DE3310440C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Kennzeichnen von Gegenständen - Google Patents

Abstract

Langgestreckte Teile, wie beispielsweise Endstopfen von Kernbrennstoffelementen, werden durch eine Schwing-Zuführeinrichtung an einen Roboter gegeben. Der Roboter setzt die Teile einzeln in einen Zeichen-Stempler oder -Markierer ein und nimmt sie dann heraus und läßt sie nach unten in eine Rutsche fallen, die zu einer Inspektionsstelle führt. Das Teil wird in eine Zeichen-Leseeinrichtung eingesetzt und inspiziert. Schlecht gestempelte Teile werden zurückgewiesen und für jedes gut gestempelte Teil wird die Stempeleinrichtung auf ein nächstes Zeichen weitergestellt. Somit wird ein nächstes Teil mit dem nächsten Zeichen gestempelt oder bei einer Auslassung von Zeichen hat der Roboter bereits ein neues Teil an die Stempeleinrichtung geliefert.

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder folgende Endstopfen nur dann mit dem folgenden Serienzeichen versehen wird, wenn das unmittelbar vorausgegangene Serienzeichen nach Art und Qualität vorbestimmte Standardwerte erfüllt.

3. Einrichtung zur Kennzeichnung von Gegenständen, die von einer Zuführeinrichtung einzeln und in einer vorbestimmten Lage nach ihrer Ausgabestelle transportierbar sind, gekennzeichnet durch

— einen Roboter (17) mit einem bewegbaren Arm und einem Greifer am Armende zum Ergreifen von langgestreckten Gegenständen an der Ausgabestelle und zum Transportieren der Gegenstände nach einer Markierungsstelle,

— eine Markierungseinrichtung (19) an der Markierungsstelle zum Markieren wenigstens eines Serienzeichens auf dem Gegenstand, wobei die Markierungseinrichtung (19) in Abhängigkeit von einem äußeren Signal auf das nächstfolgende Serienzeichen einstellbar ist,

— eine Fördereinrichtung (34) zum Transportieren jedes markierten Gegenstandes nach einer Prüfstelle,

— eine Leseeinrichtung (37) an der Prüfstelle zum Prüfen der Art und Qualität eines Serienzeichens auf dem Gegenstand und

— eine Sortiereinrichtung (61), die in Abhängigkeit von Angaben der Leseeinrichtung (37) betätigbar ist, zum Klassifizieren und Trennen der Markierungen von Gegenständen in angenommene und zurückgewiesene Gegenstände.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Prozessor (13) die die Gegenstände als angenommen oder zurückgewiesen klassifizie-

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und der Markierungseinrichtung (19) signalisiert, zum nächsten Serienkennzeichen vorzurücken, wenn ein angenommener Gegenstand ermittelt wurde, und das vorhandene Serienkennzeichen beizubehalten, wenn ein zurückgewiesener Gegenstand ermittelt wurde.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kennzeichnen von Gegenständen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 3. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichä tung sind aus der US-PS 26 84 027 bekannt

Die Sicherheit von Kernbrennstoffelementen, -stäben oder -stiften oder Teile davon, einschließlich der Endstopfen, hängt teilweise von effektiven Nachweis- bzw. Kontrollverfahren ab, um jede derartige Komponente

ίο verfolgen zu können. Demzufolge wird jedes Element oder jede Komponente numeriert oder identifiziert mit einem bestimmten Serienzeichen oder einer Reihe oder Kombination von Zeichen. Die Numerierung oder Identifizierung kann dadurch erfolgen, daß die Kennzeichnung auf die Metallfläche des Elementes gestempelt oder markiert wird. Eine übliche Stelle zum Stempeln oder Markieren ist die gekrümmte Außenfläche des Endstopfenteils des Brennstoffelementes.

Der Stempel oder die Markierung, die somit auf den Endstopfen aufgedruckt wird, kann lesbar sein oder sie kann etwas schwierig zu lesen oder zu entziffern sein. Demzufolge muß die Markierung identifiziert werden, und die Qualität oder die Angemessenheit der Markierung muß durch Inspektion ermittelt werden, und schlecht markierte Endstopfen müssen aussortiert werden.

