DE4222990B4

DE4222990B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Auswertung einer Berührung

Info

Publication number: DE4222990B4
Application number: DE4222990A
Authority: DE
Inventors: Roman Koller
Original assignee: Individual
Current assignee: KOLLER, ROMAN, 81547 MUENCHEN, DE
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1992-07-13
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2012-07-14
Also published as: DE4222990A1

Abstract

Verfahren zur Auswertung einer unmittelbaren Berührung zwischen zwei Flächen von Masseteilen (101, 200; 2S, KE; 504, n), wobei:
a) einem (101; 2S; 504) der Masseteile eine Erregerschwingung eingespeist wird, und
b) die eingespeiste Erregerschwingung entsprechend der unmittelbaren Berührung der Flächen beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass
c) die Erregerschwingung zum Zwecke der Auswertung eingespeist wird;
d) der durch die Erregerschwingung erzeugte Schall mittels eines Schallwandlers gemessen wird, und
e) die durch die unmittelbare Berührung der Flächen verursachte Modulation des erhaltenen Schallsignals in einer Auswerteeinrichtung zur Bestimmung einer Berührungsegenschaft ausgewertet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auswertung einer Berührung gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 30.
In der nachfolgenden Beschreibung ist unter Berührung eine unmittelbare Berührung zweier Teile oder eine indirekte Berührung zweier Teile über ein zwischen den beiden Teilen angeordnetes Drittteil oder auch eine Vielzahl sich berührender Drittteile zu verstehen. Des weiteren können die betreffenden Teile aus einem harten oder weichen, elastischen Stoff oder nachgebenden Federteilen bestehen, oder auch ein menschliches Körperteil betreffen, z.B. eine Hand. Die Näherungsmessung außerhalb sich direkt berührender Teile ist nicht mehr Teil der vorliegenden Erfindung, da dieses Gebiet mit Spezialsensoren zur berührungsfreien Abstandsmessung abgedeckt ist, und im Gegensatz dazu in der vorliegenden Erfindung eine Berührung der betreffenden Teile eine Funktionsvoraussetzung ist, die die enorm universelle Anwendbarkeit der Erfindung über ein breites technisches Gebiet erst ermöglicht.
Bisher wurden technische Effekte wie das Aufschlagen von Maschinenteilen an Anschlägen, z.B. an Lagerteilen, Einspannvorrichtungen, Kraftübertragungen, Stoßkräften an Justierwerkzeugen usw., oder Vibrationen an betreffenden Maschinert teilen als (klappernde) Parasitärerscheinungen klassifiziert.

Die Druckschrift DE 30 00 084 C2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art m Messen der Spaltbreite zwischen einem Rohr und einer Rohrhalterung, wo bei ein Vibrator, der das Rohr in Schwingung versetzt, in das Rohr eingeführt wird, und wobei das Ausmaß der Schwingung durch Beschleunigungssensoren erfasst und ausgewertet wird.

Des weiteren offenbart die Druckschrift DE 30 04 605 C2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Berührungsauswertung, bei denen ein gespeichertes Körperschall-Referenzsignal, das beispielsweise einem optimalen Ventilspiel einer Brennkraftmaschine entspricht, mit einem gemessenen Körperschall-Signal verglichen wird, um dadurch ein Maß für das jeweilige aktuelle Ventilspiel der Brennkraftmaschine zu bestimmen. Ferner kann das Körperschall-Referenzsignal beispielsweise zur Verbesserung der Messgenauigkeit in Abhängigkeit der Motordrehzahl gewichtet werden.

In den beiden vorgenannten Verfahren gemäß dem Stand der Technik wird lediglich das durch die Relativbewegung zwischen dem zu messenden Teil und dem Zweit- oder Drittteil verursachte Anschlagen ausgewertet. Eine Bestimmung einer Berührungseigenschaft wie beispielsweise die Berührungskraft ist somit nicht möglich.

Die Druckschrift DE 28 41 424 B2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Berührungsauswertung, wobei ein Messkopf einen Taster aufweist, der über einen Motor in Schwingung versetzt wird. Die erregte mechanische Schwingung des Tasters wird mittels eines Wandlers aufgenommen und durch ein an den Wandler angeschlossenes Detektorsystem ausgewertet. Zur Vermessung eines Werkstücks wird der Messkopf diesem angenähert, wobei die Beeinflussung der mechanischen Schwingung des Tasters bei der Berührung des zu vermessenden Werkstücks ausgewertet wird. Dies geschieht hinsichtlich der Frequenz oder der Amplitude der detektierten Schwingung. Der Wandler befindet sich in unmittelbarem Kontakt mit dem schwingungserzeugenden Masseteil und muss somit an dem Masseteil befestigt sein.

Schließlich sind aus den Druckschriften US 2 866 301 und DE 26 12 981 Verfahren und Vorrichtungen zur Berührungserkennung bekannt, wobei die bei einer Berührung eines Werkzeugs mit einem Werkstück erzeugten Schallwellen durch ein Mikrophon gemessen werden, und das erhaltene Signal zur Steuerung der Werkzeugzustellung herangezogen wird. Somit erfolgt hier weder eine gezielte Einspeisung noch eine Messung eines Erregersignals.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Berührungsauswertung bereitzustellen, durch die eine erweiterte Berührungsauswertung mit einfachem Aufbau ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Berührungsauswertung gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 30.

