DE2815863A1

DE2815863A1 - Vorrichtung und verfahren zur lageerkennung von teilen

Info

Publication number: DE2815863A1
Application number: DE19782815863
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Phys Dr Loebach; Herbert Dipl Phys Mayer
Original assignee: Censor Patent und Versuchsanstalt
Current assignee: Perkin Elmer Censor Anstalt
Priority date: 1978-04-12
Filing date: 1978-04-12
Publication date: 1979-10-18
Also published as: DE2815863C2

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Lage erkennung von Teilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erkennung von Teilen, insbesondere zur Lageerkennung an Anlagen für die Manipulation von Teilen, welche Teile in den Bereich zumindest einer Durchtrittsöffnung für ein Fluid geführt werden und den Strömungswiderstand derselben verändern.
Derartige Verfahren und Einrichtungen werden häufig an Anlagen für die Manipulation von Teilen, beispielsweise beim Prüfen, Montieren, Wiegen, Sortieren oder Bearbeiten, benötigt und sollen automatisch arbeiten. Während das Zählen einer Anzahl von Teilen während des Transportes oder anderen Manipulationen meist relativ einfach mit mechanischen oder optischen Systemen realisierbar ist, ist die korrekte und genaue Lageerkennung der Teile oftmals nicht oder nur mit sehr großem Aufwand durchführbar. So sind zur Feststellung der Sollage elektromagnetische, elektrostatische und optische Systeme bekanntgeworden, denen jedoch spezifische Nachteile, wie Störanfälligkeit oder Ungenauigkeit anhaften. Weiters ist es beispielsweise aus der CH-PS 468.216 bekanntgeworden, für eine Sortiereinrichtung Teile an einer Mehrzahl von Prüfstationen vorbeizuführen. Diese Prüfstationen liefern Druckmittelsignale, welche Kippschaltungen betätigen.
Der Nachteil einer derartigen Einrichtung liegt darin, daß aufgrund der nur digital möglichen Auswertung leichte Lageabweichungen nicht erkannt werden können, und daß zur Prüfung lange Zeiten benötigt werden.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erkennung von Teilen, insbesondere zur Lageerkennung an Anlagen für die Manipulation von Teilen zu schaffen, das die Vorteile geringer Störanfälligkeit, hoher Genauigkeit und geringer Kosten sowie geringer Erkennungszeit miteinander verbindet.
Erfindungsgemäß wird hierfür vorgeschlagen, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids als Parameter zur Erkennung von Teilen ausgewertet wird.
Dabei kann der Druck des Fluids innerhalb des Leitungssystems größer oder kleiner sein als in dem Raum, in dem sich die Teilchen bewegen. Ist der Druck innerhalb des Leitungssystems größer, so kann das Fluid auch gleichzeitig als Fördermedium, z.B. bei einem Luftkissentransportsystem fungieren, ist dieser Druck dagegen kleiner, so kann dieser auch zur Fixierung der Teilchen herangezogen werden. Es ist vorteilhaft, wenn die Druckerzeugungsvorrichtung steuerbar ist.
Zur Erzeugung eines Unterdruckes wird bevorzugt ein mit einem Druckmedium beaufschlagbares Venturi-ROhr, dessen Unterdruckbereich mit der bz. den Öffnungen über das Leitungssystem verbunden ist, vorgesehen.
Eine bevorzugte Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Arbeits- oder Leitelement für die Teile und zumindest einer Durchtrittsöffnung für ein Fluid zeichnet sich dadurch aus, daß im Strömungsweg des Fluids ein Strömungsgeschwindigkeitsmesser angeordnet ist.
Dieses Verfahren ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da die Änderung der Strömungsgeschwindigkeit praktisch trägheitslos erfolgt und daher nahezu ohne Zeit-verzögerung gemessen werden kann.
Die Durchtrittsöffnung wird günstig im Arbeits- oder Leitelement für die Teile angeordnet, welche zumindest in diesem Bereich Teilen formschlüssig angepaßt ist.
Vorteilhaft ist der Strömungsgeschwindigkeitsmesser in der Durchtrittsöffnung bzw. einer dieser nachgeschalteten Leitung angeordnet.
Günstig weist der Strömungsgeschwindigkeitsmesser einen Heizkörper auf, dessen Wärmeverlust als Parameter für die Lage bzw. die Erkennung von Teilen gemessen ist, wobei bevorzugt ein Ritzdrahtanemometer verwendbar ist. Der Vorteil des letzteren liegt insbesondere in der geringen Wärmeträgheit.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren näher erläutert, ohne daß dem einschränkende Bedeutung beikommen soll.
Die Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf ein Beispiel unter Verwendung von Überdruck zum gleichzeitigen Transport von Teilen, Fig. 2 und 3 einen Langs- und Querschnitt der Fig. 1, Fig. 4 die vergrößerte Darstellung eines StrömungsgeschwindigkeitsmesserSmit einer elektrischen Auswerteeinrichtung und Fig. 5 eine Variante für zylinderförmige Teile.
Die Zeichnungsfiguren 1 bis 3 zeigen schematisch ein Ausführungsbeispiel, bei welchem das Leitelement 1 als Gleitbahn für scheibenförmige Teile 2 ausgebildet ist. In dieser Gleitbahn sind mehrere Durchtrittsöffnungen 4 für ein Fluid, im vorliegenden Fall Luft, ausgebildet, deren Strömungswiderstand sich bei richtiger Lage und Anwesenheit einer Scheibe 2 vergrößert. Diese Durchtrittsöffnungen 4 sind über eine Leitung 11 mit einer nicht dargestellten Uberdruckerzeugungsvorrichtung verbunden. Diese Anordnung bewirkt in an sich bekannter Weise einen Transport der Scheibe 2 in Pfeilrichtung, falls das Gewicht der Scheibe einen bestimmten, durch die speziellen Bedingungen gegebenen Wert nicht überschreitet.
