung angeordnet ist, und eine zweite Uberwachungsvorrichtung
enthält, in der die erste tÇberwachungsvorrichtung mit einem Zähler verbunden ist,
in dem die Zahl der an der Kontrollstelle vorbeibewegten Gegenstände gezählt wird,
und wobei Abtastgatter vorgesehen sind, die den Zählerstand ablesen, und das diesem
Stand entsprechende Gatter ein Ausgangssignal an eine Steuervorrichtung abgibt.
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Bei selbsttätigen Produktionssystemen, bei denen die Produkte im
Fluß durch den Fertigungsablauf geführt werden, oder bei Warenlagern unter Verwendung
von Förderbändern ist es erwünscht, daß die Gegenstände im Fluß oder auf dem Förderband
mit der zulässigen Höchstgeschwindigkeit laufen und daß, wenn sich diese Geschwindigkeit
ändert, diese Änderung rasch festgestellt und sofort korrigiert wird. Wenn z. B.
mehrere Dosen mit Material gefüllt werden müssen, muß die Geschwindigkeit, mit der
die Dosen der Füllmaschine angeboten werden, so geregelt werden, daß sich der höchste
Wirkungsgrad ergibt und die Füllmaschine mit optimaler Geschwindigkeit arbeitet.
Gelegentlich kann die Vorrichtung, die der Füllmaschine die Dosen zuführt, schadhaft
werden, so daß keine Dosen zur Füllmaschine gelangen. Deshalb ist es notwendig,
dafür zu sorgen, daß die Füllmaschine zum Stillstand kommt, wenn keine Dosen vorhanden
sind. Auch soll dafür gesorgt werden, daß die Maschine nicht arbeitet, wenn der
Dosentransport gestört ist und kein regelmäßiger Durchlauf durch die Maschine erfolgt.
Weiter ist es erwünscht, die Zufuhr von Dosen zur Maschine in der Zeiteinheit genau
zu regeln, so daß sie nicht unter oder über einen vorbestimmten Wert absinkt bzw.
ansteigt.
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Zum Überwachen der Dosenreihe wurde bereits ein Verfahren angewandt,
bei dem die Dosen an einer Nachweisvorrichtung vorbeigeführt werden, bei der z.
B. ein Lichtbündel auf eine Photozelle gerichtet ist, deren Ausgang ein Steuersignal
liefert.
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Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß, wenn der Dosenfluß
zum Stillstand kommt und eine Dose sich in einer derartigen Lage befindet, daß sie
das Lichtbündel unterbricht, das empfangene Signal dennoch angibt, daß Dosen vorhanden
sind. Wenn jedoch die Dosen so stehenbleiben, daß keine Dose das Lichtbündel unterbricht,
wird dieses zwischen zwei aufeinanderfolgenden Dosen durchgelassen, und es wird
die falsche Information gegeben, daß keine
Dosen vorhanden sind, was eine unrichtige
Korrektur veranlassen kann.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung anzugeben, die
diesen Nachteil behebt.
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Es ist ferner eine Vorrichtung zur Überwachung des Durchlaufs von
Teilen durch eine Maschine bekannt, z. B. aus der britischen Patentschrift 834 584.
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Diese benötigt jedoch zwei Zähler, nämlich für jede Überwachungsvorrichtung
einen, und es wird eine Differenzbestimmung beider Zählerstände vorgenommen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung des Durchlaufzustandes
von Gegenständen an einer Kontrollstelle ist nun dadurch gekennzeichnet, daß ein
Gatter vorgesehen ist, das von einem Taktgenerator während eines festgelegten Zeitraumes
für die von der ersten Überwachungseinrichtung gelieferten Impulse zur Weitergabe
an einen Zähler geöffnet wird, daß Gatter vorgesehen sind, die während eines festgelegten
Zeitraumes den Stand des Zählers abtasten und in Abhängigkeit vom Zählerstand und/oder
eines von der unter spitzem Winkel zur Transportrichtung angeordneten zweiten Überwachungseinrichtung
an einen Speicher gelieferten und gegebenenfalls invertierten Signals eine von
mehreren
Steuerstufen zur Signalisierung des Durchlaufzustandes »Nenngeschwindigkeit«, »niedrige
Geschwindigkeit«, »Stauung«, »keine Gegenstände« auslösen.
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Es ist erwünscht, in die Vorrichtung Zeitgeber zur Festlegung eines
vorherbestimmten Zeitraumes, währenddessen gezählt wird, und Zeitgeber zur Festlegung
der Länge einer Abtastzeit aufzunehmen. Die Zeitgeber können mit weiteren Hilfsmitteln,
z. B. einem Impulsdehner,-verbunden sein, um den Zähler am Ende eines vorherbestimmten
Zeitraumes zurückzustellen. Vorzugsweise sind die Zeitintervalle des Taktgenerators
einstellbar, so daß die Längen der festgelegten Zeiträume veränderbar sind.