Durch Einspeisung der Erregerschwingung und Auswertung des durch die Erregerschwingung hervorgerufenen Schalls ist eine selektive Auswertung möglich, wobei der Schallwandler an einer beliebigen Stelle angeordnet sein kann. Ferner wird die Veränderung des Schalls bei dessen Fortpflanzung gemessen, so dass bereits die Art der Annäherung aufgrund deren Beeinflussung der Schallwellenausbreitung ausgewertet werden kann. Die Erregerschwingung kann beispielsweise über ein die Relativbewegung verursachendes Antriebssystem eingespeist oder aus der Bewegung des Masseteils selbst ausgefiltert werden, wobei die Beeinflussung des sich ausbreitenden Schalls an beliebiger Stelle erfolgt. Damit können bereits geringe Schwingungsveränderung ohne zusätzliche Beeinflussung der Erregerschwingung durch das Meßsystem auf einfache Weise erfasst und ausgewertet werden. Ferner ist auch eine Auswertung hinsichtlich der Phasenbeziehung möglich, wodurch die Auswertungsmöglichkeiten erweitert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Vakuumgreifer;
2 eine Schaltung zur digitalen Filterung eines Mikrofonsignals;
3 einen Schwingungsgeber für einen Robotergreifarm;
4 Signalverläufe zur Erläuterung der Auswertung einer Phasenverschiebung;
5a ein Ausführungsbeispiel für eine elektronische Mikrometerschraube;
5b ein Ausführungsbeispiel für eine Spitze zum Einspannen von Drehstücken;
6 ein Ausführungsbeispiel für eine Stückgutzähleinrichtung;
7 einen Signalverlauf zur Erläuterung der Auswertung bei der Stückgutzählung;
8 und 9 weitere Ausführungsbeispiele für eine Stückgutzähleinrichtung;
10 ein Flussdiagram zur Erläuterung einer Änderungsauswertung;
11 ein Ausführungsbeispiel für eine automatische Dosiervorrichtung;
12a und 12b Ausführungsbeispiele für eine Bestückungstischbehälterbeschickung;
13a und 13b Ausführungsbeispiele für eine Schiebeklappensteuerung;
14 ein Beispiel für eine Behälterkodierung;
15 und 16 ein Ausführungsbeispiel für eine Verschlusssteuerung einer Zähltrichtereinwurföffnung;
17a und 17b Phasenmesssignale für eine paarweise Antriebsansteuerung;
18a eine Schwingungshüllkurve eines Abtaststifts;
18b ein in eine Verzahnung eingreifender Abtaststift für eine Längenmessung;
18c eine Anwendung mit mehreren versetzten Abtaststiften;
19a und 19b ein Ausführungsbeispiel für eine Längenabtastung oder Abstandsmessung;
20 eine Darstellung zur Erläuterung einer Längenmarkierungen;
21a bis 21d ein Ausführungsbeispiel zur Vermeidung einer Verkantung bei einer Längenmessung;
22 ein Ausführungsbeispiel für einen Präzisionsschieber;
23 ein Ausführungsbeispiel für einen Universalbestückungsautomaten;
24a und 24b Ausführungsbeispiele zur Ausgestaltung der Justierung einer Ansaugfläche eines Vakuumsaugers;
25 ein Ausführungsbeispiel für ein Längenmeßsystem;
26 ein Ausführungsbeispiel für eine Diaprojektion an einem Bestückungstisch;
27a ein Projektionsbild einer Leiterplatte;
27b eine Darstellung des Zusammenwirkens von Blendenteilen an einem Blendenfenster;
28a bis 28c ein Ausführungsbeispiel für die Diaprojektion mit veränderter Blendenanordnung;
29a und 29b Ausführungsbeispiele für Projektionsteile mit verstellbarem Neigungswinkel;
29c eine Draufsicht auf den Bestückungstisch;
30 ein Ausführungsbeispiel für eine Präzisionspositionierung eines Vakuumsaugrohrs;
31 eine Darstellung zur Erläuterung der Verdrehbarkeit der Ansaugfläche des Vakuumsaugrohrs;
32 ein Gesamtansicht eines Bestückungsautomaten;
33a bis 33c IC-Schienen des Bestückungsautomaten;
34a und 34b ein Ausführungsbeispiel für eine Leiterplattenhalterung bzw. -positionierung;
35a ein Ausführungsbeispiel für eine Kodeabtastung;
35b ein Schaltbild mit einem DSP zur Einstellung der Schwingungsamplitude des Abtaststifts;
36 eine exzentrische Spiralnutspindel;
37a und 37b ein Transportsystem zur Entleerung eines Rückgabebehälters einer Stückgutzählvorrichtung;
38 eine Drehkupplung zur Behälterentleerung;
39 ein Ausführungsbeispiel für eine Plattenzuführung;
40 einen Antrieb mit ortsfest getriebener Hülse und und linear bewegter Gewindestange;
41a einen Antrieb mit Schiebstange und unterbrochenem Förderband;
41b einen riemengetriebenen Antrieb;
42a bis 42c ein Ausführungsbeispiel für eine Modulo-2-Kodierung; und
43a bis 43e ein Ausführungsbeispiel für eine Behälterkodierung.
Es folgt eine Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnungen.
Ausführungsbeispiele
Als Ausführungsbeispiel ist ein mit Servomotoren über mehrdimensionalen Robotorarm bewegter Vakuumgreifer (IG) beschrieben, der hochempfindliche Kleinteile, z.B. besonders dünne Keramikplättchen (KE) von einem Stapel weg aufnehmen soll. Dies soll er auch möglichst schnell mit möglichst hoher Geschwindigkeit tun (1).
Weiters sind mehrere Stapel solcher Keramikplättchen (KE) vorhanden, unter denen jeweils sporadisch zugegriffen werden soll und deren Höhe sich sporadisch ändern kann.
Da die Keramikplättchen nicht alle gleich dick sind, kann die exakte Berührungsposition der Stirnfläche des Vakuumgreifers nicht vorausberechnet werden. Sind die Keramikplättchen exakt übereinander gestapelt, dann sind die Randkonturen nicht mehr ersichtlich und es nützt auch das teuerste Bildverarbeitungssystem nichts mehr. übliche Näherungsschalter (z.B. optischer Entfernungsmesser oder kapazitiv, sind zu ungenau).
Das erfindungsgemäße Verfahren hingegen kostet ganze 1 DM für eine billige Kondensatormikrophonkapsel (M) und entsprechende Softwareänderung für die Erzeugung der Schwingungsmodulation über den bestehenden Antrieb.
1 zeigt den mechanischen Aufbau, wobei die Greiferantriebe des Greifers IG standartgemäß ausgeführt und daher nicht mit dargestellt sind. Diese Antriebe sind so angesteuert, daß ihnen ein Modulations-Signal überlagert ist, welches die senkrecht nach unten fahrende Saugröhre 2S des Vakuumgreifers 16 schwingen läßt. Die Schwingfrequenz ist entsprechend hoch gegenüber der Verfahrgeschwindigkeit gewählt, so daß bei einer Berührung der Stirnfläche des Vakuumgreifers 16 die Sinusschwingung des Vakuumgreiferrohres 2S auch die leichten Berührungsanschläge mit der Oberfläche des aufzugreifenden Keramikplättchens KE moduliert wird, bzw. ein entprechendes Anschlaggeräusch erzeugt, das im Gegensatz zu einem einfachen Attack-Geräusch eines einmaligen Anstoßes, einem periodisch frequenten Klangbild entsprechend der Vibrationsfrequenz des in Schwingung versetzten Teiles entspricht.
Die Einspeisung der Schwingfrequenz in die Antriebe erfolgt dann beispielsweise durch Amplitudenmodulation betreffender Motorströme mittels Signalprozessor. Hierbei kann der Signalprozessor diese Motorströme vorzugsweise gleich nach einer Sinusfunktion modulieren, indem er die Modulationsfrequenz solange durchstimmt, bis das Saugrohr 2S die gewünschte Schwingungsintensität hat, wobei die eingespeiste Stromamplitude der Modulations-Schwingung natürlich möglichst gering sein soll, da diese Amplitude dann proportional der Berührungskraft der Stirnfläche ASVA des Vakuumsauqers mit der Oberfläche des Keramikplättchens KE ist. Diese mechanische Schwingamplitude des Saugrohres 2S kann leicht nachgemessen werden, indem dessen Stirnfläche ASVA über eine Eichebene mit bekannter Höhe während einer Frequenz- oder Amplitudenkalibrierung der Schwingungserzeugung gefahren wird. (d.h. Kalibrierung der Ansprechempfindlichkeit des erfindungsgemäßen Anschlag-/Berührungsschalters durch Anfahren von der Eichposition entsprechenden geometrischen Formen, bzw. Anschlägen).
Vorzugsweise ist das Saugrohr 2S des Vakuumgreifers 1G derart modifiziert, daß am oberen stirnseitigen Ende, wo ansonsten standartgemäß der Saugschlauch angeschlossen ist, die Mikrofonkapsel M den Abschluß des Rohres bildet, wobei der Vakuumanschluß SAL dann seitlich (3A) aus dem Rohr herausgeführt ist und die Aufnahmefläche AN des Mikrofons M in das Saugrohr 2S hineinschaut.
Durch diesen Aufbau wirkt das Saugrohr 2S quasi als Höhrrohr, wobei dann natürlich sämtliche Maschinengeräusche der Umgebung mit eindringen können, so daß die ledigliche Auswertung der Attack-Phase ein großes Risiko wäre. Bei der erfindungsgemäßen Auswertung der Schwingvibration ist neben der bestehenden Möglichkeit der Anwendung entsprechender Analogschaltungen, eine Signalprozessoranwendung vorgesehen, bei der ein digitales Filter für eine Position des Vakuumsaugrohres 2S, wo mit Sicherheit keine Berührung vorliegt, zunächst auf die Schwingfrequenz des Saugrohres 2S abgestimmt wird. Ändert sich die am Ausgang des Filters gemessene Frequenz, dann wird die Bandbreite des Filters entsprechend vergrößert, wobei oben beschriebene Änderungsdetektion die Anschlagstelle anzeigt. Zusätzlich kann dann auch noch eine absolute Schwellwertdetektierung des Berührungsgeräusches vorgenommen sein, das die Vibration des Rohres an der Oberfläche des Keramikplättchens KE verursacht, wobei das Referenzerkennungsmuster jedoch wiederum durch Lernen des verbleibenden Dauerzustandes nach erkannter Änderung am Ausgang des Änderungsdetektors aktualisiert wird, da das Vibrationsgeräusch von der Höhe des Stapels abhängig ist.
Es ist evident, daß es für die Anwendung vorliegender Erfindung hunderttausend Applikationen gibt, die unmöglich alle in vorliegender Erfindung beschrieben werden können. Die nachfolgend zahlreich beschriebenen Ausführungsbeispiele wurden so gewählt, daß die hervorragenden technischen Effekte, die mit der Erfindung erzielt werden können, gut verstanden werden.
Entsprechend den Lösungsmerkmalen nach Anspruch 1, ist auch die Variante mit umfaßt, daß nicht nur die Amplitude oder Frequenz der erzeugten mechanischen Schwingung eines gegen ein weiteres Teil (z.B. motorisch) bewegten Teils betreffender Maschine, bzw. Vorrichtung, detektiert ist, sondern daß auch die Phasenlage dieser Schwingung in Relation zu seiner Erzeugerschwingung als Berührungsansprechkriterium benutzt sein kann. Dies erfolgt dann einfach durch Messung der Phasenlagee der am Schwingungsdetektor (z.B. Mikrofon) auftretenden Signalschwingung, bzw. entsprechend gefilterten Signalschwingung, in Relation zur im Signalprozesor vorherrschenden Erzeugerschwingung. Auch bei dieser Variante kann die beschriebene relative Änderung detektierung zur Anwendung kommen.
Eine weitere Ausführungsalternative wäre z.B. die Bewegungsmodulation zur erfindungsgemäßen Schwingungserzeugung an pneumatisch bewegten Teilen, z.B. durch entsprechende Ventilsteuerungen mit entspr. Schwingungsbewegung betreffender Ventile; oder auch durch Hybridantrieb, teils pneumatisch, teils elektrisch, u.s.w.
Eine weitere bevorzugte Applikationsalternative der Erfindung, abweichend von der unmittelbaren Verwendung als Endschalter, ist das Erkennen von Berührungskräften an motorisch bewegten Teilen, z.B. Roboterarmen, Greifarmen, Justierarmen, motorisch bewegten Haltevorrichtungen, etc., insbesondere das Erkennen der Richtungsvektoren solcher Berührungskräfte.
Bevorzugtes Anwendungsgebiet ist das Nachführen von motorisch gesteuerten Supportteilen, an Maschinen, wie z.B. Schlitten, Roboterarme, Greif arme, etc. Diese Nachführsteuerung, bei der ein mit selbsthemmenden Antrieb versehenes Bewegungselement einer Maschine von Hand durch unmittelbare Berührung oder Berührung über einen weiteren Gegenstand, nachgeführt werden kann, ist für den Maschinenbau eine Grundlagenanwendung vorliegender Erfindung, weil dies bisher nur über aufwendige Bildverarbeitungssystme oder über ein vorgesehenes mechanisches Bewegungsspiel mit innerhalb dieses Spiels vorhandenen Schaltkontakten möglich war. Es ist evident, daß die erfindungsgemäße Variante dazu wesentlich universeller ist, weiters die motorische Positioniergenauigkeit des Bewegungselementes durch die Nachführungsmöglichkeit nicht beeinträchtigt ist, da die Schwingamplitude extrem gering gehalten werden kann, und weiters durch Abschalten der Schwingungserregung das Bewegungselement jederzeit in seiner standartgemäßen Betriebsweise verwendet werden kann, und last not least, die Berührungserkennung wiederum extrem billig ist, wobei anstelle eines Mikrofones z.B. auch ein kleiner Lautsprecher als Schwingungssensor verwendet sein kann, bzw. ein äquivalentes Tauchspulenschwingungssystem.
Hierbei ist das entsprechend motorisch bewegte Maschinenteil wiederum in Schwingung versetzt, gemäß Lösungsmerkmal nach Anspruch 1, was bevorzugt über den ohnehin vorhandenen motorischen Antrieb geschehen kann. Sodann wird die Phasenlage des Schwingungserregers, das ist also das Modulationssignal des Motorstromes des die Schwingung erzeugenden motorischen Antriebes (z.B. mit dem Erregersignal der Schwingung amplitudenmoduliertes Motorstromsignal), in Relation zur Phasenlage der mechanischen Schwingung des motorisch bewegten Teiles, welches entsprechend nachzuführen ist, durch einen akustischen oder anderen elektronisch/physikalischen Sensor gemessen und entsprechend ausgewertet.
Physikalische Veranschaulichung zur Erzielung des erfindungsgemäßen technischen Effektes:
Geht man davon aus, das eine durch elektrische Steuergröße (z.B. Antriebsstrom) gespeiste, um zwei Bewegungsrichtungen hin und her pendelnde schwingende Masse (z.B. ein in elektromagnetischem Kreis elektromagnetisch bewegtes Teil) vorhanden ist, dann kann die Steuergröße z.B. ohne weiteres ein Rechtecksignal sein, bedingt durch die Tiefpaßwirkung des mechanischen Systems, wird das Teil bei Wahl einer entsprechend hohen Frequenz, nach einer Sinusfunktion schwingen.
Befindet sich das durch elektrische Steuergröße bewegte Teil bei Abschaltung der Steuergröße in einem stabilen Zustand, d.h. es bleibt stabil weil es z.B. mit einer Federkraft in seiner Lage kompensiert ist (z.B.
Spulenkern in Zylinderspule an Feder aufgehängt, oder Reibungsbremse eines selbsthemmenden Getriebes, etc.), dann wird dieses Teil bei Einschaltung der Steuergröße (z.B. Rechtecksignal des Spulenstromes) mit einer mechanischen Schwingung schwingen, deren Phasenlage in stabiler Zuordnung zur elektrischen Erzeugerschwingung liegt, theoretisch exakt in Phase, wenn in vorliegendem Veranschaulichungsbeispiel die elektromagnetische Schwingung keinen Gleichstromanteil aufweist. Diese Phasenlage wird dann abweichend (von z.B. 0 grd), wenn die Schwingung einen Gleichstromanteil auf weist, wie in der erfindungsgemäßen Applikation vorhanden, und weiters, wenn durch Schwerkraft des bewegten Teiles, dieses bei der Schwingung asymmetrisch belastet ist. Die Phasenlage wird sich jedoch auch ändern, wenn zusätzlich zu dieser Schwerkraft oder Blockierkraft eines selbsthemmenden Getriebes, eine Andruckskraft vorhanden ist, und zwar richtungsabhängig von der Andrucksrichtung, was zur Richtungserkennung von sich bewegenden Teilen, durch sanfte Berührungsdetektierung in vorliegender Erfindung bevorzugt ausgenutzt ist.
D.h. mit obenstehend beschriebener Verwendung einer Änderungsabtastung der Schwingungsmeßgröße, in vorliegendem Fall der Phasenlage der Schwingung, erhält man eine Richtungsanzeige, in die das motorisch bewegte Teil durch äußere Krafteinwirkung bewegt ist.
Als weiteres Anwendungsbeispiel ist ein Robotorgreifer für Schwerstlasten angegeben, dessen pneumatisch bewegter Kranarm durch entsprechende Ventilsteuerung in Schwingung versetzt ist, dessen Schwingung über einen Schwingungsaufnehmer einer Signalprozessorschaltung zu beschriebener Bewertung zugeleitet wird.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist z.B. ein Fluzeugsteuerknüppel, der wahlweise von einem Servomotor Computer gesteuert bewegt ist oder auch von Hand bewegt werden kann.
Dieser Steuerknüppel ist mit selbsthemmenden Getriebe zu betätigen, welches so dimensioniert ist, daß einerseits seine Bewegung mit großer Kraftanstrengung von Hand bei Ausfall seines motorischen Antriebes betätigt werden kann, andererseits soll er bei intaktem Antrieb mit leichter Betätigungskraft bewegt werden können, wobei dies in bevorzugter Weise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt. Hierbei ist der Steuerknüppel durch seinen motorischen Antrieb ständig in Schwingung versetzt, wobei dies im um (-Mikrometer) Bereich liegen kann, und daher kaum hörbar ist und weiters auch nicht spürbar, wenn der Griff z.B. mit Dämpfungsmaterial belegt ist. Die Phasenlage zwischen mechanischer Schwingung und Erzeugerschwingung wird dann ständig gemessen, wobei für jede Änderung der Phasenlage der Flugzeugsteuerknüppel dann solange richtungsabhängig zur auftretenden Phasenänderung nachgeführt ist, bis diese Änderung nicht mehr gemessen ist.
Weiters ist evident, daß die auftretenden Meßgrößen der Schwingamplitude, Phasenlage, etc., abhängig sind von der Reibung des selbsthemmenden Getriebes, bzw. selbsthemmenden Gestänges oder Seilzuges, was wiederum eine Selbsttestfunktion des Steuerhebels ergibt.
Als Schwingungssignalsensoren können außer den akustischen und elektromagnetischen Sensoren, weitere nach jaweils geeignetem physikalischem Prinzip funktionierende Sensoren eingesetzt werden, z.B. Piezosensor, etc. Als weitere Alternative für die Verwendung zu einer Stromflußmessung ist vorgesehen, die Berührungsstelle als Leitplastikkontakt auszubilden, wobei die Verformung des Plastikteiles eine Widerstandsänderung erzeugt. Das Gleiche gilt für die Verwendungsmöglichkeit von Dehnungsmeßstreifen zur Schwingungsabtastung. In beiden Fällen erfolgt die Messung des jeweiligen ohmschen Widerstandes, zwecks Abtastung der mechanischen Schwingung, durch möglichst kurze Stromimpulse, um den Stromverbrauch gering zu halten.
Wie das zuletzt beschriebene Ausführungsbeispiel. zeigt, ist vorliegende Erfindung universell einsetzbar.
2 zeigt eine entsprechende Schaltung mit DSP (Signalprozessor), der eine entsprechend digitale Filterung des Mikrofonsignals nach vorangehender Erläuterung durchführt.
über genanntes Mikrofon M und Analog-Digitalwandler 10 wird der zum Abtastzeitpunkt (Sample) jeweils anliegende Analogwert der Mikrofonspannung digitalisiert, wobei dem Mikrofon M noch ein Regelvorverstärker zur Erzielung einer besseren Dynamik vor dem A/D-Konvertereingang nachgeschaltet ist (in 2 nicht eingezeichnet, vgl. jedoch MV in 8). Das eingezeichnete optionale Latch 20 hält den zum Abtastzeitpunkt jeweils gehaltenen Wert fest, wobei der DSP 30 diesen darin zu späterem Zyklus einlösen kann.
Die Abtastfrequenz ist von der jeweiligen Filterfrequenz des DSP 30 abhängig und wird vom DSP 30 über UUT1-Port an den A/D 10 als Sample-Steuersignal 70 abgegeben.
Mit einem zweiten Port (OUT2) wird die jeweils gefiltertes und wieder analog gewandelte Ausgangstreppenspannung dem Tiefpaß F zur nötigen Bandbegrenzung zugeführt und das so erhaltene analoge Filtersignal einer Nullpunktabtastung (Komparator 80) zugeführt, dessen Ausgang in DSP 30 eine Verzweigung zu jedem Nullpunkt des gefilterten Signals auslöst (über BE), in der die jeweilige Zeitdifferenz von Nulldurchgang zu Abtastzeit (Sample) des Analogsignals, unter Berücksichtigung der Tiefpaßdurchlaufzeit, mit dem internen Timer des DSP 30 der auch das Filtermittenfrequenz-abhängige Abtastsignal Sample erzeugt) gemessen ist, zwecks nachfolgender Berechnungsmöglichkeit der Maximalamplitude aus der im DSP 30 abgelegten Sinusfunktion der digital gefilterten Frequenz.
Die bevorzugte Verwendung der externen Nulldurchgangsabtastung vereinfacht das Programm des DSP 30, daß er noch genügend Rechenzeit aufweist für die Erzeugung der erfindungsgemäßen Modulation mit Phasenlagemessung von Erzeuger-Schwingung zur erhaltenen mechanischen Schwingung, sowie zur Regelung der motorischen Antriebe, insbesondere bei Verwendung eines billigen Consumer-DPSs. Die genannte Amplitudenermittlung wird dann für die Schwellwertbewertung zur Verbesserung des Störabstandes verwendet, wobei dann nur Werte über einen bestimmten Schwellwert, der auch inkremental in bereits vorangehend erläuterter Weise nachgeregelt sein kann, die Phasenmessung auslösen. Die Phasenmessung erfolgt: dann wiederum mit dem internen Timer des DSP 30, wobei natürlich auch externe Timer den DSP 30 über diverse Interrupteingänge unterstützen können.
Andruckskraftmessungsanwendung
Eine weitere eigenständige Anwendung ist die Andruckskraftmessung zwischen Anpreßflächen, wobei zumindest eine dieser Flächen gegen die Andruckrichtung schwingend ist und die Andruckkraftmessung unmittelbar zwischen motorisch bewegter Fläche und anstoßendem Anschlag, oder auch mit dazwischen eingezwengtem Dritteil durch die erfindungsgemäße Berührungsfunktion bestimmt werden kann. (vgl. zu 5a: 99...Anschlag, 200..eingezwengtes Dritteil, 101...motorisch bewegte Fläche).
Hierbei wird durch eines der zur Auswahl stehenden beschriebenen Meßverfahren: Amplitude, Phase, oder Frequenz, die Beeinflussung dieser Parameter vor. der Andruckkraft mittels Signalprozessor so ausgewertet, daß die Andruckkraft definiert ist.
Als Ausführungsbeispiel für diese Anwendung ist in 5a eine elektronische Mikrometerschraube dargestellt, die folgendermaßen funktioniert:
Die Meßspindel ist Schrittmotor betrieben und bewegtderen Meßanschlag 101 in Richtung des Werkstückes 200 für den Fall, daß mit dem Meßanschlag 101 eine leichte Berührung zum Werkstück 200 vorgenommen ist. Bei einer starken Berührung öffnet sich der Meßanschlag 101 durch Drehrichtungsumkehr des Motors. Bei einer mittleren Berührungskraft bleibt die Spindel stehen, dies ist der Sollmeßdruck.
Als Schwingungsgeber ist z.B. ein Mikrofon M verwendet, dessen Schallöffnung zum Werkstück 200 hinzeigt, oder ein Piezo an der Motorlagerung vorgesehen, der die Schwingung aufnimmt, wobei bei dieser Konstruktion der Piezo dann zerstörungsgeschützt ist.
Weiters kann mit Taste 100 der Meßanschlag 101 jederzeit in Öffnungsrichtung gesteuert werden.
Mit einer Anzeige 1000 erfolgt die Anzeige des Abstandes der Meßflächen entsprechend der jeweiligen Spindelstellung des Meßanschlags 101.
Die Auswertung der unterschiedlichen Anpreßdrucke erfolgt dann z.B. folgendermaßen:

a) leichter Anpreßdruck detektiert durch Klappergeräusch entsprechend der Schwingfrequenz, was durch Amplitudenschwellwert der gefilterten Frequenz detektiert ist. (Steuervorgang bewirkt Drehrichtung der Meßspindel in Schließrichtung der Meßzange).
b) mittlerer Anpreßdruck detektiert durch definierte Phasenlage zwischen durch das Mikrofon M empfangener Schwingung und elektrischer Erregerschwingung. (Steuervorgang hält Schrittmotor an).
c) hoher Anpreßdruck detektiert durch Amplitudeneinbruch oder Überschreitung eines Phasenlageschwellwertes, wie bei (b). (Steuervorgang bewirkt Drehrichtung der Meßspindel in Öffnungsrichtung der Meßzange).

Mit Tastendruck 100 erfolgt dann wieder die Einschaltung des Schrittmotors in öffnungsrichtung der Meßzange, solange bis mit einer Berührung nach (b) der Vorgang wieder gestoppt ist, oder ein Endanschlag erreicht ist.
Anmerkung: Die Hysterese der Regelung bei Stillstand der Spindel ist beispielsweise so gewählt, daß der Schrittmotor immer inkremental hin und her gesteuert ist, wobei die Meßschwingung dadurch aufrecht gehalten ist, z.Bp. durch hin und her Drehen der Spindel um jeweils einen Schritt des Schrittmotors.
Es ist evident, daß die vorgeschlagene Auswertung des Anpreßdruckes je nach Anwendung beliebig modifiziert werden kann, weiter kann anstelle zu einem festen Teil auch der Anpreßdruck zu einem Weichteil, z.B. Hand festgestellt werden, wodurch sich in vorliegendem Fall z.B. eine Einzwicksicherung, (bzw. Einzwengsicherung) als Unfall verhütende Schutzmaßnahme ergibt. Diese Sicherungsfunktion ist auf alle Maschinen zumeist anwendbar, wobei durch beschriebene Phasenlageauswertung eine präzise Ansprechschwelle zum sofortigen Auslösen eines Notstopps ermöglicht ist, insbesondere bei Benutzung beschriebener Änderungsdetektorfunktion für die Auslösung.
Nachfolgend sind einige Möglichkeiten, wie sie in den beschriebenen Anwendungsbeispielen vorliegender Erfindung auch benutzt sind, für die Auswertung der mechanisch erzeugten Schwingung zusammengestellt

a) Bei der Amplitudenauswertung ist die Schwingamplitude und/oder die jeweilige Änderung, bzw. Änderungsverlauf, der Schwingamplitude gemessen, bzw. ausgewertet und/oder die Dauer der jeweiligen Änderung der Schwingamplitude gemessen, bzw. ausgewertet,
b) Bei der Phasenauswertung ist die Phasenlage der ausgekoppelten mechanischen Schwingung in Relation zur Erregereinspeisung der elektrischen Erzeuger-Schwingung absolut oder nach Änderungskriterien gemessen, bzw. ausgewertet, bzw. die Dauer einer betreffenden Änderung,
c) Bei der Frequenzmessung ist die Frequenz der mechanischen Schwingung unter Pegelqualifizierung ihrer Amplitudenwerte gemessen, bzw. ausgewertet und/oder die Frequenz als Resonanzfrequenz des Systems gemessen, bzw. ausgewertet.