Je nach Zustand bzw. Anwesenheit eines Teiles 2 strömt durch die Durchtrittsöffnungen 4 Luft aus. Die Messung der Strömungsgeschwindigkeit zur Bestimmung der Lage und Anwesenheit wird mit Hilfe eines in einzelnen Durchtrittsöffnungen 4 angeordneten Strömungsgeschwindigkeitsmesser 16 durchgeführt. Dieser weist einen dünnen Hitzdraht 24 mit möglichst großem Temperaturkoeffizienten auf, der in einer Hülse 26 gehalten ist. Der Draht 24 ist mit Verbindungsleitungen 27 und einer elektrischen Isolation 28 versehen und die Hülse 26 weist zwei senkrecht aufeinander stehende Bohrungen 29 und 30 auf. Die Bohrung 30 dient der Aufnahme der Hitzdrahtanordnung und die Bohrung 29 ist koaxial in dem zu überwachenden Luftstrom angeordnet. Zur Abdichtung der Hülse 26 gegen das Leitelement 1 dient ein Gummiring 31.Diese Anordnung ist in Fig. 4 vergrößert dargestellt, wobei der Hitzdraht 24 mit einer Wheatstone-Brücke 32 verbunden ist. Diese Wheatstone-Brücke wird von einer Konstantstromquelle 39 gespeist, so daß durch den Hitzdraht 24 ein konstanter Heizstrom fließt. Verwendet man beispielsweise einen Hitzdraht aus Platin mit einer Drahtlänge von 3 mm und einem Durchmesser von 10 pm, so kann man bei einer Strömungsgeschwindigkeit von Null und einer Umgebungstemperatur von 200 C eine Übertemperatur am Hitzdraht von 100 Kelvin einstellen. Mit dem Abgleichwiderstand RN kann die Spannung in der Brückendiagonale auf Null gestellt werden, wobei an die Brückendiagonale ein Verstärker 34 angeschlossen ist, welcher ein Meßgerät 35 oder eine nachfolgende Auswerteschaltung speist. Steigt nun die Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung auf 5 m pro Sekunde an, so erniedrigt sich die Temperatur des Hitzdrahtes 24 bereits auf etwa 200 C, wobei die Spannung in der Brückendiagonale etwa 10 Millivolt beträgt.
Es ist leicht ersichtlich, daß aufgrund der vernachlässigbaren Wärmeträgheit des Hitzdrahtes minimale Prüfzeiten notwendig werden.
In der Fig. 5 ist das Schema einer Einrichtung für die Lageprüfung von zylinderförmigen Teilen 2 dargestellt. Diese Teile 2 sind in einem Halteelement 1 teilweise formschlüssig eingel-egt, wobei in diesem Bereich eine Durchtrittsöffnung 4 ausgespart ist. Diese ist wieder über eine Leitung 11 mit einer Unterdruckerzeugungsvorrichtung 3 verbunden.
Weiters ist ein IIitzdrahtanemome-ter 16 in dieser Leitung 1 angeordnet und mit einer Brückenschaltung 32 verbunden.
Diese Brückenschaltung 32 wird von einem Verstärker 37 angespeist, welcher die Temperatur und damit den Widerstand des Hitzdrahtes 24 konstant hält. Damit bildet der Heizstrom ein Maß für den Wärmeverlust des Hitzdrahtes bzw. die Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung 11. Der Heizstrom wird von einem Meßgerät 35 bzw. einer nachfolgenden Auswerteschaltung gemessen. Dieses Konstanttemperaturverfahren hat gegenüber dem vorigen Ausführungsbeispiel den Vorteil, daß ein größerer Bereich der Strömungsgeschwindigkeit auswertbar ist,d.h.
daß die Lage bzw. die Form des teilchens 2 in weiten Grenzen bestimmt werden kann.
Die Unterdruckerzeugungsvorrichtung 3 besteht aus einem nicht dargestellten Venturi-Rohr, durch welches Preßluft geleitet wird.
Durch diese Ausbildung ist es sehr einfach, den benötigten Unterdruck im Rohr 11welches mit dem Unterdruckbereich des Venturi-Rohres verbunden ist, und somit in den Öffnungen 4 einzustellen bzw. beliebig zu erhöhen.
Die Anwendung eines Venturi-Rohres erlaubt eine kostengünstige Erzeugung des Unterdruckes, so daß beim Vorhandensein mehrerer Lageerkennungssysteme an einer Anlage für jedes dieser Systeme eine separate Unterdruckerzeugungsvorrichtung eingesetzt werden kann. Dies wiederum hat den Vorteil, daß sich die Lageerkennungssysteme nicht gegenseitig beeinflussen, was der Fall wäre, wenn diese an ein gemeinsames Unterdrucksystem, z.B. an eine Vakuumpumpe, angeschlossen wären. Selbstverständlich kann das Leitelement ebenfalls als Förderbahn ausgeführt sein. So können die Teilchen 3 bei Einstellung eines gewünschten Unterdruckes gezählt werden, wobei jeweils beim Vorbeiführen eines Teilchens 2 an den Öffnungen 4 der Strömungswiderstand der ßffnungen 4 vergrößert wird, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids verringert wird.
Nach Erreichen der gewünschten Anzahl, der zu fördernden Teilchen 2 oder beim Auftreten eines Fehlers in den nachfolgenden Einrichtungen kann die Förderung durch Erhöhen des Unterdruckes gestoppt werden. Hiezu muß lediglich der Druck der Preßluft, welche das Venturi-Rohr durchströmt, erhöht werden. Dadurch steigt der Unterdruck im Rohr 11 und somit in den Öffnungen 4 an und das nächste Teilchen 2 wird festgehalten. Die Einströmung des Fluids in die Öffnungen 4 erliegt und die Strömungsmeßeinrichtung 16 registriert das Stoppen des Teilchens 2.
Im Rahmen der Erfindung sind selbstverständlich noch eine Vielzahl von Ausführungsbeispielen denkbar.