Die Arten von Brennstoffelementen, -stäben oder -stiften der hier interessierenden Art sind in den US-Patentschriften 33 82 153, 33 49 004 und 37 41868 beschrieben. Ein Kernbrennstoffelement weist im wesentlichen einen Hohlraum auf, der mit einem fossilen Brennstoff, wie beispielsweise angereichertem UO₂, gefüllt werden kann. Das Element ist rohrförmig und an jedem seiner Enden mit Endstopfen verschlossen. Die Elemente werden üblicherweise in Kernreaktoren gebündelt, und diese Bündel bilden den Kern eines Kernreaktors. Weitere Informationen bezüglich der Kernreaktoren können gefunden werden in »Nuclear Power Engineering« von M. M. El-Wakil, veröffentlicht durch McGraw-Hill Book Company in 1962.

Es ist zwar bekannt (siehe DE-Prospekt »Rhein-Nadel Automation GmbH«, Thema: Ordnen, Zuführen, Montieren RNA Schwingförder-Technik Bauelemente und Handhabungssysteme), in der Schwingfördertechnik roboterartige Maschinen zu benutzen, um die jeweiligen Werkstücke während des Fördervorganges zu vereinzeln und zu ordnen, damit die Werkstücke in eine bestimmte Lage gebracht werden, um so der nachgeschalteten Verarbeitungsstation geordnet mit einer bestimmten Leistung zugeführt zu werden. Dort werden jedoch keine eine Reihenfolge aufweisende Markierungen aufgebracht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Serienkennzeichnung von langgestreckten Gegenständen, wie beispielsweise Kernbrennstoff-Endstopfen, zu mechanisieren, um menschliches Versagen auszuschalten und die Zuverlässigkeit bzw. Sicherheit in der Serienkennzeichnung der Gegenstände zu fördern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen gemäß den kennzeichnenden Teilen des Patentanspruches 1 h7iu_ 3 ^σβ105ί.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Markierungen der Gegenstände bezüglich ihrer Art und Qualität geprüft und angenommen oder aussortiert werden können. Für gut befundene Gegenstände werden der Reihe nach spezifi-

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ziert durch Buchstaben oder Zahlen oder eine andere Durchmesser gehalten.

definierte Folge von Zeichen ohne Lücken, Unterbre- Die Zuführeinrichtung 14 arbeitet nach dem Prinzip

chungen oder Auslassungen in der Folge. der Hebelschwingung mit einer verstärkten Beschleuni-

Bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung kann je- gung in der Laufrichtung. Die Schale 20 schwingt in der Gegenstand nach dem Markieren nach unten in eine 5 einer Drehrichtung und ihre Seiten stehen beispielswei-Rutsche fallen, die zu einem Magazin und einer Lese- se mit den oberen Enden von nicht gezeigten Hebeln in vorrichtung für die Inspektion führt Dann erfolgt ein Eingriff, die einer asymmetrischen Schwingung ausge-Sortieren, und zurückgewiesene bzw. beanstandete Tei- setzt sind, d. h. einer Schwingung, die eine wesentliche Ie fallen durch einen Schlitz auf eine Rampe, die zu Beschleunigung in der einen Drehrichtung und eine geeinem Ausschußbehälter führt. Bei Zurückweisungen io ringere Beschleunigung in der entgegengesetzten oder wird das Zeichen oder der Zeichensatz in der Markie- Rückwärtsrichtung bewirkt Demzufolge richtet die rungseinrichtung nicht weitergestellt, sondern es wird Schale 20 die Endstopfen 15 der Kernbrennstoffelemendie gleiche Kennzeichnung auf das nächste Teil gestern- te durch Zentrifugalkraft zu einer Ausgangsstelle der pelt, das der Markierungseinrichtung zugeführt wird. Schale 20 für einen Durchtritt zu dem geradlinigen AbWenn umgekehrt ein bestimmter Gegensand nach der 15 schnitt 24 der Zuführeinrichtung 14. Die Schale 20 bildet Prüfung angenommen wird, fällt er durch einen Schlitz, eine spiralförmige Neigung 21 für die Endstopfen 15, ohne daß eine ableitende Rampe eingeschaltet wird, und und jeder Endstopfen 15 fällt in einen Schlitz 22 an einer gelangt in einen Vorratsbehälter auf einer Scheibe oder oberen Rampe 23 der Spirallinie 21. Der Schlitz 22 einem Karussell, das eine Anzahl von Vorratsbehältern nimmt den engen Abschnitt 15' des Endstopfens 15 auf unter dem Schlitz dreht Ein angenommener bzw. für 20 und bewirkt, daß der Endstopfen 15 von seinem Kopf gut befundener Gegenstand bewirkt, daß die Zeichen- nach unten hängt Wenn sich der Kopf des Endstopfens folge der Markierungseinrichtung weitergestellt wird. 15 weiter entlang der Rampe 23 bewegt, gestattet ein