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Die Ausgangssignale der Abtastgatter können für eine direkte Steuerung
der Geräte, die den Durchlaufzustand der Gegenstände bestimmen, benutzt werden oder
dazu einer Bedienungsperson eine Anzeige des Durchlaufzustandes zu geben, so daß
diese erforderlichenfalls eine Korrektur vornehmen kann.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 die Anordnung
der Überwachungsvorrichtung an der Kontrollstelle, Fig. 2 die Form einiger elektrischer
Signale, die bei der Vorrichtung Verwendung finden, und F i g. 3 blockschematisch
das logische Schaltbild der Vorrichtung.
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Es wird angenommen, daß die Vorrichtung zum Bestimmen der Durchlaufgeschwindigkeit
von Dosen auf einem Förderband dient. -Ferner wird angenommerr, daß die Soll- oder
Nenndurchlaufgeschwindigkeit 400 Dosen je Minute beträgt und daß die Dosen hintereinander
von einem Förderband transportiert werden. Es soll angegeben werden, ob die Durchlaufgeschwindigkeit
den Nennwert hat oder niedriger als der Nennwert ist, ob sich die Dosen auf dem
Band stauen oder ob sich tatsächlich keine Dosen auf dem Band befinden.
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In Fig. 1 werden Dosen 1 -in Richtung des Pfeiles auf einem Förderband
2 an einer Kontrollstelle vorbeitransportiert, die eine erste Überwachungsvorrichtung
mit zwei z. B. induktiven Aufnehmern 3 enthält, die beiderseits des Bandes auf einer
zur Durchlaufrichtung senkrechten Geraden angeordnet sind. Eine zweite Überwachungsvorrichtung
enthält eine Lichtquelle 4,- die ein Lichtbündel auf eine Photozelle 5 wirft. Das
Bündel schließt einen spitzen Winkel mit der Durchlaufrichtung ein. Die induktiven
Aufnehmer 3 zeigen das Vorhandensein einer Dose an, sobald der Rand einer Dose in
die Nähe der Aufnehmer kommt. Jeweils, wenn eine Dose an den Aufnehmern vorbeibewegt
wird, wird ein Ausgangsimpuls mit einem rechteckigen Spannungs-Zeit-Diagramm erzeugt.
Bewegt sich keine Dose an den Aufnehmern vorbei, so wird auch kein Ausgangssignal
erzeugt.
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Das Spannungs-Zeit-Diagramm der von den Aufnehmern erzeugten Impulse
ist in F i g. 2, (c) für den Fall dargestellt, daß der Dosenfluß regelmäßig ist.
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Um den Nennwert der Durchlaufgeschwindigkeit zu erreichen, muß die
sekundliche Impulszahl bei diesem Beispiel größer ~ als sechs sein. Solange die
Dosen mit dem Nennwert der Durchlaufgeschwindigkeit an der Kontrollstelle vorbeibewegt
werden, wird das Lichtbündel der Lichtquelle infolge des Winkels, den es mit der
Durchlaufrichtung einschließt, nach
wie vor unterbrochen, und die Photozelle 5 liefert
kein Ausgangssignal. Sobald eine Lücke in der Reihe auftritt, wird dies festgestellt,
weil das Lichtbündel der Quelle 4 in diesem Fall die Photozelle 5 trifft. Es dürfte
einleuchten, daß der Winkel, den das Lichtbündel mit der Durchlaufrichtung einschließt,
in Abhängigkeit vom gewählten Nennwert der Durchlaufgeschwindigkeit geändert werden
muß.
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Im Blockschaltbild der Fig. 3 werden die Ausgangsimpulse der Aufnehmer
3 der Klemme 11 und das Ausgangssignal der Photozelle 5 der Klemme 12 zugeführt.
Die Klemme 11 ist mit einem Aufnehmergatter 13 verbunden, das von einem Taktgenerator
14 gesteuert wird. Die Ausgangsimpulse des Aufnehmergatters 13 werden einem Zähler
oder Schieberegister 15 zugeführt. Dieser Zähler 15 empfängt auch Rückstellimpulse
[F i g. 2, (b)] vom Taktgeneratorl4. Der Ausgang des Zählers 15 ist mit vier Abtastgattern
17, 18, 19 und 20 verbunden, wobei jeweils ein Eingang eines Gatters mit einem der
Ausgänge des Zählers 15 verbunden ist. Jedes Abtastgatter hat ferner einen weiteren
Eingang, der mit dem Taktgenerator 14 verbunden ist, der über eine Leitung 21 dem
Gatter jeweils dann ein Signal zuführt, wenn eine Abtastung erfolgen muß. Die Klemme
12, an die die Photozelle 5 angeschlossen ist, ist mit einem Photozellenspeicher
22 verbunden; ein zweiter Eingang dieses Speichers ist mit einem Ausgang des Taktgenerators
14 verbunden, an dem Rückstellimpulse auftreten. Das Ausgangssignal des Photozellenspeichers
22 wird einem dritten Eingang des Abtastgatters 19 zugeführt; das Auftreten eines
Signals an diesem Eingang bedeutet, daß Dosen auf dem Förderband vorhanden sind.