Claims

Patentansprüche: Verfähren zur Erkennung von Teilen, insbesondere zur Lage erkennung an Anlagen für die Manipulation von Teilen, welche Teile in den Bereich zumindest einer Durchtrittsöffnung für ein Fluid geführt werden und den Strömungswiderstand derselben verändern, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids als Parameter zur Erkennung von Teilen ausgewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit in der Durchtrittsöffnung bzw. einer nachgeschalteten Leitung gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Fluids steuerbar ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeverlust eines in der Strömung des Fluids angeordneten Heizkörpers als Parameter zur Erkennung von Teilen gemessen wird.
5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Arbeits- oder Leitelement (1) für die Teile (2) und zumindest einer Durchtrittsöffnung (4) für ein Fluid, dadurch gekennzeichnet, daß im Strömungsweg des Fluids ein Strömungsgeschwindigkeitsmesser (16) angeordnet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (4) mit einer Unterdruckerzeugungsvorrichtung (3) verbunden ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (4) im Arbeits- oder Leitelement (1) für die Teile (2) angeordnet ist, welches zumindest in diesem Bereich Teilen (2) formschlüssig angepaßt ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsgeschwindigkeitsmesser (16) in der Durchtrittsdffnung (4) bzw. einer dieser nachgeschalteten Leitung (11) angeordnet ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsgeschwindigkeitsmesser (16) einen Heizkörper (24) aufweist, und der Wärmeverlust desselben gemessen ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsgeschwindigkeitsmesser (16) ein Hitzdrahtanemometer ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckerzeugungsvorrichtung (3) als ein mit einem Druckmedium beaufschlagtes Venturi-Rohr od. dgl. ausgebildet ist und der Druck des Druckmediums einstellbar ist.