-
Verfahren zur Steuerung einer Vor-
-
richtung zur Behandlung kleiner Teilchen Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Behandlung kleiner Teilchen,
mit einer beweglichen Aufnahmeeinrichtung, beispielsweise einem Schaltteller, welche
die Teilchen in schrittweisem Vorschub nacheinander an die vorgesehenen Behandlungsstationen
heranführt, wobei mindestens einem Behandlungsvorgang bei Feststellung seines fehlerhaften
Ablaufes ein Korrekturvorgang zugeordnet ist.
-
Die Durchführung von Arbeitsoperationen an kleinen Teilen ist zu
einem wichtigen Teilbereich der Industrie geworden. Dies erklärt sich zunächst aus
der Vielzahl von Arbeitsoperationen, deren Automatisierung sich als vorteilhaft
herausgestellt hat.
-
Beispielsweise handelt es sich hier um Zuführen, Vereinzelnun, Erkennung
von Form und Lage; Wenden, Positionieren, Palettieren, Magazinieren, Transportieren,
Sortieren, Dosieren, Zusammenstellen, Ablegen; Bearbeiten, insbesondere Verformen,
Stanzen; Prägen, Verzieren, Ubergießen, Brechen, Schneiden, Sägen, Markieren, Etikettieren,
Fügen, Schweißen, Nieten, Zusammenbauen, Bestücken, Einlegen, Einfädeln, Kleben;
Mechanisch oder berührungslos Messen, Prüfen; Abzählen, Sammeln bis zur Erreichung
von Sollwerten, Uberwachen, statistisch Auswerten, Verpacken und Stempeln. Die Anwendung
dieser und anderer Operationen erfolgt wieder auf eine Vielzahl verschiedenartiger
Teile, etwa auf mechanische Bestandteile, wie Stifte, Hülsen, Bolzen, Drehteile,
Kappen, Ringe, Federn, Plättchen, Rädchen, Steine, Schrauben, Muttern oder Baugruppen
und Elemente für Elektronik und Elektrotechnik, wie Kristalle, Scheiben, Körper
aus Keramik oder Plastik, Bimetall-Teile, Schalter-Teile, Draht-Stücke, Lot-Flättchen,
Print-Platten und Schalt-Elemente.
-
Diese Aufzählung ist keineswegs erschöpfend, da sich beispielsweise
auch Nahrungs- und Genußmittelindustrie, Brillenerzeugung und optische Industrie,
Schmuck-Erzeugung, Spielwaren-Industrie, Chemische-Industrie u.a. mit Arbeitsoperationen
an kleinen Teilen und deren Automatisierung befassen müssen.
-
Alle bisher bekannt gewordenen Verfahren der eingangs skizzierten
Art weisen den Nachteil auf, daß die unvermeidliche Weise bei den einzelnen Verfahrensschritten
auftretenden Fehler die Gesamtausbeute übermäßig beeinträchtigen. Soweit keine Korrekturoperationen
vorgesehen sind, nimmt mit der Zahl der vorgesehenen Operationen der Prozentsatz
an Ausschußware in unwirtschaftlichem Ausmaß zu. Sind andererseits den einzelnen
Behandlungsstationen Korrekturprogramme zugeordnet, so hält die Durchführung
des
Korrekturvorganges die gesamte Einrichtung für einen vollen Arbeitstakt auf, wodurch
der pro Zeiteinheit erreichte Ausstoß unzulässig gesenkt wird.
-
Die Erfindung vermeidet die aufgezeigten Nachteile dadurch, daß mindestens
einer der vorgesehenen Korrekturvorgänge unmittelbar nach Feststellung des ihn auslösenden
Fehlers begonnen wird und die gemeinsame Weiterbewegung der Teilchen mittels der
Aufnahmeeinrichtung nach Ablauf der anderen Behandlungsvorgänge nur bis zum Ende
deE Korrekturvorganges verzögert wird.
-
Als Kern der Erfindung kann somit das Abgehen vom Konzept des vorgegebenen
Arbeitstaktes angesehen werden.
-
Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
hat also eine Taktzeit nur mehr in dem Sinne, als jeweils sämtliche Teilchen in
einer der Behandlungsstationen verbleiben, bis auch das langsamste Teilsystem seine
Operation beendet hat. Bei fehlerlosem Ablauf des gesamten Vorganges ergibt sich
hiedurch noch kein sichtbarer Unterschied gegenüber den bisherigen Verfahren mit
starrem Maschinentakt. Der Unterschied zeigt sich jedoch sofort, wenn ein unvollkommen
durchgeführter Behandlungsschritt korrigiert werden soll. In diesem Falle gewinnt
man beim erfindungsgemäßen Vorgehen zunächst die Zeit, die zwischen der Fehlererkennung
und dem Ablauf der normalen Operationsdauer der langsamsten Behandlungsstation liegt.