Für die Steuerungskorrektur des motorischen Antriebes des bewegten Teiles gilt dann:
daß aus der Erkennung der Andruckkraft von dem motorischen Antrieb des die Messung der Andruckkraft betreffenden Teiles jeweils Steuerrichtungen abgeleitet sind, wobei sich diese Steuerrichtungen aus der jeweiligen Dosis der Andruckkraft in Relation zu einem vorgegebenen absoluten, oder rekursiv jeweils erneuerten Schwellwert ergeben.
Es ist evident, daß die Schwingungsrichtung des motorisch bewegten Teiles nicht nur eine einzelne Richtung betreffen muß, sondern auch in mehreren Richtungen gleichzeitig, also koordinatengemäß schwingen kann. Zur besseren Unterscheidung weisen dann die Schwingungen unterschiedliche Frequenzen auf, die dann über ihre elektronische Auskoppelung ihrer Schwingfrequenz entsprechend gefiltert sind, was ebenfalls innerhalb der bevorzugt verwendeten Signalprozessorschaltung durch digitales Filter erfolgt. Als Alternative dazu kann die Signalseparierung auch gleich an der Sensorseite durch entsprechende Materialbedämpfungsentkopplung erfolgen, oder, wie nachfolgend noch beschrieben, durch Modulationsverfahren bei der Erzeugung der Erregerschwingung sowie dazu passendes Demodulatiosverfahren für die Auswertung der mechanischen Schwingung unterstützt sein.
Die Einspeisung der Schwingungen erfolgt dann wieder unmittelbar über die koordinatengemäßen Antriebe des motorisch bewegten Teiles.
Durch diese Maßnahme lernt ein durch motorischen Antrieb -bewegtes Maschinenteil quasi Sehen durch Ertasten.
Eine weitere Anwendung der beschriebenen Bewegungs-Steuerung eines motorisch bewegten Berührungsteiles einer Maschine, ist z.B. die Anschlagskalibrierurg mit definiertem Auflagedruck für genaueste Meßmethoden anzuwenden, wobei dies an entsprechend montierten Anschlägen vorgenommen ist.
5b zeigt ein nach dem gleichen Prinzip arbeitendes Ausführungsbeispiel zur Anwendung an einer durch eine Schrittmotorspindel ebenfalls verdrehbaren sowie linear bewegbaren Spitze 214 zum Einspannen von Drehstücken (Werkstück 311). Diese Einspannung eignet sich besonders bei automatischer Fertigung, damit gedrehte Feinstwellen den richtigen Einspanndruck auf weisen.
Als Schwingungsgeber ist dann in optionaler Verwendung zu einem Mikrofon eine schwingende Masse in die Spannspitze eingebaut. Einen solchen Geber zeigt 3 an einem Beispiel eines Robotergreifarmes als weitere Alternative zu beschriebener Vakuumsaugeranwendung.
3: der bevorzugte Schwingungsgeber besteht aus einer an einem Schwingfaden MM in einem Spulenfeld (vg1.
TS1, TS2) aufgehängten permeablen Kernstück KG (z.B. kleiner Zylinder oder Kugel), welches durch die Schwingung die Induktivität der Spulen TS1, TS2 verändert. Die Spulen TS1 und TS2 sind dann beispielsweise in Resonanzoszillatoren geschaltet, deren Frequenzvariation ein Maß für die mechanisches Schwingung des Halterohres IG ist. BFE ist ein Kunststoff teil zur Spulenhalterung.
Eine Alternative zu diesem die Masseträgheit benutzenden Sensorsystem ist die Benutzung von frei schwindenden Tauchspulen als Trägheitsmasse, welche wie bei Lautsprechern in einem magnetischen Kreis, der fest mit dem schwingenden Teil verbunden ist, angeordnet sind, bzw. auch umgekehrt mit z.B. am schwingenden Teil aufgeklebter Lautsprechermembran und unfixiertem Kern des magnetischen Kreises.
Eine weitere Anwendung zur Andruckskraftmessung ist die Alternative, daß die Schwingfrequenz eines angereßten Teiles auf Resonanzfrequenz der Anordnung gehalten wird, wobei sich diese Resonanzfrequenz dann bei verschiedenem Anpreßdruck ändern wird. Führt man dieses Verfahren mit dem vorangehend beschriebenen zusammen durch, dann kann über die unterschiedliche Resonanzfrequenz außerdem noch auf Oberflächenrauhigkeit zusammengepreßter Teile geschlossen werden.
Eine weitere hervorragende Anwendung der Andruckskraftmeßanwendung vorliegender Erfindung ist die Synchronisation von mehreren Antrieben, die über eine gemeinsame statische Verbindung miteinander zum Zwecke einer Verfahrwegsteuerung verbunden sind, derart, daß die über die Schienen- oder gegebenenfalls auch Spindelführung erfolgende Verkantung des durch Motorantrieb verschobenen Teiles, auf ein Minimum gehalten werden kann, wodurch Reibungsverluste einerseits wesentlich reduziert, und andererseits die Verfahrgenauigkeit eines derart verschobenen Teiles enorm reproduzierbar ist, wobei durch Lernvorgang der Verfahrweg eingeeicht werden kann. In einem nachfolgendem Abschnitt ist ein zu dortig beschriebenem Anwendungsbeispiel benötigter schnell schaltender Schieber verwendet, der von einer solchen Verkantungsmessung Gebrauch macht. Weiters sind in einem späteren Abschnitt Anwendungen beschrieben, die die erfindungsgemäße Andruckskraftmessung zum Erzielen einer enorm guten Reproduzierbarkeit, d.h. billige Eineichbarkeit, von Antrieben, insbesondere Linearantrieben, verwendet. Dadurch wird wieder die zur Aufgabenstellung der Erfindung aufgestellte Maxime erfüllt: Anstelle teurer Mechaniken bei der Sensorseite, in vorliegendem Falle Längenmessung, wiederum billigste Anordnungen zu verwenden (z.B. einen Schrittmotor für den Antrieb zur Winkel- Erfassung) und mit wenig Silizium in Form eines ICs die Maschine qualitativ zu verbessern (zu veredeln). Eine weitere Anwendung, die dieser Maxime der Aufgabenstellung folgt ist in nachfolgendem Abschnitt beschrieben.
Weitere Schwingungsgeberausführungen, Varianten.
9 veranschaulicht die genannte Auswertung der Phasenverschiebung:
Signal- A) ist die Erregerschwingung, die beispielsweise als Rechteckschwingung der Gleichspannungskomponente eines Motorstromes überlagert eingespeist ist, was analog, oder auch getastet erfolgen kann. Diese Rechteckschwingung ist in ihrer Frequenz so hoch, daß die mechanische Schwingung nur mehr ein kleiner Teil ihrer Grundwelle ist B), die z.B. im um (Mikrometer) Bereich ausgelenkt ist. Für das Andruckskraftmeßbeispie nach
3 können dies auch Bruchteile von um (Mikrometer) sein, was durch die beiden Meßspulen TS1 und TS2 noch detektierbar ist, anstelle der Spulen kann auch ein Mikrofon oder Piezo zur Schwingungsaufnahme verwendet sein.
Die dargestellte Schwingung C) ist ein nur zur Veranschaulichung gedachtes Rechtecksignal, entsprechend der Energiebilanz der mechanischen Schwingung, wenn ein Anschlaghindernis oder eine vibrierende Druckkraft die Erregerschwingung A) beeinflußt.
Signal D) ist dann das vom Schwingungsgeber an die Signalprozessorschaltung eingespeiste Signal zur Messung der Phasenverschiebung (phi) und/oder auch Amplituden-Veränderung.
6 veranschaulicht die Verwendung der Erfindung als Stückgutzähleinrichtung, wobei nicht das schwindende Teil gegen den Anschlag bewegt ist, sondern der Anschlag, bzw. die Anschläge, gegen das schwingende Teil und als Anschlag das auf eine Schwingfläche 504 prasselnde Stückgut n hergenommen ist. Dieses Prinzip wird zur Erkennung der Bewegungsabläufe des auf einen Prasselteller (Prasselfläche 504) prasselnden Stuckgutes n hergenommen und die auf dem Prasselteller 504 erzeugten Druckwellen liefern ein genaues Maß für die Stückzahl des vorbeiprasselnden Stückgutes n (vgl. 7).
Für die Geräuschauswertung ist folgendes zu beachten: für eine ungenaue Stückzahlauswertung ist auch die einfache direkte Geräuschaufnahme durch Mikrofon möglich, ohne Einspeisung einer zusätzlichen Erregerschwingung. Durch Tongebung der Aufprallfläche könnte dann ein Klangbild entsprechend Eigenresonanz der Fläche erzeugt werden, welches von den übrigen Geräuschen ausfilterbar ist.
Da das Stückgut n auf dem Prasselteller 504 frei aufschlägt, ginge bei unmittelbar akustischer Auswertung des Aufschlaggeräusches, einerseits das Attack-Geräusch (mit der Aufprallfläche) des Stückgutes n bei übereinander aufschlagendem Stückgut n verloren, andererseits würde beim seitlichen Aneinanderprallen des Stückgutes n ein ähnliches Klangbild wie das des Attack-Geräusches mit der Aufprallfläche erzeugt werden, daher soll die durch kinetische Energie des Stückgutaufpralles an der Aufprallfläche entstehende Schwingung der Aufprallanord- nung, welche zur Detektierung der Anzahl des aufprallenden Stückgutes n bevorzugt benutzt ist, vom akustischen Aufprallgeräusch des Stückgutes n möglichst ausgefiltert sein, was durch bevorzugtes Verfahren erfolgt. Dieses Verfahren ermöglicht dann eine sehr sensible Druckauswertung der Aufschläge des Stückgutes n mit einfachstem Schwingungsgeber, z.B. einem Lautsprecher. Es ist evident, daß eine gleichartige Ansprechsensibilität mit keiner Waage erzielt werden könnte. 7 veranschau licht den Auswertvorgang der beispielsweise mit einem Lautsprecher erzeugten Schwingung, die dann über einen Sensor, z.B. mit einem vom Aufprallschall des Stückgutes akustisch entkoppelten, oder auch nur mit elektronischen Filtermitteln entkoppelten Mikrofon aufgenommen werden können.
Die weitere Auswertung (7) betrifft dann das Feststellen der Einbrüche der Hüllkurve, und deren Zuordnung zur jeweiligen Stückzahl des Stückgutes. Es kann natürlich ohne weiteres sein, daß mehrere Stückgttile quasi gleichzeitig an der Prasselfläche aufprallen, so daß sich eine Summenschwingung ergibt.
Um diese Zuordnung zu treffen, werden sämtliche Hüllkurvenimpulse Tkr nach ihrer Intensität Akr untereinander verglichen. Da die Stückgutteile, die gezählt werden sollen, alle gleich sind und praktisch auch aus gleicher Höhe fallen, sind die Aufprallimpulse der einzelnen Teile gleich intensiv, es sei denn es treffen mehrere gleichzeitig auf. Da die Prasselfläche 504 schräg gestellt ist, um den Bau eines Durchgangstrichters zu ermöglichen, soll die Fallhöhe hoch gegenüber der Höhendifferenz der wirksamen Auffallschräge (nux der Teil der direkt unter der Eintrittsöffnung des Zentriertrichters 507 liegt) sein, dann ist die Intensität der Hüllkurvenimpulse Tkr, der Stückzahl je Impulsstärke einigermaßen proportional, wodurch durch statistische Bewertung eine entsprechende Zuordnung von der Signalprozessorschaltung erhalten werden kann. Weiters bewirkt eine größere Fallhöhe eine Verbesserung der Störsicherheit von mehrmals hintereinander aufspringendem Stückgut, da nach dem ersten Aufprall die Energie durch die Styropor oder Schaumstoffläche (Prasselfläche 504) praktisch gedämpft ist, und somit keinerlei wesentliche Wirkung auf die Hüllkurvenimpulse haben. Wie vorangehend bereits erläutert ist nicht die Schallschwingung, welche das aufprallende Stückgut n mit der Aufprallfläche erzeugt, erwünscht, sondern lediglich die Druckwellenabtastung.
Eine weitere Alternative zur Schwingungsauskopplung der Lautsprecherschwingung ist, anstelle eines Mikrofones zBsp. die selbstinduzierte Spannung an der Tauchspule auszukoppeln, so wie dies auch bei Drehzahlmessungen von Motoren gebräuchlich ist.
6, 8, 9 16 zeigen Ausführungsbeispiele einer solchen Anordnung;
zu 6: in einen schräg geneigten Lautsprecher, ist ein Kegel 751 aus Schaumstoff (z.B. Styropor) so eingepaßt (vgl. Befestigung 752), daß die Membrane 502 des Lautsprechers zusammen mit dem Styroporkegel 751 noch frei Schwingen kann, wodurch die obenauf liegende Bodenfläche des Styroporkegels 751, welche als Prasselfläche 504 zum Abzählen des Stückgutes n, 509 durch Aufprall verwendet ist, ebenfalls mitschwingt. Als Alternative zu dieser Ausführung, kann die Lautsprechermembrane flach und unmittelbar als Prasselfläche des Stuckgutes verwendet sein (751 = 504).
Die Membrane 502 des Lautsprechers, weist an ihrer hinteren Stelle, wo die Tauchspule 500b angebracht ist, eine weitere, kleinere Membrane 852 auf, die im Dauermagnetgehäuse 500a des Lautsprechers schalldicht (ISOLA) eingeschlossen ist. Ein oder mehrere Mikrofone M1, M2 nehmen dann den Schall der kleineren Membrane 852 auf, entsprechend Signalverlauf nach 7. Die Schwingfrequenz des Lautsprechers stellt man so ein, daß sie möglichst hoch liegt, die Amplitude soll mindestens so groß sein, daß bei starkem Stückgutdurchfluß die Modulation der Membranschwingung noch statt findet, d.h. der Träger (=Membranschwingung) nicht unterdrükt ist. Die Demodulation erfolgt dann im Signalprozessor (DSP) 30, indem die vom Mikrophon M1,M2 empfangene Schwingung zur Erzeugerschwingung ins Verhältnis gesetzt wird, z.B. durch Division, wie bei einer AM-Demodulation, was mit der bevorzugt verwendeten Signalprozessorschaltung (DSP) 30 leicht durchzuführen ist. Ebenso kann diese DSP-Schaltung 30 eine Phasenverschiebungsdetektierung der erhaltenen Mikrofonspannungen in Relation zur Erregerschwingung des Lautsprechers vornehmen. In beiden Fällen erfolgt die Zuordnung eines jeweilig registrierten -Aufpralldruckimpulses an der Tauchspule 500b Lautprechers, bzw. durch die dahinterliegende Meßmembran/Mikrofonanordnung 852/M1,M2 zur dem Impuls zugehörigen Stückzahl bevorzugt so, daß der Signalprozessor 30 zunächst nur die aufeinanderfolgende Impulszahl nach Druckwerten zu jedem erhaltenen Impuls abspeichert, und beginnt nach Erhalt einer gewissen Anzahl, durch bereits erläuterte erfindungsgemäße Vergleichsmessung (vgl. Änderungsdetektieung) die jeweils auftretenden Minimaldrucke, deren ganzzahliges Vielfache die jeweils größeren Druckimpulse ergibt (innerhalb eines Toleranzrasters), statistisch abzusuchen und diesen Druckwerten die Einheit = 1 Stück zuzuordnen. Alle n- Vielfache davon ergeben dann n-Stück als Druckimpulszuordnung. Bei dem beschriebenen Verfahren kann dann das Toleranzraster für die Rasterdetektierung noch rekursiv verändert werden.
Weitere Vorteile des Verfahrens für diese Anwendung sind, daß das Tauchspulenschwingsystem der Prasselfläche 504 für die Abtastung frequenzmäßig hochgesetzt ist, und daher entsprechend empfindlich die energetischen Einschlage des Stückgutes n, 509 detektiert.
Weiters bedeutet in 6:
n...Stück Stückgut (z.B. Bonbons), 507 Trichter mit Zentriertrichter (vgl. Zentriertrichter 505 in 8),
AN..Aufnahmefläche des Mikrofones, bzw. der Mikrofone, 900..Kunststoffhalterung für Mikrofone 500c..Dauermagnet 890...Einspannring der Meßmembrane 852...Meßmbrane mit Durchführungsloch für in die Tauchspule 500b hineinragenden Magneteisenkern OOd
MV1, MV2...Regelverstärker zur Anpassung der Mikrofonspannung an A/D-Wandler 10. Als A/D Wandler 10 ist oevorzugt ein Flash-Wandler verwendet, um mit höchster Auflösung die Amplitudenverformung der Signalschwingung unmittelbar detektieren zu können.
790...Lautsprechergehäuse, welches Schwingungsgedämpft am Magnetkern 500a des Lautsprechers 500a montiert ist.
8 zeigt eine weitere Variante des als Durcr.flußstückgutmessers ausgeführten Gerätes: 509...sind die über die Ausgangszentrierfläche des Zentriertrichters 505 auf die Prasselfläche 501 mit Abfallschräge 701 fallenden Stückgutteile 509, 510...sind die bereits in den Auffangtrichter 506 fallenden gezählten Teile, 700..ist die Verschraubung der Anordnung mit einem äußeren Gehäußetrichter 507.
DVF..Signalleitungsdurchführung 500a..Lautsprechermagnet mit Tauchspule 500b und Mikrofon M, welches als Alternative zu Anwendungsbeispiel nach 7 mit der Aufnahmefläche nach hinten hinter dem Füllmaterial (Styroportrichter) an der vorderen Membrane des Lautsprechers angeordnet ist, wobei der DSP 30 noch eine digitale Filterfunktion rechnet, deren Durchlaßbereich außerhalb des akustischen Aufschlaggeräusches des Stückgutes 509 auf der Prasselfläche 504 liegt.
9 zeigt eine weitere Variante, bei der anstelle eines Mikrofones die Lautsprecherschwingung über eine Schalenkernspule SK..Kern mit SKL...Spule) abgetastet ist. Im Luftspalt dL des Kernes ist an einem -Schwingfaden, der an der Tauchspule 500b des Lautsprechers LP (Membrane 502 mit über Füllmaterial gekoppelter Prasselfläche 504) aufgehängt ist, ein am Faden aufgefädelter winziger Magnetkern MSAN zusammen mit der Tauchspule 500b durch die Stromablenkung der Tauchspule 500b in Schwingungen versetzt, und tastet die durch das Stückgut 509 modulierte Membrane Schwingung des Lautsprechers ab (über Schalenkernspule SKL).
weiters bedeuten:
600... Ebene zur Befestigung des Schalenkernes hinter Ebene zur Befestigung des Lautsprechers.
799 Befestigungsniet,
10 veranschaulicht das erfindungsgemäße Änderungsbewertungsverfahren, welches zu beschriebenen Ausführungsbeispielen angewendet werden kann:
Ein jeweils in den DSP 30 eingelesener Wert (Wert-IN) wird zunächst auf seine Schwelle hin untersucht, wobei diese Schwelle dynamisch sein kann, d.h. z.B. ein entsprechend der elektrischen Erzeugerschwingung der mechanischen Schwingung entsprechender zeitlich variierender Signalverlauf. Überschreitet der eingelesene Wert die Schwelle, dann wird er als erkanntes Sensorereignis bewertet, der Schwellwert wird wieder erneuert, und das Verhältnis von Wert zu Schwelle ergibt eine zur weiteren spezifischen Auswertung erhaltene Qualifizierung.
11 zeigt eine Variante der Anwendung des erfindungsgemäßen Stückgutdurchflußzählers, bei der als wesentlichstes Merkmal eine waagrecht die Einfüllöffnung abschottende rotierende Streuscheibe 12.000, mit Motorantrieb 11.000 im Zentrum der Einwurföffnung des Trichters 13.000 angeordnet ist, wobei nur über die rotierende Streuscheibe 12.000 das Stückgut durch Zentrifugalkraft an die Seitenwand des Einwurftrichters 1 3.000 gelangen kann. Um den direkten Einwurf an der Streuscheibe 12.000 seitlich vorbei zu verhindern, ist über das Zentrum der Streuscheibe 12.000 ein weiterer Zentriertrichter 14.000 angeordnet, über den das Stückgut ins Zentrum der Streuscheibe 12.000 gelangt.
Der Ausgang 508 des eigentlichen Zähltrichters 10.000 ist mit einem abfallenden Rutschrohr 15.000 an eine Weiche geführt, die elektrisch steuerbare Schieber 20.000 und 21.000 aufweist, mit der die abfallenden und bereits gezählten Stückgutteile entweder in den Füllbehälter BEF, oder in den Behälter BER für die Rückgabe vom elektronisch erfaßten Zählergebnis des Prasseltellers 504 (innerhalb von 10.000, vgl. 6,7,8 und 9) gesteuert, umgelenkt sind. Sieht man ein Transportsystem zur Entleerung des Rückgabebehälters BER zur ursprünglichen Stückgutentnahme vor (vgl. 37a,b), dann kann das überschüssige Stückgut wieder rückgebracht werden, wodurch sich eine automatische Dosieranlage ergibt. Die Drehgeschwindigkeit der Streuscheibe 12.000 paßt sich dann der jeweiligen Abweichung vom Zählergebnis der Prasselfläche 504 an und schaltet auch zeitgerecht die Ventile, wobei der automatische Stückgutrücktransport nach Entnahme optional ist.
Im "Detail Schieber" ist ein Drehschieber 20.000 bzw. 21.000 mit Lochöffnung 20.000a bzw. 21.000a als Ausführungsbeispiel für den Schieber 20.000, 21.000 dargestellt (mit Steuermotor 50.000)
12a:
zeigt eine weitere Variante eines mit dem erfindungsgemäßen Stückgutdurchflußzählers aufgebauten Dosierverfahrens, welches sich für Handführung des Stückgutes oder für eine diese Bewegung nachahmende Roboterfunktion gut eignet:
Besondere Merkmale sind: Es sind sowohl für den Entnahmebehälter BEE als auch für den Füllbehälter BEF des Stückgutes jeweils ein mit dem erfindungsgemäßen Stückgutdurchflußmesser bestückter Einfulltrichter 1001 und 1002 vorgesehen, über dessen Auslaß die zugeorndeten Behälter BEE, BEF wieder gefüllt werden können. Die Zuordnung ist durch ein einfches Transportsystem des Stückgutes, z.B. durch abfallende geschlossene Schienenverbindung, bzw. Rutschen 2001a,b hergestellt. Weiters ist eine Zählereinrichtung 3000 mit einer für das Bedienpersonal gut sichtbaren Stückzahlanzeige vorhanden, bzw. bei automatisiertem Prinzip eine zum Automatisationsrechner entsprechende Schnittstelle der beiden Stückgutdurchflußmesser.
Auch bei Handführung des Stückgutes weisen die Stückgutzählausgänge der beiden Stückgutdurchflußmesser in weiterer bevorzugter Ausführung serielle Schnittstellen zu einer Steuereinheit oder Rechner auf, z.B. über eine serielle Schnittstelle des verwendeten DSP 30. Vorzugsweise sind beide Stückgutdurchflußmesser in ein getrenntes Gehäuse eingebaut, ebenso die Stückgatzählanzeige, welche ebenfalls über eine entsprechend Schnittstelle an die Steuereinheit (z.B. PC) angeschlossen ist. Als erweiterte Option zur Roboterstückgutführung, sind für die Handführung des Stückgutes noch an das Entnahme- und Dosierverfahren angepßte Vorrichtungsmaßnahmen vorgesehen, die eine Fehlbedienung durch Verwechslung der 4 Stückguteinwurföffnungen von Füllbehälter BEF, Entnahmebehälter BEE, Einwurföffnung der beiden, völlig ausschließen. Diese Vorrichtungsmaßnahme betrifft die Ausstattung der Einfüll- bzw. Einwurföffnunen mit elektronisch gesteuerten Verschließeinrichtungen, z.B. elektromotorisch betätigte Schieber, oder Klappen.
In 12a bedeutet hierbei: KTF.. Schließklappe des Einfülltrichters 1001 für die Stückgutzähleinrichtung des Füllbehälters BEF, bzw. KTE.. Schließklappe des Einfülltrichters 1002 für die Stückgutzähleinrichtung des Entnahmebehälter BEE, weiters KLF...die Schließklappe des Füllbehälters BEF bzw. KLE... die Schließklappe des Entnahmebehälters BEE.
Die in 12a dargestellte Anordnung ist bevorzugt so organisiert, daß bequem in den Entnahmebehälter BEE gegriffen werden kann, um den Füllbehälter BEF über dessen Einfülltrichter 1001 zu füllen, bzw. mit der Hand bequem zu erreichen. Damit die Bedienperson, die diese Arbeit von Hand verrichtet, nicht versehentlich den Füllbehälter BEF direkt füllt, den Zähltrichtereinlaß also nicht übergeht, ist die Schließvorrichtung (Klappe KLF) des Füllbehälters BEF in diesem Arbeitsschritt geschlossen. Das gleiche gilt KLE auch für die Schließvorrichtung KLE des Entnahmebehälters BEE, wenn die Behälterbeschickung in umgekehrter Richtung erfolgt, bei der aus dem Füllbehälter BEF das Stückgut rückentnommen und in den Einfülltrichter 1002 des Entnahmebehälters BEE rückgefüllt wird; dies ist dann der Fall, wenn zuvor in den Füllbehälter BEF zuviel Stückgut, d.h. über den vorgegebenen Stückzahlwert, eingefüllt worden ist.
Diesen Richtungungswechsel von Füllen und Rückgabe des Stückgutes in bzw aus dem Füllbehälter BEF ist durch den Füllzähler 3000 gesteuert, dessen Zählschritte von beiden Stückgutzähleinrichtungen, jeweils abhängig von der Beschickungsrichtung, beeinfluft sind. Hierbei bestehen die beiden grundsätzlichen Möglichkeiten, die jeweils in den Füllbehälter BEF eingegebene Stückzahl anzuzeigen oder zu zählen, oder die jeweils auf die Sollwertvorgabe fehlende, bzw. jeweils rückzugebende Stückzahl. Die zweite Methode ist die elegantere, weil die Bedienperson nicht rechnen muß. Abhängig vor Vorzeichen des jeweiligen Zählerstandes wird unmittelbar die Richtungssteuerung der Verschließeinrichtungen beeinflußt. In Ausführungsbeispiel nach 12a ist sowohl der angezeigte Wert, als auch das angezeigte Vorzeichen auf den jeweiligen Mangel oder Überschuß der Stückgutzahl in diesem Behälter in Relation zur vorgegebenen Dosierstückzahl bezogen. Im Beispiel... -123, bedeutet dies, es sind noch 123 Stück in den Einfülltrichter 1001 einzuwerfen, bei positiver Stückzahl würde eine Rückgabe des in den Füllbehlter BEF eingeworfenen Stückgutes über den Einfülltrichter 1002 des Entnahmebehälter BEE erwartet. Durch diese bevorzugte Benutzungsweise der Dosieranordnung ergibt sich, daß die Schließklappen KTF und KTE der Zähltrichtereinwürfe unmittelbar über das Vorzeichen des up/downcounters (Zähler 3000) zur Stückzahlanzeige erfolgen kann, d.h., daß bei Stückgutmangel des Füllbehälters BFE, die Einfüllöffnung des dem Füllbehälter zugeordneten Einfülltrichters 1001 offen ist, und der Einfülltrichter 1002 des Entnahmebehälters BEE geschlossen, sowie daß bei Stückgutüberschuß des Füllbehälters BEF der Einflltrichter 1002 des Entnahmebehälters BEE offen und der Einfülltrichter 1001 des Füllbehälters BEF geschlossen ist.
In bevorzugter Ausführung ist die Variante gewählt, daß zu Beginn des Dosierverfahrens der Zählerstand der in den Füllbehälter BEF einzufüllenden Stückzahl angezeigt ist; wobei dieser Wert entsprechend den Zählimpulsen die der Einfalltrichter 1001 des Füllbehälters BEF registriert, inkremental verringert wird oder der Subtrahend entsprechend erhöht wird (wenn Dosiervorgabe = Minuend), solange das Vorzeichen dieser Stückzahlanzeige negativ ist; d.h., solange die Dosiervorgabe des Füllbehälters BEF noch nicht erreicht ist. Ist der Dosierwert überschritten, dann wechselt das Vorzeichen der Anzeige und es wird die jeweils in den Einfüllzähltrichter 1002 des Entnahmebehälters BEE rückzugebende Stückzahl als Überschußstückzahl angezeigt; dito erfolgt wieder eine Verringerung der angezeigten Stuckzahl zu jedem Zählschritt des vom Einfüllltrichter 1002 des Entnahmebehälters BEE registrierten Stückgutes, d.h. über den Wert der Dosiervorgabe hinaus, sind die Zählschritte anstelle durch die Zähleinrichtung 3000 des Füllbehälters BEF, durch die Zähleinrichtung des Entnahmebehälters gezählt.
Um der Bedienperson die Arbeit zu erleichtern, ist zusätzlich zur Vorzeichenanzeige noch eine Farbumschal tung der Anzeige vorgenommen: grün für negatives Vorzeichen, d.h. Füllbehälter BEF füllen, und rot für positives Vorzeichen, d.h. aus Füllbehälter BEF angezeigte Stückzahl wieder rausnehmen. Weiters kann z.Bsp, eine Toleranzschwelle programmiert sein, bei der die Entnahme der Stückzahl innerhalb einer Toleranzvorgabe zur Dosierstückzahl als beendet angesehen ist, wobei die Datenbank dann die genaue tatsächliche Stückzahl registriert. Ist die Beschickung des Füllbehälters BEF beendet, dann bleiben alle Zugriffs- und Einschüttöffnungen solange verschlossen, bis das Wechseln der Behälter angezeigt ist. Danach erfolgt die Anzeige zum nächsten Beschickungsvorgang mit Laden des Zählerstandes auf die zu beschickende Stückzahl des Füllbehälters BEF.
Die Verschließsteuerung der Beschickungs/Entnahmeöffnungen von Füll- und Entnahmebehälter BEF, BEE erfolgt in folgender Weise:
Der Behälter aus dem das Stückgut zu entnehmen ist, ist immer offen gehalten; je nach Vorzeichen der Zähleinrichtung 3000, bzw. der damit verbundenen Beschickungsrichtung, ist dies der Entnahmebehälter BEE (wenn Vorgabedosis noch nicht erreicht) oder der Füllbehälter BEF (wenn Vorgabedosis erreicht). Die Beschickungs/Entnahmeöffnung des jeweils anderen Behälters ist geschlossen gehalten und erhält ein öffnungssignal, wenn im zugehörigen Einfülltrichter Stückgut eingeworfen ist. Dieses Öffnungssignal ist ein aus den Zählimpulsen des betreffenden Einfülltrichters aufrecht erhaltenes, monostabiles, retriggerbares Zeitsignal, dessen Ablaufzeit zum selbstätigen Schließen des Behälters, nach Ausbleiben der Zählimpulse des zugehörigen Einfülltrichters, auf die Transportzeit des auf die Prasselfläche aufprallenden Stückgutes (= Zählimpulserzeugung) bis zum Einwurf des Stückgutes in den zugehörigen Behälter, abgestimmt ist.
In besonders bevorzugter Weise ist beschriebenes Verfahren für Datenbank-gekoppelte Stückzahlerfassung von Bauteilen bei der Beschickung von Bestückungstischen verwendet. Diese Applikation veranschaulichen weiterhin 12b, 13a,b, 14 15 und 16 in einem Konstruktions- und Designbeispiel:
In 12b ist eine Vordersicht und eine Seitenansicht betreffender Anordnung gezeigt: über ein übliches Transportsystem sind die zu beschickenden Bauteileentnahmebecher TRS der Beschickungs/Entnahmeöffnung des Beschickungstisches BST zugeführt, wobei deren Schließklappe KLF, zugleich für den beschriebenen Verfahrens zweck in bereits beschriebener Weise verwendet ist. Auf dem Bestückungstisch BST sind weiterhin 3 Geräte lose aufgestellt:

a) der Beschickungs-Füllzähltrichter KTF des Bestückungstisches BST mit einer Ankopplung seiner Auswurföffnung an die Beschickungsöffnung BEF zur Schließklappe des Betückungstische BST durch eine Bauteilerutschschiene 2001 (a),
b) der Entnahmegefäßzähltrichter KTE, der im Gegesatz zum Beschickungs-Füllzähltrichter noch eine Stellfläche für den Entnahmebehälter BEE mit zugehöriger Schließklappe KLE auf weist, und ebenfalls eine Bauteilerutschschiene 2001 (b) zur Ankopplung des Zähltrichterausganges an den zugehörigen Entnahmebehälter BEE. Das Gehäuse dieser Zähltrichter/Schiebeklappenkombination weist in etwa die Form eines Küchengerätes auf, dies entspricht auch dem Gewohnheitsumgang der mit Bestückungstischen in der Regel hantierenden Arbeitskräfte.

In weiterer Perfektion ist die Stellfläche zum Aufstellen des Entnahmebehälters BEE als Versenkungspassung zu den Behältern ausgebildet (vgl.14) und weist eine Leseeinrichtung für Kodierung der Behälter auf, z.B. mit Kodierwiderstand (RCD in Gefäßboden mit Leiterplatte LPL und Kontaktierungsfläche KFL, KFO).
Wie zu 35a in einem späteren Abschnitt noch im Detail beschrieben ist, kann die Kodierung der Behälter aus einer Menge von zig-tausenden Stück jedoch auch durch einfachste mechanische Kodierng, unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen; durch das Vergleichsbeispiel der Widerstandskodierung wird der Vorteil des beschriebenen Verfahrens auch für diese Anwendung belegt und später ausführlich erläutert.
Die Behälterkodierung mit dem in der Behälterstellfläche dazu passend integrierten Lesegerät, hat den Vorteil, daß bei Aufstellen eines falschen Behälters, die Beschickungsöffnung des Betückungstisches BST geschlossen bleibt, bzw. der Fehler angezeigt ist. Weiters kann beim Füllen der lagermäßig kodierten Entnahmebehälter BEE betreffender Behälter einfach auf eine Stellfläche mit entsprechendem Lesegerät gestellt werden und die zugehörige Bauteilebezeichnung dazu durch die Datenbank angezeigt werden, wodurch Beschickungsfehler generell vermieden sind.

c) in der Mitte zwischen den beiden Zähltrichtergeräten ist die Zählanzeige aufgestellt, oder in einem der beiden Zähltrichtergehäuse integriert.