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Be- erweiterter Abschnitt des Schlitzes 22, das der Endstop-

Schreibung und Zeichnung eines Ausführungsbeispieles fen 15 auf den geraden Abschnitt 24 fällt, der in Rich-

näher erläutert 25 tung auf das Nest 25 geneigt ist wodurch sich die Spitze

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf die gesamte Serien- des Endstopfens 15 zuerst zu dem Nest bewegt

kennzeichnungs-Einrichtung. Das Nest weist einen nicht gezeigten optischen De-

F i g. 2 ist eine andere Draufsicht auf die Einrichtung, tektor auf, der dem Prozessor 13 auf einem geeigneten wobei aber besonderes Augenmerk auf den Roboter Kabel 13' signalisiert, die Schwingung zu stoppen, wenn gerichtet ist, der die langgestreckten Teile zwischen 30 sich der Endstopfen 15 vollständig in dem Nest 25 befindem Zuführmechanismus und der Stempeleinrichtung det Geeignete Schwing-Zuführeinrichtungen sind hanhandhabt Die Aussortierungsrutsche ist weggebrochen, delsüblich erhältlich.

um das Magazin am Eingang zu dem Zeichenleser deut- Der gerade Abschnitt 24 ist an den oberen Enden von

Iicher zu zeigen. anderen Hebeln (nicht gezeigt) befestigt, die einer ge-

F i g. 3 ist ein Mittelschnitt in einer vertikalen Ebene 35 eigneten Schwingung ausgesetzt sind, die eine große

3-3 in F i g. 2 und zeigt die Krümmung der Ausliefe- Schwingungskomponente in Vorwärtsrichtung und eine

rungsrutsche und einen Aufnahmebehälter für ange- relativ kleinere Schwingungskomponente in Rück-

nommene langgestreckte Teile. wärtsrichtung erzeugt. Dadurch können sich die End-

F i g. 4 zeigt das Einsetzen eines langgestreckten Teils stopfen 15 in Richtung auf das Nest 25 bewegen und

(beispielsweise eines Kernbrennstoff-Endstopfens) in 40 dort verbleiben,

den Zeichenleser für eine Inspektion. Der Roboter 17 weist einen Arm 27 und einen Mani-