Sehr häufig ist somit ein Fehler bereits korrigiert, wenn die anderen Behandlungsstationen
ihre normale Routine durchlaufen haben, sodaß durch die erfindungsgemäße Fehlerkorrektur
gegenüber dem normalen Verfahrensablauf überhaupt keine Verzögerung entsteht. Auf
jeden Fall aber wird durch das erfindungsgemäße Abgehen vom starren Maschinentakt
die, durch die Fehlerkorrektur bedingte Stillstandszeit der Gesamtanlage minimal
gehalten.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft sich auf jede Teiloperation
anwenden, der eine Korrekturroutine zugeordnet ist. Die hier gegebene Vielfalt ist
so groß wie die der denkbaren Behandlungsoperationen. Besonders auffällig ist das
Abgehen vom starren Maschinentakt bei Zuführeinrichtungen, welche dazu dienen, die
Teilchen einzeln in die Aufnahmeeinrichtung zu fügen.
-
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Grundgedankens auf derartige
Einrichtungen besteht darin, daß der von der Zuführeinrichtung bewirkte Vorgang
während seiner Durchführung überwacht wird und bei Feststellung eines Fehlers die
normale Hin- und Herbewegung der Zuführeinrichtung sofort unterbrochen und durch
den zur Beseitigung des betreffenden Fehlers geeigneten Vorgang abgelöst wird und
daß die Stillstandszeit der Aufnahmevorrichtung nicht beendet wird, bevor nach Beseitigung
des Fehlers ein Teilchen eingefügt ist. Beispiels weise kann dabei dauernd die Anwesenheit
des Teilchens durch einen Vakuumwächter überwacht und bei Abfallen des Teilchens
unverzüglich die Zufuhr eines weiteren Teilchens veranlaßt werden. Außerdem kann
vorgesehen werden, daß nicht ordnungsgemäß eingefügte Teilchen ausgeworfen und durch
neue Teilchen ersetzt werden.
-
Die anschließende Diskussion eines Ausführungsbeispieles soll eine
konkrete Vorstellung von der praktischen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
geben. Dabei zeigt Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel
einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Fig. 2 und 3 Seitenansicht und
Draufsicht eines Details aus Fig. 1, Fig. 4 und 5 Details der Zuführeinrichtung
nach Fig. 2 und 3 teilweise im Schnitt.
-
Die in Fig. 1 beispielsweise dargestellte Einrichtung dient zum Verschweißen
von Plättchen, die von zwei als Vibrationsfördertöpfe ausgebildeten Wendelförderern
5 zugeführt werden, mittels eines Laser-Schweißgerätes 9. Sie besteht im wesentlichen
aus einer Montageplatte 1, auf der außer den erwähnten Vibrationsfördertöpfen
5
u.a. zwei als Hub-Schwenk-Ubertrager ausgebildete Zuführeinrichtungen 13,13' vorgesehen
sind, deren horizontal verlaufende Übertragerarme 6 um über die Montageplatte nach
oben ragenden Wellen 3 schwenkbar sind. Die lotrecht verlaufenden Wellen 3 sind
in Lagerhülsen, welche mit Flanschen 14 an der Oberseite der Montageplatte 1 befestigt
sind, heb- und senkbar sowie drehbar gelagert. Durch die Ubertragerarme 6 kann Luft
angesaugt werden, wodurch ein einzelnes Teilchen 16 erfaßt wird, das anschließend
einem Aufnahmewerkzeug 7 im Schaltteller 8 zugeführt wird. Die übereinandergelegten
Plättchen werden von dem Schaltteller 8 schrittweise dem Schweißgerät 9 zugeführt
und dort miteinander verschweißt.
-
In der Ablegestation 10 schließlich werden die Teile abgenommen und
in einen Behälter 11 abgelegt.
-
Grundsätzlich erfolgt die Bewegung der Schaltarme 6 und des Schalttellers
8 durch unterhalb der Montageplatte 1 angeordnete Antriebs- und Steueraggregate,
doch ist es zur Justierung und Durchführung#n Probeläufen günstig, wenn diese Elemente
auch durch Handverstellknöpfe 12 bewegt werden können.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren, das an sich bei jeder der Behandlungsstationen
13,13', 9,10 Anwendung finden kann, wird nun mit besonderer Ausführlichkeit im Beispiel
einer Zuführeinrichtung 13 nach Fig. 2 bis 5 dargestellt.
-
Die zu transportierenden Teilchen 16 sollen vom Wendelförderer 5
mittels einer als Hub-Schwenk-Ubertrager ausgebildeten Zuführeinrichtung 13 in die
Aufnahmewerkzeuge 7 des Schalttellers 8 befördert werden. Die Teilchen (Werkstücke)
16 werden von der am Arm 6 befindlichen Pipette 4 mittels Vakuum aufgenommen und
gehalten, bzw. mit Druckluft abgeblasen.
-
Mit dem Vakuumwächter 17 wird während des gesamten Vorganges, Aufnehmen
des Werkstückes 16 aus dem Wendelförderer 5,
w u S Hub-Schwenk-
und Absenkbewegung - die Anwesenheit des Werkstückes 16 und die erfolgte Ablage
des Werkstückes 16 in das Aufnahmewerkzeug überwacht.