Alle beschriebenen Komponenten, einschließlich der Bestückungstisch BST, weisen eine Vernetzung (z.B. RS232--Schnittstellen) zum Datenbankcomputer auf.
13a und 13b veranschaulichen noch Details zum einfachen Aufbau einer schnellen Steuerung einer Schiebeklappe KLE zum Einbau in das Entnahmegefäßzähltrichtergehäuse.
Die motorische Ansteuerung der Schiebeklappe KLE ist ebenfalls unter Benutzung des beschriebenen Verfahrens vorgenommen. Das gleiche gilt auch für die synchrone Steuerung der einzelnen Schließklappen der Zähltrichteröffnungen, wie in 15 und 16 dargestellt.
Den Zähltrichterverschluß bilden, bevorzugt entsprechend den Diagonalen der Verschlußöffnung geteilte dreieckige Klappen DRKL, welche am Seitenrand der Verschließöffnung drehbar gelagert (DP) und nach innen einschwenkbar sind, mit bevorzugter Versenkung der Klappen DRKL Innenwand 505 des Trichters, so daß die Fläche des Füllstutzens des Trichters bei eingeschwenkten Klappen DRKL plan abschließt (vgl. DRKL in 16). Die Drehlagerbefestigung erfolgt über parallel zum Rand der Öffnung am Gehäuserand der Fullöffnung eingepreßte Stifte STFT, die zu beiden Seiten mit ihren spitzen Enden die Lagerung der Schlißdeckelteile (DRKL, vgl. "Detail DRKL") vornehmen, mit einer Drehfeder TORF, die die Deckel in Öffnungsrichtung vorspannt, gegengehalten durch eine Hebel Verlängerung der Shließdeckelteile DRNIP, die wiederum durch Hebe-Druckstangen HST zum wahlweisen Öffnen und Schließen der Deckel betätigt sind. Die Betätigung der Hebe-Druckstangen HST erfolgt dann durch einen Bandzug mit Mitnehmer (vgl. 13a, 13b), vgl. auch nachfolgenden Abschnitt.
Weiters bedeutet in 15 und 16:
505a.... Einwurföffnung des Zähltrichters,
505.....Gehäuseteil aus Kunststoff,
EP.....Aussparung für Scharnierbewegung der Deckelteile
Weitere Abtastprinzipien
Die vorangehend beschriebenen Abtastprinzipien der Berührungsfunktion mit den unterschiedlichen Möglichkeiten, die Schwingung nach Kriterien wie Amplitude, Phase, oder Frequenz abzufragen, sind entweder als Alternative oder auch in Kombination, je nach Applikation anzuwenden. So z.B. für eine Andruckskraftmessung, bei der über eine Federkraftumlenkung auch ein Weg abgetastet sein kann, wie z.B. für eine Schiebe-Hubstangen-Betätigung zur Vorrichtung nach 15 (mit Detail DRKL), bei der durch Schwingen lassen der Hebe-Druckstangen HST während ihrer Betätigung über die Torsionsfeder TORF der Schließweg der Klappen DRKL gemessen ist, was z.B. durch Auswertung der Phasenlage zwischen Erregerschwingung und abgetasteter mechanischer Schwingung erfolgen kann, oder auch nur durch Auswertung der im Federweg der Hebe-Druckstangen HST jeweils auftretenden Amplitudenbedämpfung der Schwingung.
Über die Messung der Andruckskraft kann auch eine unmittelbare Abstandsmessung zwischen sich berührenden Teilen vorgenommen sein? beispielsweise durch auf ein Teil jeweils vibrierend aufschlagenden Stift, wenn zu jeweils gleicher Anstoßkraft des Stiftes, seine Schwingamplitude so geregelt ist, daß die Anstoßkraft, bzw. seine auf das Teil während der Vibration aufschlagende kinetische Energie, konstant ist, wodurch die Schwingamplitude des Stiftes ein Abstandsmaß von Aufschlagspitze des Stiftes zu betreffendem Aufschlagteil ist. In weiterer Eleganz ist die A/D- und D/A-Wandler-freie Ankopplung an solch ein Schwingsystem dadurch gelöst, daß es im Grenzfrequenzbereich seiner mechanischen Tiefpaßfunktion betrieben ist, und daher die Amplitude durch die Schwingfrequenz des Stiftes bei konstanter Rechteckamplitudeneinspeisung eingestellt werden kann. Wie in weiteren Abschnitten noch zu vielen Ausführungsbeispielen beschrieben, läßt sich mit einem derartigen Schwingsystem einerseits ein Längenmeßsystem zur Maßstabsmessung jeder Art, gleichermaßen wie in Kodiersystem zur Kodierung von Gegenständen, billigst und zuverlässigst realisieren.
Eine weitere bevorzugte Auswertung der Schwingamplitude ist, im Zusammenhang mit der Verwendung mehrerer Antriebe, insbesondere Antriebspaare, ein Verfahren zur Erzeugung eines verkantungsfreien Gleichlaufs einer über zwei Flächenpunkte abgestützten Vorschubbewegung zu verwenden. Wie in nachfolgendem Beschreibungsteil noch ausgeführt, ist hierbei im wesentlichen eine Gegentaktschwingung von ansonsten im Gleichlauf laufenden Antrieben gewählt, wobei die Gegentaktschwingung durch das beschriebene Verfahren durchgeführt ist, zwecks Messung der Flächenpunkt-spezifischen Kraftaufteilung der Antriebsmomente, bzw. Aufteilung ihrer Andruckkräfte; und diese Messung wiederum dazu verwendet ist, um die Antriebsmomente der an den Flächenpunkten jeweils angreifenden Antriebe so zu verteilen, daß die Reibungskräfte der Bewegung über diese Flächenpunkte auf ein Minimum reduziert und außerdem definiert sind, d.h. das motorisch bewegte Teil innerhalb seiner Verspannung zwischen Federkräften oder Antrieben über die vorgenommene Wegverschiebung eine reproduzierbare, Lage auf weist. Ausführungsbeispiele sind im nachfolgenden Teil der Beschreibung beschrieben zu 30, 39b, 21,b,c, etc.
17 und 17b veranschaulichen die Erzeugung der Schwingung einer diesbezüglichen Anwendung, zusammen mit ihrer Abtastung, bzw. Auswertung.
zu 17:
ES1 und ES2 sind jeweils im Gegentakt zu den Antrieben 1 (ES1) und 2 (ES2) eingespeiste Erregerschwingungen, wodurch das durch beide Antriebe im Synchronlauf der Antriebe bewegte Teil zwischen den genannten Flächenpunkten, an denen die Antriebe jeweils am motorisch bewegten Teil angreifen, in Schwingung versetzt ist. Diese Schwingung veranschaulicht Signal RES. Je nach Verkantung des bewegten Teiles an den genannten Flächenpunkten, wird die positive oder negative Halbwelle der resultierenden Erregerschwingung mehr oder weniger bedämpft (asymmetrisch). Dadurch stellt sich zwischen Erregerschwingung, bzw. den einzelnen im Signalprozessor als Referenz vorhandenen) Erreger-Schwingungen der Antriebe, und jeweils abgetasteter mechanischer Schwingung, eine Phasenverschiebung ein, wobei das Vorzeichen dieser Phasenverschiebung die Verkantungsrichtung zu dem jeweils zugehörigen Flächenpunkt anzeigt, und somit die Aufteilung der Antriebsmomente mit dieser Messung der Verkantung entgegenwirkend gesteuert werden kann, was z.B. auch in inkrementalen Schritten mit ausschließlich alternierender Ansteuerung der Antriebe vorgenommen sein kann. D.h. erster und zweiter Antrieb alternierend hintereinander in möglichst kurzen Zeitabschnitten jeweils bewegungsgesteuert sind, mit dazwischenliegender Verkantungsmessung durch das beschriebene Verfahren. Weiters kann bei asymmetrischer Ruhelage der Verkantung, der Nullpunkt der Phasenabweichung entsprechend verschoben sein, was aber durch Lernverfahren ausgeglichen ist. Die alternierende inkrementale Ansteuerung der Antriebe erfordert nicht unbedingt Schrittmotoren für den paarweisen Antrieb. Aufbauend auf das beschriebene Verfahren ist zur Benutzung billiger Gleichstrommotoren bevorzugt die Maßnahme getroffen, daß das Umschaltsignal für die alternierende Umschaltung des wechselseitig vorgenommenen Antriebes, aus der Messung der Verkantungskraft abgeleitet ist, wobei jeweils derjenige Antrieb eingeschaltet ist, der die jeweils gemessene Verkantungskraft zwischen den Antrieben ausgleicht; d.h. die Antriebssignalumschaltung ist durch das beschriebene Verfahren gesteuert.
Eine ähnliche Anwendungsvariante der Erfindung, bei der das Antriebssignal eines Vorschubes, zum Zwecke einer inkrementalen Bewegung (ohne Schrittmotor) durch das beschriebene Verfahren unmittelbar mitgesteuert ist, wird zu nachfolgendem Abschnitt "Anwendung zur linearen Längenmessung und Gegenständekodierung" zum Zwecke der Längenmessung erläutert (vgl. Synchronlauf zu Verzahnungsmuster).
Eine weitere Ausführungsvariante ist eine Antriebsspezifische Auskopplung der an den Flächenpunkten jeweils auftretenden Schwingungen, wie z.B. in alternativer Ausführung zu 22 im nachfolgenden Teil der Beschreibung noch erläutert.
zu 17b:
Soll ein durch in beschriebener Weise bevorzugt verkantungsfrei angetriebenes Teil auch noch eine Anschlagsberührung zu einem weiteren, fremden Gegenstand erkennen, wie dies zu nachfolgend beschriebenem Ausführungsbeispiel einer Blendensteuerung zur Anwendung an einem Bestückungsautomaten bevorzugt ist, dann ist dies neben der Möglichkeit einfacher filterungstechnischer Maßnahmen, durch Modulation, z.B. Amplitudenmodulation (AM), weiterhin unterstützt. Hierbei ist die Erregerschwingung der Antriebe quasi als Trägerfrequenz verwendet und eine weitere Frequenz AM moduliert. Durch Demodulation nach dem (bekannten) Träger erhält man in etwa die modulierte Zeichenfrequenz inklusive ihrer durch die Anstoßberührung beeinflußten Schwingungsparameter zurück, wodurch eine Verbesserung des Gebrauchs von auf die Trägerfrequenz, bzw. Modulationsfrequenz, abgestimmten Filtermitteln zur Separierung von Berührungserkennung der Verkantungsregelung und Berührungserkennung der Anstoßerkennung des verschobenen Teils weiterhin erzielt werden kann.
Eine ähnliche Anwendung, bei der eine AM nach der Erregerschwingung als Träger für die Auswertung der Schwingungsparameter demoduliert ist, ist die vorangehend beschriebene Anwendung des Stückgutdurchflußmessers, vgl. dazu 7.
Anwendung zur Abstandsmessung, mit linearer Längenmessung und Gegenständekodierung Bevorzugte Anwendung der Erfindung zum Zwecke der Längenmessung veranschaulicht 18b und zeigt, wie ein in eine Verzahnung eingreifender vibrierender Abtaststift (STIFT) zu unterschiedlichen Wegabschnitten (t), die innerhalb der Verzahnung liegen und längs des Stiftes linear oder radial, bzw. gekrümmt, vorbeibewegt sind, die Abtastung der Verzahnung vornimmt. Je nach Anwendung, kann es sich hierbei um eine größere Verzahnung im mm Bereich, oder um eine im μm-Bereich durch Oberflächenrauhigkeit ausgebildete Kodierung handeln (z.B. 0.1mm). Um vor allem bei grober Verzahnung eine Verkantung des Abtaststiftes gegen die Schräglage der Verzahnung zu vermeiden, ist die Schwingfrequenz des Stiftes zugleich als Steuerinkrement der motorischen Verschiebung der Verzahnung gegen den Abtaststift verwendet, wobei dies bevorzugt so vorgenommen ist, daß zu jeder Abhebebewegung des Stiftes, die Verzahnung einen inkrementalen Schritt bewegt ist, wobei neben der Verwendungsmöglichkeit eines Schrittmotors für die Längenverschiebung des Maßstabes, bzw. des Maßstabsteiles, die Beendigung eines inkrementalen Steuerschrittes des Antriebes beispielsweise wieder durch Berührungsmessung der Andruckkraft (Über Phasenlage) bestimmt sein kann.
In 18b ist auch dargestellt, wie durch Tiefenund/oder Form- und/oder Breitenkodierung der Verzahnung, absolute Längenpositionen zwecks Nullstellung und Endschalterfunktionen in den Längenmaßstab mit aufgenommen werden können, wobei die absolut kodierten Längenpositionen dann auch zur Eichkalibrierung für das Berührungserkennungsabstandsmeßsystem zur Einstellung der Schwingungsamplitude des Stiftes, verwendet sein können.
In 21a ist die Anwendung eines solchen Längenmeßsystems an einer Leitspindel LW einer Supportschlittenführung gezeigt, wobei der Abtaststift (LM-Stift) in einer Nut der Spindel (RIFFEL-NUT), eine Riffelung abtastet. Diese Riffelung ist durch Walzen vor dem Härten der Welle erzeugt. Weiters ist durch die beiden seitlichen Federführungen der Leitwelle BFL-960L bzw. BFR-960R gewährleistet, daß in Verbindung mit der bevorzugten Steuerung aus vorherigem Abschnitt, der Supportschlitten stets nach reproduzierbaren Verhältnissen verkantet ist. Anstelle oder zusätzlich zu diesen Federkräften kann auch die Durchbiegung der Leitspindel LW als Schwingfederung zwischen den beidseitig laufenden Antriebswellen SPW verwendet sein. Weiters ist. der Längenmaßstab Riffel-NUT) zu entsprechend (symmetrischen) Andruckskräften der Supportführung durch Lernen geeicht, wobei die gewünschte Aufteilung der seitlichen Andruckskräfte untereinander, ebenfalls durch Lernzuordnung oder Programmkonstanten, unveränderlich oder längenabhängig, bestimmt ist. Die Lernzuordnung erfolgt dann an einer demontierbaren Längenvergleichsmeßeinrichtung.
Ein weiteres vergleichbares Anwendungsbeispiel ist in 30 veranschaulicht, wo das Vakuumrohr 2S eines Bestückungsautomaten durch zwei synchron laufende Kurbelscheiben KUBR nach Kurbelwellenprinzip vertikal bewegt ist. Jede Kurbelscheibe KUBR weist an ihrer Zylindermantelfläche eine gewalzene Rändelung (Riffel) auf und wird jeweils über bevorzugten vibrierenden Abtaststift (LM Stift) als Wegmaß der Vakuumrohrbewegung abgetastet.
Wie bei der vorherigen Anwendung sind beide Kurbelscheiben KUBR zueinander definierter Verkantungskraft gesteuert, die durch das erfindungsgemäße Verfahren, d.h. Vibrieren lassen des Antriebes gemessen ist. Dadurch kann das Lagerspiel (in Scheibe jeweils eingepreßtes Wälz- oder Kugellager KGL) relativ groß gehalten werden.
In weiterer besonders bevorzugter Ausführung erfolgt die Abtastung der gegeneinander verspannten und radial schwingenden Kurbelscheiben KUBR, ebenfalls über den Abtaststift des Längenmeßsystemes, wodurch 1 oder 2 weitete Schwingungssensoren eingespart sind. Hierbei ist das Gegentaktsignal zum Schwingenlassen der gegeneinander verspannten Kurbelwellenantriebe MOT1, MOT2 ebenfalls zur Schwingfrequenz der beiden Abtaststifte (LM-Stift) der Kurbelscheiben (oben, unten) synchron (1:1 oder ein vielfaches Frequenzverhältnis), wobei dann die Amplitudeneinstellung der Abtaststifte nicht über ihre Grenzfrequenz sondern über die Intensität ihrer Erregung vorgenommen ist. Aus der Differenz der Abtastwerte der beiden Längenmeßsysteme ergibt sich dann die Verkantungsanzeige der beiden Kurbelscheibenantriebe, zusätzlich zu ihrem Absolutwert, der die Verdrehung, bzw. Verschiebung der Scheiben und somit vertikale Verschiebung des Vakuumrohres anzeigt. Vorzugsweise sind die beiden Kurbelscheiben KUBR zunächst aus einem Stuck hergestellt, gebohrt, gewalzt und dann erst abgestochen und gehärtet, wodurch bei gut justierter Übereinstimmung der Längenmessysteme durch die Synchronität des Längenmaß-Stabes der beiden Kurbelscheiben KUBR auch die unmittelbare Phasenlage der Schwingung als Verkantungsmaß hergenommen sein kann. Weiters führt das Vakuumrohr 2S durch die Vibrationen eine senkrechte Schwingung zum Zwecke der Bauteileertastung durch, wie zu 1 bereits beschrieben worden ist. Diese Schwingung kann dann zugleich die Schwingung für die Verkantungsmessung mit Regelung der Antriebe MOT1, MOT2 sein oder auch die Hüllkurvenschwingung einer Modulation, wie zu 17b in vorangehendem Absatz beschrieben ist.
In 30 ist aus Kostengründen die Variante gewählt, daß der Kurbelscheibenantrieb im wesentlichen du.ch einen größeren Motor erfolgt, während der Motor der zweiten Scheibe nur die Verspannung der Scheiben untereinander sowie die Einkopplung der bevorzugten Schwingung vornimmt. Als Alternative kann dann auch noch eine Stromauskopplung an den Antrieben MOT1, MOT2 zur Schwingungsabtastung vorgesehen sein, oder auch Mikrofone an der Kurbellagerung des Vakuumrohres, etc.
In 31 ist das bevorzugte Längenmeßsystem (LM Stift) zur Winkelabtastung der Verdrehung einer über das Vakuumrohr 2S geschobenen Drehhülse verwendet, wobei das stirnseitige untere Ende der Drehhülse dann eine um die Achse des Vakuumrohres 2S verdrehbare Ansaugfläche ASVA bildet. Obwohl nur ein Motor zur Verdrehung des Vakuumrohres 2S verwendet ist, ist auch für diese Verdrehung eine Vibration bevorzugt, jedoch ist diese in Drehbewegung der Ansaugfläche ASVA des Vakuumrohres vorgenommene Vibration in ihrer Frequenz unterschiedlich zur in vertikaler Richtung des Vakuumrohres 2S vorgenommenen Vibration gewählt, so daß das im Vakuumrohr 2S befindliche Mikrofon (vgl. M in 1) zusätzlich zur Anschlagsberührung des mit dem Vakuumsauger aufgenommenen Bauteiles IC, auch noch eine weitere Berührung dieses Bauteiles mit einem Dritteil, z.B. einer Justiervorrichtung VBLX-L, VBLX-R des Bauteiles durch auftretendes Anschlagsgeräusch bei entsprechender Frequenzfilterung des Anschlaggeräusches zuordnen kann. Wie nachfolgend noch gezeigt wird, ist das für bevorzugten Bestückungsautomatem verwendete Justierwerkzeug ebenfalls nach erfindungsgemäßen Verfahren in Vibration versetzt, was wiederum in unterschiedlicher Frequenz zu den für die Positionierung von Vakuumrohr und Verdrehung seiner Ansaugfläche, verwendeten Vibrationsschwingungen, erfolgt. Diese weitem Frequenz kann dann wiederum Filter-gemäß von den Frequenzen der weiteren Antriebe separiert werden.
Für die Ablaufsteuerung der Maschine betreff. Erkennung der Vorgänge an einem von der Vakuumrohransaugfläche ASVA angesaugten Bauteil, stehen also folgende vom Schwingungsaufnehmer des Vakuumrohres 2S (z.B. Mikrofon) abgetastete Zuordnungssignale zur Verfügung:

1. an welchen Antrieb eine Beeinflußung der erzeugten Erregerschwingung akustisch und/oder rein erschütterungsmäßig jeweils auftritt,
2. und weiters zu welchen Zeitpunkten sowie zu welchen durch betreffenden Antrieben jeweils vorgenommenen Bewegungen eine Beeinflußung der erzeugten Erregerschwingung akustisch und/oder rein erschütterungsmäßig jeweils auftritt,
3. wobei vorangehend erläuterte Kriterien für die Schwingungsauswertung benutzt sind (vgl. auch die weitere Zusammenstellung besonderer Merkmale der Erfindung).