F i g. 1 und 2 zeigen die Komponenten der gesamten pulator mit Fingern 28 auf und bewegt die langgestreck-Serienkennzeichnungseinrichtung mit einem handelsüb- ten Teile 15 zwischen der Zuführeinrichtung 14 und der liehen Prozessor 13 zum Steuern der Vorgänge, einer Stempeleinrichtung 19, indem er wiederholt einzelne, Zuführeinrichtung 14 zur Aufnahme eines Vorrats von 45 langgestreckte Teile 15 von der Zuführeinrichtung 14 zufällig angeordneten, langgestreckten Teilen 15 (bei- zur Stempeleinrichtung 19 transportiert, indem er die spielsweise Kernbrennstoff-Endstopfen), einem Robo- am Nest 25 angebotenen Teile 15 ergreift und sie in den ter 17 zur Beförderung der langgestreckten Teile 15 von Mund 33 der Stempeleinrichtung 19 einführt Der Roboder Zuführeinrichtung 14 und einer Markierungs- oder ter 17 ist mit einem einzelnen 90°-Schwenkarm und Stempelmaschine, d. h. einen »Stempler« 19 zur Aufnah- 50 einer Bahn zum Positionieren des Manipulators verseme der langgestreckten Teile oder Endstopfen 15 und hen. Zur Anwendung kommt eine Stempeleinrichtung zum Stempeln oder Markieren der Endstopfen mit ein- 19 mit einem Klinkenindexierkopf für numerische Zeizelnen Zeichen oder eine Reihe oder Kombination von chen, der pneumatisch indexiert wird.
Zeichen. Diese Zeichen können alpha-numerische Zei- Nach dem Stempeln oder Markieren wirft der Robochen sein. 55 ter 17 die markierten langgestreckten Teile nach unten

Die Zuführeinrichtung 14 weist eine Schwingschale auf eine Rutsche 34, von wo die langgestreckten Teile 15

20 und einen geraden Abschnitt 24 mit einem Nest 25 in ein Magazin 35 fallen und für das Einsetzen in eine

auf, um dem Roboter 17 geeignet orientierte langge- Lesevorrichtung 37 und eine Inspektion durch diese

streckte Teile 15 anzubieten, wie beispielsweise die be- vorbereitet sind. Die Lesevorrichtung 37 kann die ge-

reits erwähnten Kernbrennstoff-Endstopfen. Die geeig- 60 stempelten oder auf andere Weise markierten oder ge-

nete Orientierung für den Kernbrennstoff-Endstopfen kennzeichneten, langgestreckten Teile auf wirksame

ist so, daß seine Seite mit dem kleineren Durchmesser in Weise inspizieren.

Richtung auf den Roboter 17 angeordnet ist, während Zu Beginn der Arbeiten mit Kernbrennstoff-Endstop-

sich der Endstopfen in dem Nest 25 befindet. Das lang- fen erfe-eift der Roboter 17 den Stopfen 15 aus dem

gestreckte Teil 15 in F i g. 4 ist ein derartiger Kern- 65 Nest 25 der Zuführeinrichtung 17, so daß dessen Kopf

brennstoff-Endstopfen mit einem kleineren Durchmes- direkt in die Stempeleinrichtung 19 übertragen wird,

ser 15'. In F i g. 4 ist jedoch der F.ndstopfen 15 an seiner Die Übertragung durch den Roboter 17 beginnt damit,

Seite mit dem größeren anstatt mit dem kleineren daß der Roboterarm 27 in Richtung auf den

Albschnitt 24 der Zuführeinrichtung 14 schwenkt, seine Finger 28 verlängert, um die Strecke zu der Zuführeinrichtung zu überbrücken, und dann den Endstopfen an seinem Ende mit dem kleinen Durchmesser ergreift.