Das Ausgangssignal des Speichers 22 wird ferner über eine Umkehrstufe 23 einem dritten
Eingang des Abtastgatters 20 zugeführt, der ein Signal empfängt, wenn keine Dosen
auf dem Förderband vorhanden sind.
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Die Ausgangssignale der Gatter 17, 18, 19 und 20 werden den Steuerstufen24,
25, 26 bzw. 27 zugeführt, die ihrerseits Ausgangssignale liefern, die entweder zur
Steuerung der Vorrichtung oder zur Inbetriebsetzung von Anzeigelampen Verwendung
finden, die die nachstehenden Zustände anzeigen:
| Abtastgatter | Steuerstufe | Anzeige |
| 17 24 Nenngeschwindigkeit |
| 18 25 Niedrige Geschwindigkeit |
| 19 26 Stauung |
| 20 27 Keine Dosen vorhanden |
Die Wirkungsweise der Vorrichtung beruht auf dem Prinzip, daß die Zahl der in einem
vorherbestimmten Zeitraum, im vorliegenden Beispiel einer Sekunde, an der Kontrollstelle
vorbeibewegten Dosen gezählt wird, und daß am Ende dieses Zeitraumes die Abtastgatter
17 . . . 20 während der Abtastzeit. den Zählerstand ablesen und das diesem Stand
entsprechende Gatter ein Ausgangssignal gibt.
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Am Ende einer Abtastzeit wird der Zähler zurückgestelIt, wonach sich
der Zyklus wiederholt. Der Taktgenerator enthält in Wirklichkeit zwei Generatoren,
einen zur Bestimmung der Länge der Zählperiode und den anderen zur Bestimmung der
Länge der Abtastzeit. Diese Generatoren sind einstellbar, so daß erforderlichenfalls
verschiedene Perioden gewählt werden können, wodurch für verschiedene
praktische
Arbeitsvorgänge die Ansteuerung der Vorrichtung mittels dieser Generatoren am besten
erfolgen kann. Der den Zähler steuernde Generator ist auch mit einem Impulsdehner
verbunden, der den in F i g. 2, (b) dargestellten Rückstellimpuls mit einer Zeitdauer
von etwa einer Millisekunde liefert. Die Form der Impulse, die die Zeiträume bestimmen,
während welcher gezählt (al) bzw. abgetastet (a 2) wird, ist in F i g. 2, (a) dargestellt.
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Wenn angenommen wird, daß das Band 2 einen konstanten Dosenfluß mit
einer Geschwindigkeit von 400 je Minute ergibt, so liefern die Aufnehmer 3 ein Ausgangssignal
mit etwas mehr als sechs Impulsen je Sekunde, das dem Eingang des Aufnehmergatters
13 zugeführt wird. Zu Beginn eines Zählzeitraumes wird über die Leitung 28 diesem
Gatter 13 ein Zählsignal zugeführt, wonach das Gatter dem Zähler 15 während des
ganzen Zählzeitraumes Impulse zuführt.
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Während des Zählzeitraumes einer Sekunde registriert der Zähler 15
somit alle vom Gatter 13 gelieferten Impulse. Am Ende dieses Zeitraumes wird das
Gatter 13 dadurch geschlossen, daß das Zählsignal auf der Leitung 28 endet, wonach
das Zählregister im Zähler 15 abgetastet wird.
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Bei der Nenngeschwindigkeit ist der Zählerstand höher als sechs.
In diesem Fall wird über die Leitung 30 in dem Abtastgatter 17, jedoch nicht auf
einer der anderen Leitungen 31 oder 32, die mit den anderen Ausgängen des Zählers
15 verbunden sind, ein Ausgangssignal erzeugt. Am Ende des Zählzeitraumes al beginnt
der Abtastzeitraum a2, und das Abtastgatter 17, das als UND-Gatter wirksam ist,
wird durch das Vorhandensein eines Signals auf der Leitung 21 und durch das Vorhandensein
eines Signals auf der Leitung 30 geöffnet, so daß der Steuerstufe 24, die angibt,
daß die Geschwindigkeit den Nennwert hat, ein Signal vom Gatter 17 zugeführt wird.