-
Die Pipette 4 kann während der Absenkbewegung gegenüber dem Arm 3
einfedern. Das Maß der Einfederung wird mit den Initiatoren 18',18" und 18"' kontrolliert:
Initiator 18' überwacht, ob das Werkstück 16 korrekt auf den Zentrierbolzen 15 und
in die Zentrierung des Aufnahmewerkzeuges 7 auf- bzw. eingesetzt wurde. Ist die
Bohrung des Werkstückes 16 kleiner als das bollmaß, oder der Außendurchmesser des
Werkstückes größer als das Sollmaß, oder ist die Position des Werkstückes 16 ungenau
(z.B. durch seitliche Versetzung, verursacht durch ungenaue Entnahme aus dem Wendelförderer
5), so federt die Pipette 4 bei der Absenkbewegung des Armes 6 gegen den Widerstand
der Federn 2 zu stark ein, was vom Initiator18' als Fehloperation erkannt wird.
Die nun folgende Korrekturoperation kann nun je nach Programmierung eine Wiederholung
des Absenk-(Füge-) Vorganges oder/und (bei negativem Ergebnis) ein Rücktransport
des Werkstückes, Abwerfen des Werkstückes während der Rücklaufbewegung in den Behälter
19 und ein Wiederholen des Ubertragungs- und Fügevorganges mit einem neuen Werkstück
sein.
-
Mit den Initiatoren 18" und 18"' wird beim Aufnehmen des Werkstückes
aus dem Wendelförderer 5 kontrolliert (wiederum durch das Maß der Einfederung),
ob die Dicke des Werkstückes innerhalb einer bestimmten Toleranz liegt.
-
Initiator 18"' erkennt .zu dicke Werkstücke (die Pipette 4 senkt
zu wenig ab, Initiator 8"' wird nicht aktiviert); Initiator 18 n erkennt zu dünne
Werkstücke (die Pipette 4 senkt zu viel ab, Initiator 18" wird aktiviert).
-
Zu dicke und zu dünne Werkstücke werden aus dem Wendelförderer 5
entnommen und in den Behälter 19 abgeworfen. Der Kontroll- und Abwurfvorgang ist
wesentlich kürzer (ca. 30-50%) als ein normaler Ubertragungszyklus.
-
Mit den Initiatoren 18',18" und 18"' kann also kontrolliert werden,
ob das Werkstück vom Wendelförderer 5 in das Aufnahmewerkzeug 7 gelangt ist, ob
der Fügevorgang, also das Einsetzen des Werkstückes in das Aufnahmewerkzeug 7 korrekt
verlaufen ist und ob die Dimensionen Außendurchmesser, Bohrung und Dicke des Werkstückes
innerhalb einer gewissen Toleranz liegen.
-
Bei negativem Ergebnis dieser Kontrollen kann durch geeignete Programmierung
der Ubertragungsvorgang wiederholt werden, schlechte Teile (nicht toleranzhaltig,
nicht fügbar, nicht genau positionierte Teile) können ausgeschieden werden.
-
Das System erlaubt also eine durchgehende Kontrolle der durchzuführenden
Operation (Ubertragen und Fügen) sowie eine Behebung von Fehlern und ein Ausscheiden
von fehlerhaften Werkstücken.
-
Die Anordnung, die Zahl und das Funktionsprinzip der Initiatoren
oder Fühler richtet sich nach der Problemstellung und nach den Werkstückeigenschaften,
die Steuerprogramme (Korrekturprogramme) werden so festgelegt, daß aufgetretene
Fehler in kürzester Zeit und ohne den Vorgang länger als nötig zu unterbrechen behoben
werden.
-
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips, mit der Fehlerbeseitigung
an einer bestimmten Bearbeitungsstation unabhängig von einem der ganzen Anlage gemeinsamen
Arbeitstakt unverzüglich nach der Fehlererkennung zu beginnen, ist nicht auf den
Zuführvorgang beschränkt. In der dargestellten Schweißeinrichtung 9 kann beispielsweise
durch Kontrolle des
Ausmaßes der Hubbewegung des Schweißkopfes
die korrekte Lage der zu verschweißenden Plättchen kontrolliert werden. Wird eine
Unregelmäßigkeit festgestellt, kann zunächst das Absenken des Schweißkopfes wiederholt
und bei Unbehebbarkeit des Fehlers von einer Durchführung des Schweißvorganges abgesehen
werden, wodurch wenigstens die Zerstörung der Plättchen vermieden wird.
-
Der Auswerfer 10 arbeitet vorzugsweise so, daß er zunächst die verschweißten
Teilchen ansaugt und dann durch einen Preßluftstoß abwirft. Hier kann ein weiterer
Preßluftstoß vorgesehen werden, wenn an die zentrale Steuereinrichtung die Meldung
kommt, daß der erste Abwurfversuch erfolglos geblieben ist.