Der Roboter 17 nimmt dann den Stopfen aus seinem s Niest 25. Der Arm 27 fährt zurück, wobei der Stopfen mitgenommen wird, und ein Annäherungsschalter (nicht gezeigt) zeigt an, daß der Arm 27 sich in seiner vollständig zurückgezogenen Stellung befindet. Der Roboter 17 schwenkt dann etwa 90° herum in Richtung auf die Stempeleinrichtung 19. Ein weiterer Annäherungsschalter (nicht gezeigt) zeigt den Abschluß der Schwenkung in Richtung auf die Stempeleinrichtung 19 an. Nach dem Schwenken in Richtung auf die Stempeleinrichtung 19 verlängert der Roboter 17 seinen Arm 27 mit dem in den Fingern 28 gehaltenen Stopfen und setzt den Stopfen in einen Schlitten 29 der Stempeleinrichtung 19. Nach dem Absetzen des Stopfens in dem Schlitten 29 zieht sich der Arm 27 des Roboters 17 wieder zurück, und ein Annäherungsschalter (nicht gezeigt) liefert ein Signal, woraufhin das tatsächliche Stempeln der Zeichen auf den Endstopfen augenblicklich erfolgen kann. Zum Stempelvorgang gehört auch die Aufwärtsbewegung des Schlittens 29 mit dem in geeigneter Weise darauf angebrachten Endstopfen. Dann kommt die Oberseite des Stopfens in Kontakt mit einem Zeichenstempelkopf 19', der einen in der Reihenfolge variablen Satz von Zeichen oder Vertauschungen von Zeichen halten kann, die angebracht, gesetzt, indexiert, vorgerückt oder auf andere Weise modifiziert werden können durch Prozeß- oder Steuersignale von dem Prozessor 13. Der Kopf 19' führt das Stempeln dadurch aus, daß er über einen geeigneten Abschnitt des Endstopfens, beispielsweise dessen Kopf oder größeren Durchmesser, rollt. Nachdem das Zeichen oder die Zeichen auf diese Weise auf dem Endstopfen markiert oder gestempelt sind, fährt der Schlitten 29 nach unten und die Lage des Kopfes 19 kehrt in ihre Startposition zurück.

Die Roboterfinger 28 bewegen sich dann wieder und nehmen den gestempelten Stopfen weg und aus dem Schlitten heraus und ziehen sich genügend zurück, damit der Stopfen in eine gekrümmte Rutsche 34 fällt, wobei der kleine Durchmesser des Stopfens nach vorne zeigt

Das Einsetzen eines markierten oder gestempelten Endstopfens in die Leseeinrichtung 37 erfolgt, nachdem ein Endstopfen 15 durch die Rutsche 34 gelaufen ist und ein Magazin 35 am Boden der Rutsche 34 erreicht Die Inspektion wird unterstützt durch den Schiebevorgang eines pneumatischen Zylinders 41 (siehe F i g. 3), der einen Arm 43 mit Backen oder Fingern 44 aufweist Der Arm 43 ist in Fig.3 in eine Stellung zurückgezogen gezeigt, in der der Endstopfen (nicht gezeigt) durch einen Schlitz 47 in dem Magazin 35 und in einen der Vorratsbehälter 49 fällt F i g. 4 zeigt den Endstopfen, wie er in die Leseeinrichtung 37 für eine Inspektion eingesetzt ist

Während der Inspektion des gestempelten oder auf andere Weise markierten Zeichens oder der Zeichen hält der Arm 43 des Zylinders 41 den Stopfen 15 fest und hindert ihn an einer Drehung mit dem Fühlerelement der Leseeinrichtung 37. Das Fühlereiement selbst durchläuft eine Reihe von Oszillationen, um seine Abtastung durchzuführen und die markierten Zeichen zu inspizieren. Üblicherweise werden für jeden Stopfen drei Abtastungen durchgeführt Wenn die Markierung gewissen Quaiitätsstandards in jeder der drei Abtastungen genügt (beispielsweise, daß die Zahl lesbar ist und die Reihe von Zeichen auf einer Linie ist), wird der jeweilige Stopfen in der Kategorie der angenommenen Stopfen klassifiziert. Wenn nicht, wird der Stopfen als ein zurückgewiesener Stopfen betrachtet In jedem Fall wird der jeweilige Stopfen nach der Inspektion aus der Leseeinrichtung 37 herausgezogen. Das Herausziehen bringt den Stopfen über einen Schlitz 47 in dem Magazin 35 und die Finger 44 öffnen sich, damit der Stopfen durch den Schlitz 47 fällt. Im Falle »angenommener« Stopfen bringt der Durchtritt durch den Schlitz 47 die Stopfen in einen Vorratsbehälter 49. In ähnlicher Weise gelangen »zurückgewiesene« Stopfen durch den Schlitz 47 zu einem Ausschußbehälter 50, wie es noch näher erläutert wird.