Daher sind für das beschriebene Ausführungsbeispiel, an dem durch die Ansaugfläche ASVA des Vakuumsaugers jeweils gegriffenen Bauteil, Berührungsvorgänge in folgenden Koordinatenrichtungen erkennbar sowie positionierbar:
Waagrecht, X, Y, mit Justierwerkzeug (und/oder zusätzlichen Koordinatenvorschub zwischen Vakuumrohr 2S und Platinenauflage),
Senkrecht, Z, über Ansaugflächenpositionierung des Vakuumrohres 2S,
Rotation der Ansaugfläche des Vakuumrohres 2S.
An dem Beispiel nach 31, soll noch gezeigt werden, daß die Synchronisation von Längenmaßstab und Vibrationsschwingung des Abtaststiftes, zum Zwecke einer Verkantungsvermeidung, bzw. Verringerung seiner Abnützung, auch in umgekehrter Richtung, durch die Vibrationsschwingung des Längenmaßstabes vorgenommen sein kann.
Unmittelbar nach jedem Maximum oder Minimum der Schwingung des Längenmaßstabes in eine Schwingunsrichtung, bei der der Abstand zwischen Abtaststift und Mulden des Längenmaßstabes von zunehmend wieder auf abnehmend sich ändert, erfolgt die Beaufschlagung des Maßstabes durch den Stift, weshalb nach Anschwingen der Anordnung, diese Abtastung unter Einbeziehung der eingangs erläuterten Änderungsfunktion so vorgenommen ist, daß der Stift auch bei schnellster Bewegung des Längenmaßstabes sich nicht verkantet. Eine Alternative hierbei ist, die Amplitudenänderung der Schwingung durch die Schwingfrequenz einzustellen, wobei die Frequenzvariation durch geringe Walztiefe des Längenmaßstabes und geeigneter Wahl der Frequenz z.B. so gering gehalten ist, daß sie ohne Frequenzdurchstimmung eines betreffenden Filters unmittelbar über feste Bandbreite zur weiteren Verwendung einer Berührungsfunktion mit verwendet sein kann.
Eine weitere Variante als Alternative zur Kodierung des Längenmaßsstabes durch ausschließliche Formgebung, ist die Kodierung durch unterschiedliche Bedämpfungsmaterialien DPF1....DPF3...DPFn, wie in 20 veranschaulicht, wobei in alternativer Auswertung, beispielsweise der unterschiedliche Oberwellenanteil des erzeugten Schwingungsgeräusches die Kodierstellen anzeigt.
Verwendung findet diese Variante beispielsweise in einer bevorzugten Ausführung eines ebenfalls nach beschriebenem Verfahren arbeitenden Leiterplattenaufnahme-, Einspann- und Positioniersystems, zum Zwecke der exakten Justierung nach durch Leiterbahnen vorgenommene Muster (vgl. dazu die durch Leiterbahnen hergestellte Kodierung DFPl...DFPn in Koordinatenrichtungen X und Y in der Ebene der eingespannten Leiterplatte LP in 34a). Es ist leicht einzusehen, daß das beschriebene Abtastsystem ein evtl. vergleichbares optisches Abtastsystem um Zenerpotenzen in Auflösung, Zuverlässigkeit und Preisgünstigkeit übertrifft.
Zu diesem Zweck kann die Abtastung der Leiterplatte als Ergänzungsalternative zu beschriebenen Varianten, unmittelbar durch die Resonanzfreqenz des Schwingsystems erfolgen, die sich abhängig vom Abstand der Bahnen, bzw. Zwischenräume entsprechend ändert, wobei diese Resonanz wieder durch relative Phasen- oder Amplitudenmessung der Schwingfrequenz in Relation zur Erzeugerfrequenz, gemessen ist.
Für die Abtasteinrichtung durch den vibrierenden Stift sind folgende Ausführungsvarianten bevorzugt:
19b zeigt die Verwendung eines Lautsprecherschwingsystemes mit einer Membrane, an der im Schwingzentrum, oder unmittelbar an die Tauchspule ohne Membrane, betreffender Abtaststift an einem Ende befestigt ist und am anderen Ende aus einer zentrischen Führung herausragt, wobei das herausragende Ende die Abtastung der Kodierstellen vornimmt.
19a zeigt die Verwendung einer Schalenkernspule SKL mit Luftspalt dL des Schalenkerns SK in folgendem weiteren bevorzugtem Aufbau: Im zentrischen Loch des Schalenkerns SK ist der Abtaststift (STIFT) verschiebbar eingesteckt und weist an seinem Ende oder gänzlich ein permeables Kernteil MSAN auf, das im Luftspalt der Schalenkernspule SKL, z.B. gegen eine Federkraft (Feder) oder auch Schwerkraft des Stiftes, schwingt. Am hinteren Ende des Schalenkernloches ist eine Mikrofonkapsel M vorgesehen, die in das Loch des Schalenkernes hineinhorcht (AN). Da die ganze Anordnung eingekappselt ist und außerdem die Mikrofonspannung im verwendeten Signalprozessor noch auf die Schwingfrequenz des Stiftes gefiltert sein kann, ist die Einwirkung von Störgeräuschen praktisch ausgeschlossen.
Weitere Alternativen sind: Den Stift so anzuordnen, daß er über eine größere Verschiebelänge in den Schalenkern SK gegen eine Feder oder Schwerkraft des Stiftes) elektromagnetisch angezogen ist, wobei dann zusätzlich oder anstelle der Regelung der Schwingungsamplitude, die Einstellung des Spitzenabstandes des Stiftes von der Abtastfläche des Längenmaßstabes, bzw. einer Verzahnung, durch Gleichspannungsanteil der Spule SKL oder einer weiteren mit dem verschobene Kernteil MSAN ebenfalls in Verbindung stehenden Spule, erzeugt ist.
18a zeigt die Schwingungshüllkurve (3) des Abtaststiftes zu einer Grundwellenschwingung (1), die sich aus den zwischen den Regelvorgängen der Schwingungshüllkurve ergebenden Attack-Phasen (2) des Stiftes ergibt. Der dargestellte Signalverlauf entspricht dem Spezialfall, bei dem als Regelgröße gerade noch das Einsetzen eines Attackgeräusches, bzw. Berührungsgeräusches der Stiftspitze eingestellt ist, wobei diese Regelgröße z.B. auch Verfahrgeschwindigkeitsabhängig nachgeregelt sein kann, d.h. je schneller gefahren wird, mit umso geringerer Aufschlagsintensität ist der Stift beansprucht.
Die Materialwahl von Stift und Maßstab ist im Prinzip frei wählbar. Da der Stift nach Abziehen des betreffenden Support- oder Drehteils jedoch leicht ausgewechselt werden kann (z.B. Abziehen der Kurbelscheiben KUBR von Mitnehmerachse in 30, nach Entfernung entspr. Splints), ist der Stift, oder zumindest die Stiftspitze mit geringerer Härte versehen, als die auf dem Leitteil eines linearen oder radialen Supports unmittelbar aufgewalzte und gehärtete Längenskala.
Für die weitere Ausgestaltung der Längenskala sind dann noch die Varianten der Verwendung mehrerer entsprechend versetzter Abtaststifte zur Abtastung des gleichen Maßstabes, oder zur Abtastung paralleler sowie versetzer Maßstäbe vorgesehen (vgl. 18c).
Da die beschriebene Längenabtastung, die Abtastung der Längenskala eigentlich durch Abstandsmessung vornimmt, ist dieser derart erzielte technische Effekt insbesondere für Kodierung von Gegenständen, z.B. an Füllbehältern in Verbindung mit eingangs erläutertem Datenbank gestütztem Beschickungsverfahren, benutzt.
Genauso wie für die Längenabtastung die Eindringtiefe des Stiftes zusätzlich zur bloßen einfachen inkrementalen Strichkodierung des Maßstabes noch quantisiert werden kann, und somit die Schräge der Maßstabsmarkierung eine weitere Längenauflösung ergibt, ist eine durch das beschriebene Verfahren erzeugte Erweiterung der Gewichte, für die bevorzugte Gegenstandskodieranwendung ebenfalls als weitere bevorzugte Ausgestaltungsvariante vorgesehen:
So kann, bei Verwendung von beispielsweise 10 Kodierspuren, z.B. eine jede Kodierspur im Abstand von 0.2 mm quantisiert sein. Das ergibt bei einer 1.2mm Spur 6 Quantisierungen. Dadurch wird ein n = 10-bit-Code von 1024 Möglichkeiten auf: 10∙4∙512 Möglichkeiten = 20.000 Möglichkeiten erweitert (nach überschlägiger Rechnung), wenn das Verfahren wie folgt angewendet ist: Die Kodierung zur Unterscheidung eines Gegenstandes von allen weiteren Gegenständen erfolgt durch folgende Zuordnung:

a) der Kode besteht aus dem quantisierten Wert einer Analogspur und dem binär kodierten Wert aus der Gewichtssumme aller weiteren Spuren, welche in eine bestimmte Zählrichtung gezählt sind, wobei die Analogspur dann in Zählrichtung einfach übersprungen wird und entsprechend einer Kodier Zuordnung jede der vorhandenen 10 Kodierspuren sein kann,
b) der Wertebreich der Analogspur und binär gewichteten Spuren ist durch die Quantisierung (z.B. 0.2mm und 1.2mm für binär und dazwischen für analog) separiert, wodurch die Analogspur durch die Bewertung indentifizierbar ist,
c) zur Erhöhung der Redundanz mit Fehlerprüfung, sowie der Kodiermenge, ist diejenige Spur, die die Analog-Kodierung betrifft, jeweils durch weitere binäre Kodierung angezeigt, z.B. durch die ersten 4 Spuren, wodurch die weiteren 6 Spuren eine Quantisierung von 6 Wertzuordnungen (bezogen auf das vorliegende Beispiel) auf weisen dürfen.