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Wenn jedoch die Durchlaufgeschwindigkeit der Dosen niedriger als
die Nenngeschwindigkeit ist und die Zahl der gezählten Dosen zwischen 2 und 6 je
Sekunde liegt, wird ein Ausgangssignal auf der Leitung 31 statt auf der Leitung
30 erzeugt, das einem Eingang des Abtastgatters 18 zugeführt wird. Das Ausgangssignal
dieses Gatters 18 wird während des Abtastzeitraumes der Steuerstufe 25 zugeführt,
so daß jetzt eine Anzeige gegeben wird, daß die Geschwindigkeit zu niedrig ist.
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Es sei bemerkt, daß, solange es einen Dosendurchlauf gibt, nur die
von den Aufnehmern 3 gegebene Information benutzt wird, um anzugeben, daß die Geschwindigkeit
den Nennwert hat oder zu niedrig ist. Wenn jedoch einer der zwei extremen Zustände
auftritt, d. h. eine Dosenstauung oder ein Fehlen von Dosen, tritt die zweite Überwachungsvorrichtung
mit der Photozelle 5 in Tätigkeit. Bei einer Dosenstauung liefern die Aufnehmer
3 ein kontinuierliches Ausgangssignal, was bedeutet, daß eine Dose vorhanden ist;
weil die Dosen jedoch nicht am Aufnehmer vorbeigehen, sondern stillstehen, zählt
der Zähler nicht. Infolgedessen führt der Zähler über die Leitung 32 den Abtastgattern
19 und 20 ein Ausgangssignal zu. Weil die Dosenstauung das Lichtbündel zwischen
der Lichtquelle 4 und der Photozelle 5 unterbricht, wird dem Photozellenspeicher
22 das Signal zugeführt, das angibt, daß Dosen vorhanden sind. Dieser Speicher führt
einem Eingang des Abtastgatters 19 ein Ausgangssignal zu, das angibt,
daß Dosen vorhanden
sind, so daß, wenn dieses Gatter während eines Abtastzeitraumes a 2 über die Leitung
21 ein Signal empfängt, der Steuervorrichtung 26 ein Ausgangssignal zugeführt wird,
das angibt, daß eine Stauung vorliegt. Sind gar keine Dosen auf dem Förderband vorhanden
und tritt somit der andere Extremzustand auf, so liefert der Aufnehmer 3 wiederum
kein Impulssignal, und der Zähler 15 liefert über die Leitung 32 ein Ausgangssignal,
das angibt, daß der gezählte Wert gleich Null ist.
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Das Bündel der Lichtquelle 4 wird jetzt nicht unterbrochen, und der
Photozellenspeicher 22 empfängt ein Signal, das angibt, daß keine Dosen vorhanden
sind. Dieses Signal wird von der Umkehrstufe 23 einem zweiten Eingang des Abtastgatters
20 zugeführt. Während des Abtastzeitraumes empfangen die drei Eingänge dieses Gatters
Signale, und dieses UND-Gatter führt der Steuervorrichtung 23 ein Signal zu, das
angibt, daß keine Dosen vorhanden sind.
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Am Ende jedes Abtastzeitraumes führt der Impulsdehner des Taktgenerators
14 dem Zähler 15, dem Aufnehmergatter 13 und dem Photozellenspeicher 22 je einen
Rückstellimpuls zu.
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Obgleich im Ausführungsbeispiel nur vier Abtastgatter angegeben sind,
kann die Vorrichtung mit mehr Abtastgattern erweitert werden, so daß nicht nur die
Nenngeschwindigkeit und eine niedrige Geschwindigkeit, sondern auch zwischenliegende
Geschwindigkeiten angezeigt werden. Es können z. B. zusätzliche und mit geeigneten
Ausgängen des Zählers verbundene Abtastgatter anzeigen, ob der gewählte Wert z.
B. zwischen fünf und sechs Dosen je Sekunde oder zwischen vier und fünf Dosen je
Sekunde liegt.
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Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf die Überwachung eines Dosendurchlaufs
beschränkt, sondern die Erfindung kann auch zum Überwachen des Durchlaufzustandes
anderer Gegenstände verschiedenster Art verwendet werden. Die von den Überwachungsvorrichtungen
gelieferten Signale haben vorzugsweise Binärform, so daß sie in UND-ODER-logische
Schaltungen im logischen System der Vorrichtung verwertet werden können. Der eingangs
beschriebene Nachteil einer einzigen tJberwachungsvorrichtung, die nur die Durchlaufgeschwindigkeit
überwacht, wird offensichtlich durch die Anwendung der Erfindung vermieden, weil
diese es ermöglicht, auch eine Stauung oder ein Fehlen von Gegenständen nachzuweisen.