Wenn ein Stopfen nach drei Abtastungen der Leseeinrichtung nicht angenommen wird, veranlaßt der Prozessor 13, daß eine Ausschußrampe 61 unter den Schlitz 47 geschoben wird, um den Stopfen zum Ausschußbehälter 50 zu lenken, wenn er durch den Schlitz 47 fällt. Zur gleichen Zeit weist der Prozessor 13 die Stempeleinrichtung 19 an, den Zeichensatz, mit dem der zurückgewiesene Stopfen gestempelt war, für einen weiteren Versuch beizubehalten, und einen Endstopfen mit der gleichen Markierung zu kennzeichnen. Wenn jedoch ein Endstopfen die Inspektion durchläuft, weist der Prozessor 13 die Stempeleinrichtung 19 an, zu einem nächsten Zeichen oder einem Zeichensatz weiterzustellen.

Die Ableitung von zurückgewiesenen Stopfen, die durch den Schlitz 47 fallen, ist in F i g. 3 gezeigt, die die Rampe 61 zeigt, wie sie nach unten zur entfernten Seite der Figur geschwenkt ist Die Rampe 61 ruht auf zwei Stützen 62 und 63 mit horizontalen Lagerflächen, die sich mit entsprechenden Schwenkzapfen 67 und 68 drehen, die auf entsprechende Weise durch ein L-förmiges Paßstück 73 und eine Befestigung 75 hindurchführen, die auf einem Tragegestell 76 angebracht sind. Die Stütze 62 ist in der Unterseite der Rampe 61 mittig angeordnet, die inF i g. 3 in die Bildebene hineinragt.

Die Stütze 63 ist im Vordergrund von Fig.3 und gestattet, daß die Rampe 61 mit dem Stift 68 schwenkt, wenn das L-förmige Paßstück 73 horizontal verschoben wird unter dem Einfluß eines pneumatischen Zylinders 77, der auf einem Gestell 78 getragen ist. Die Stütze 63 dreht sich mit dem Stift 78 auf dem L-förmigen Paßstück, wenn der Zylinder 77 ein Ende der Rampe 61 unter dem Schlitz 47 anordnet, um zurückgewiesene bzw. für schlecht befundene Endstopfen aufzunehmen.

Angenommene Endstopfen fallen direkt in einen der Aufnahmebehälter 49, ohne daß die Rampe 61 dazwischengefügt wird. F i g. 2 zeigt mehrere Vorratsbehälter 49 auf einer Scheibe 81. F i g. 3 zeigt die Scheibe 81 von der Seite und einen einzelnen Vorratsbehälter 49 direkt unter dem Schlitz 47. Ein Motor 82 arbeitet über einen üblichen Getriebemechanismus, um die Scheibe 81 selektiv zu drehen, und ersetzt einen Vorratsbehälter 49 durch einen anderen, wenn jeder aufeinanderfolgend mit einer bestimmten Anzahl von Endstopfen gefüllt wird. Ein photoelektrischer Schalter 85 bestimmt die Lage bzw. Stellung der Scheibe 81. Auf diese Weise kann eine große Anzahl von langgestreckten Teilen 15 der Reihe nach gekennzeichnet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kennzeichnen von Gegenständen, die von einer Zuführeinrichtung einzeln nach ihrer Ausgabestelle transportiert und markiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß

— zur Serienkennzeichnung von Kernbrennstoff-Endstopfen diese durch einen Roboter mit Armen und Fingern transportiert werden,

— die Endstopfen mittels einer Markierungseinrichtung mit wenigstens einem Serienzeichen markiert werden,

— die Endstopfen danach von der Markierungseinrichtung nach einer Prüfstation transportiert werden,

— eine Prüfung bezüglich der Art und Qualität des Serienzeichens auf dem Endstopfen mittels einer Leseeinrichtung durchgeführt wird,

— die Endstopfen entsprechend der Prüfungsergebnisse bezüglich Art und Qualität mittels einer pneumatischen Einrichtung sortiert werden.