Ein praktisches Ausführungsbeispiel zeigt 35a am Beispiel des vorstehend beschriebenen Aufstelluntersatzes für die kodierten Bauteileentnahmebehälter (Schale BEE).
Der Bauteileentnahmebehälter BEE weist an seiner Bodenfläche durch Automat ausgedrehte konzentrische Kreisrillen 2exp0m – 2exp4m auf, weiters optional noch eine Zentriersenkung in der Mitte (Zentrierung). Dazu passend sind der Aufstellfläche des Behälters eine Zentrierspitze ZSP in der Mitte und Abtastspitzen längs der konzentrischen Kreisrillen mit jeweils einem Schwingungserzeuger SK und Schwingungsabtaster (vgl. 19), in entsprechenden Winkeln zur besseren Platzeinsparung versetzt angeordnet. Hierbei ist das Abtastsystem AM1, AM2, AM3 des äußeren Ringes in optionaler Ausführung des Gerätes dreifach (je 120 grd verteilt) bestückt, um zusätzlich zur Kodeabtastung SK1....SK4 durch Vergleichsmessung noch feststellen zu können, ob das Gefäß tatsächlich eindeutig waagrecht auf der Rastfläche aufgestellt ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsalternative ist, die Zentrierspitze ZSP vibrieren zu lassen und/oder das Auflagezentrum um die Zentrierspitze ZSP durch in die Stellfläche weiterhin eingelassenen Antrieb rotieren zu lassen, wobei zu einzelnen Winkelstellungen erhaltenen Meßergebnisse verglichen sind. Dadurch läßt sich einerseits eine höhere Zuverlässigkeit, andererseits eine höhere Auflößung der Tiefenmessung an den Rillen erreichen.
Die bevorzugte Ausführung eignet sich vor allem auch für größere Behälter, z.B. für Trafos, Spulen, etc., wobei dann die zu 12b ausgeführte Version unter Verwendung eines Zähltrichters entfallen kann. Für diese Variante ist dann daneben, oder ersatzweise zum Zähltrichtergerät, lediglich eine Stellfläche nach 35a vorgesehen, die dann über eine RS232-Schnittstelle verbunden ist und nur dann einen Zugang zum Bescickungsfach des Bestückungstisches zuläßt (z.B. über die Schließklappe des Tisches), wenn betreffender Entahmebehälter mit der Kodierung des Beschickungsprogrammes des Bestückungstisches übereinstimmt, wodurch unmittelbare Beschickungsfehler des Bestückungstisches vermieden sind. Die zentrale Zentrierung der Behälter durch Stift und/oder durch nach innen abgestufte zentrische Kreise, ermöglicht die Zentrierung von Behältern unterschiedlicher Durchmesser, so daß auf die umständlichere Methode der Verwendung mehrerer Stellflächen zu unterschiedlich großen Behältern verzichtet werden kann (vgl. auch 43a,b).
Sowohl für die Anwendung als Längenmeßsystem, wie auch als Kodiersystem von Gegenständen, ist noch die bevorzugte Ausgestaltungsvariante getroffen, absolute Kodierungen durch das relative Verhältnis zweier Kodiermarken vorzunehmen, wie am Ausführungsbeispiel nach 18b(unten) deutlich herausgestellt ist: Hier ist als Kodierwert nicht die unmittelbare Eindringtiefe des Vibrationsstiftes STIFT an nur einer Marke, sondern die Differenz der Eindringtiefen zweier solcher benachbarter Marken (Kodierung = Tiefenkalibrierung1 – Tiefenkalibirierung2) maßgebend, wodurch die Kodierung weitgehend unabhängig vom absoluten Abstand der Abstastspitze des STIFTes zur Verzahnungsfläche, bzw. Oberflächenrauhigkeitsfläche, des Längenmaßstabes ist.
Definiert man dann eine derart vorgenommene Differenzkodierung benachbarter Marken so, daß beide Marken eine weitere, einen bestimmten Schwellwert überschreitende Differenz zu weiteren Längenmarken auf weisen, und sieht man für die Erkennung, bzw. weiteren Quantisierung des inkrementalen Maßstabes, dann eine Lernfunktion vor, bei der selbsttätig, die an absoluten Marken erkannten Abstandsänderungen der Abtastspitze als Eichkorrektur für die Erkennung weiterer Längenmarken mit einbezogen sind, dann ist der mit vorliegender Erfindung zu erzielende technische Effekt in höchster Perfektion erreicht, daß an relativ ungenauen mechanischen Systemen, eine Längenerfassung mit höchster Präzision durch weitere Anwendung des bevorzugten Verfahrens mit Herstellung definierter Verspannungskräfte einer Längenpositionierung erreicht ist. Der Lernvorgang erfolgt dann mit Hilfe eines demontierbaren Präzisionlängenmessystems, wobei die bestehende Signalprozessoranordnung zugleich die Stützpunktlinearisierung vornimmt. Für die Ablage der Stützpunkte eignen sich wegen der hohen Speicherdichte, besonders kostengünstige FLASH-EPROMs, weshalb diese Technologie bei der Anwendung der Erfindung besonders bevorzugt ist.
Weitere Abstandsmeßanwendung und Geräuschdämmungsanwendung:
Abschließend soll noch ein Ausführungsbeispiel zur Verbesserung der Eigenschaften eines Druckers, in vorliegendem Beispiel Nadeldruckers, beschrieben werden:
Hierbei erfolgt die Ansteuerung der Nadel ebenfalls durch das erfindungsgemäße Verfahren, wobei im Gegensatz zum Stand der Technik nicht wie üblich, lediglich ein Stromstoß in betreffende Nadelspule geknallt wird, sondern diesem Stromstoß, bzw. entsprechender Nadelbewegung, wiederum eine Vibrationsschwingung höherer Frequenz überlagert ist (im μm-Bereich, Mikrometerbereich).
Dadurch erhält man folgende bevorzugte Eigenschaften und technische Effekte mit folgenden weiteren Optimierungsmöglichkeiten:

a) erstens kann durch Messung der Phasenlage der mechanischen Schwingung gegenüber der Erzeugerschwingung, bzw. gegebenenfalls auch durch Messung der Amplitudenbedämpfung dieser Schwingung, beim Anschlag der Nadeln (vgl. vorangehend beschriebenes Beispiel der Stückgutzählung), deren Anschlagsdruck auf dem Papier gemessen werden und somit automatisch elektronisch auf einen vorgegebenen Sollwert nachgeregelt werden. Hierbei erfolgt die Auskopplung der mechanischen Schwingung beispielsweise über das akustische Attackgeräusch durch im Nadeldrukkopf eingebautes Mikrofon, welches der Aufschlastelle des Papieres zugewendet ist, bzw. diese abhorcht, und dann die Mikrofonspannung durch analoges oer digitales Filter auf die erzeugte Einspeiseschwingfrequenz, mit der die Nadelstromstöße überlagert sind, gefiltert ist, und/oder es erfolgt die Auskopplung der Nadel Schwingung zusätzlich oder alternativ über induktive Auskopplung an den elektromagnetisch bewegten Nadeln selbst;
b) ist die den Nadel Stromstößen überlagerte Frequenz quarz stabilisiert, dann kann zusätzlich aus der erfindungsgemäßen Auswertung der erzeugten Nadelschwingung auch noch die Betätigungszeit der Nadeln, bzw. Verzögerungszeit zwischen elektrischem Ansteuersignal einer Nadel und einem jeweils, erhaltenen Punkt, berechnet werden. Mit diesen derart gewonnen Zeitinkrementen kann wiederum die Vorschubzeit nach tasächlich erzeugtem Punkteraster linearisiert werden,
c) bedingt durch die Eingravierung der Nadelpunkte im jeweils bedruckten Papier, kann durch die erfindungsgemäße Auswertung der erzeugten Nadelschwingung (vgl. Längenmeßsystem), die Übereinstimmung von an gleichen Papierstellen wiederholt vorgenommener Bedruckung festgestellt werden, z.B. wenn durch Auswechseln von Farbbändern und entsprechendem Überdrucken ein echter Mehrfarbendruck hergestellt werden soll. In Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Prinzip der Andruckkraftmessung für die Anschlagregelung der Nadeln, erhält man dadurch einen Vierfarbendruck, der mit dem von Tonerfarbkopierern nicht nur vergleichbar ist, sondern als echte Konkurrenz dazu viel, viel billiger ist.
d) weiters kann das erfindungsgemäße Verfahren dazu noch hergenommen werden, um eine wesentliche Geräuschreduzierung an einem solchen Drucker zu erreichen:
d1) zu diesem Zweck sind aufeinanderfolgend betätigte Nadeln, jeweils mit einer Phasenlage zueinander angesteuert, die erstens einer Zeit entspricht, die sich aus ganzzahligen Vielfachen der Periodendauer, bzw. in vorliegendem Beispiel besser Halbperiodendauer, der den Nadeln überlagerten Vibrationsschwingung ergibt,
d2) die Phasenlage aufeinanderfolgend betätigter Nadeln ist weiterhin so eingestellt, daß die akustischen Attackgeräusche geradzahlig sowie ungeradzahlig betätigter Nadeln, in ihrer Phasenlage sich kompensieren. Da zwischen den einzelnen Nadelaufschlägen entsprechende Pausen auftreten, ist dies über das unmittelbare Attackgeräusch kaum möglich, jedoch über die mit höherer Frequenz eingespeiste Schwingung derart, daß sich eine Art Modulation eines Ringmodulators ergibt, in dessen Frequenzspektrum die unmittelbare Anschlagsfrequenz der Nadeln (=Zeichenfrequenz) fehlt, dafür sind die entsprechend um die im oberen Hörbereich liegende Trägerfreqenz hochgesetzten Seitenbänder, in die das Nadelgeräusch verlagert ist, akustisch hörbar, jedoch mit wesentlich verträglicherem Geräuschpegel.

Es ist evident, daß beschriebenes Beispiel zur Geräuschreduzierung auch an weiteren Maschinen und Geräten zur Anwendung kommen kann. Daher ist als weitere Ausführungsvariante bevorzugt, daß bevorzugtes Auswertverfahren durch einen über Signalprozessor digital nachgebildeten Ringmodulator/Demodulator, zur Ausführung gelangt.
Laserlicht als Berührungsmaterie
Wie universell das erfindungsgemäße Verfahren ist, zeigt das nachfolgend beschriebene Applikationsbeispiel an einer materialabtragenden Lasermaschine, z.B. an einem Laserbeschrifter oder einem Laserskalpell:
Hierbei ist bereits Stand der Technik, an Lasern. deren Leistungsabstrahlung zu modulieren. Für vorliegende Erfindung entspricht dies der bevorzugten Einprägung einer mechanischen Schwingung in ein bewegtes Anschlagsteil, wobei der Auf prall Vorgang des Anschlagsteiles, der Absorptionsenergie des Laserstrahles entspricht. Trifft nun der Laserstrahl auf ein absorbierendes Material, dann ergibt sich bei der Materialabtragung ein Anschlagsgeräusch (Attack-Geräusch), dies ist durchaus vergleichbar mit dem Anschlagsgeräusch eines mechanischen Anschlages.
Durch die Modulation der abgestrahlten Laserenergie mit möglichst hoher Frequenz und einer akustischen Abtastung mit nachgeschalteter Durchlaßfilterung des Signals auf diese Frequenz, also mit einer Verfahrensanwendung nach Anspruch 1, ist durch Messung der Phasenlage zwischen akustisch erhaltener gefilteter Frequenz und der Erregerschwingung, nach welcher die Modulation der Laserleistung vorgenommen ist, ein Rückschluß über die Anschlagsenergie des Laserstrahles bei der Materialabtragung möglich. Weiters kann im Prinzip natürlich auch eine amplitudencharakteristische Auswertung anstelle einer Phasenauswertung vorgenommen sein. Genauso kann anstelle eines Mikrofones die Schwingung direkt am bearbeitenden Material mit jedem dazu passenden Schwingungsaufnehmer abgegriffen sein.
Anwendungen hiefür sind: die Regelung der Laserleistung an Material abtragenden Maschinen, weiters an Medizinlasern, dito Schutzmaßnahmen zur Kontrolle der Laserleistung an Medizinlasern. Bei der Anwendung an Laserbeschriftern gibt das bevorzugte Verfahren auch darüber eine Meßgröße ab, ob bei einer Dauerstrichbeschriftung der vorgenommene Graviervorgang homogen ist, z.B. wichtig für Kunststoff zur Erkennung einer Materialaufweichung durch Hitzestau, so daß durch eingreifende Regelung der Laserleistung der Beschriftungsvorgang weiter perfektioniert werden kann.
Anwendung an Positioniersystemen, insbesondere numerisch vorgenommenen Positionierungen.
Wie zu 17a und 17b beschrieben, ist für numerische Positionierungen das bevorzugte Verfahren erfindungsgemäß so weitergebildet, daf durch alternierendes, inkrementales Betreiben zweier ein gemeinsames Verbindungsstück linear antreibender Antriebe, das Verbindungsstück mit möglichst geringer Verkantung bewegt ist, bzw. durch entsprechend schlangenartige Schwingungsbewegung bewegt ist, wobei anstelle des schrittweisen alternierenden Betriebes eines Antriebspaares, auch eine stetige Variation der Aufteilung ihrer Antriebsmomente zur verfahrensgemäßen Schwingungserzeugung durchgeführt sein kann.
Hierbei stehen die beiden Alternativen zur Wahl, daß die zur Messung der Verkantungsandruckskräfte gewählte -Schwingung gleich der schlangenartigen Fortbewegungsschwingung ist (z.B. im μm-Bereich), oder daß die zur Messung der Verkantungsandruckskräfte gewählte Schwingung noch eine höhere Frequenz ist, als die schlangenartige Fortbewegungsschwingung des zu zwei Führungsseiten angetriebenen Verbindungsstückes.
Für erläutertes Beispiel zu 21a, 21b, 21c, ist das gemeinsame Verbindungsstück ein Supportschlitten, der durch zwei gegenläufige Linearspindeln SPW, die Gewinde- oder Spiralnutspindeln sein können, linear bewegt ist. Die Gegenläufigkeit der Spindeln SPW bewirkt einerseits eine Verspannung gegeneinander, andererseits die schlupffreie Übertragung der über die Antriebe eingespeisten Schwingung (in Richtung FR, FL 21a). Durch die bevorzugte verfahrensgemäße Ansteuerung bewegt sich dann das Supportteil wie eine Schlange blitzschnell längs der beiden Triebspindeln und mit höchster Präzision. Eine hohe Verfahrgeschwindigkeit wird dann durch die Verwendung von Spiralnutspindeln hoher Steigung unterstützt. Das erfindungsgemäße Prinzip kompensiert hierbei den Nachteil solcher Spindeln, daß sie wenig präzise sind und wenn präzise, dann hohe Reibungskräfte wegen der enormen Steigung der Transportnut zu überwinden haben. Vorzugsweise ist für den beschriebenen Supportschlitten noch eine Leitwelle LW in der Mitte der gegenläufigen Antriebswellen SPW vorgesehen, die weniger den Zweck einer mechanischen Führungsfunktion, sondern viel mehr den Zweck einer sensorischen Längenmessung erfüllt. Zu diesem Zweck ist die Leitwelle LW locker in der Buchse des Supportschlittens geführt, und mit von beiden Seiten vorhandenen Nutfedern BFL, BFR mittenstabilisiert.
Um diese Mittenstabilisierung schwingt der Supportschlitten dann in schräger oder senkrechter Richtung zu seiner Fortbewegungsrichtung auf der Leitwelle LW.
Neben nachfolgend beschriebener Mikrofonabtastung kann die Mittenabtastung der Leitwelle LW dann auch durch das bereits beschriebene Abstandsmessverfahren erfolgen, wobei dann z.B. gegenüberliegend von der Längenmaßstabsnut (RIFFEL-NUT) eine weitere Nut auf der Leitwelle LW vorgesehen ist, die in ihrer axialen Mittellinie eine parallel zur Mittellinie der Welle verlaufende Gravierlinie (Längsrille) aufweist, auf die ein entsprechend weiteres Abtastsystem (Stift LM2) die Mittenabtastung der Leitwelle LW auf dem dem Supportschlitten vornimmt, wobei die Schwingfrequenz des Vibrierstiftes dann wiederum synchron zur inkrementalen Fortbewegung des Supportschlittens sein kann.
Als Alternative dazu sind eine Mikrofonanordnung für die Schwingungsabtastung verwendet, bei der ein oder mehrere Mikrofone z.B. im inneren der Welle stirnseitig angebracht sind, dito besteht auch die gleiche Möglichkeit an den Spiralspindeln, wenn Hohlrohre verwendet sind. Eine Alternative dazu zeigt 21d (oben): Hier ist der Mitnehmer der Welle mit einem Loch versehen, wobei am offenen Ende dieses Loches ein Mikrofon hineinhorcht, um die zwischen NUT der Dlelle und Mitnehmer auftretenden Schwingungsgeräusche abzutasten. Eine weitere unmittelbare Anwendung ist in Fig. 21d (unten) dargestellt bei der eine Aufzugplatte durch vier solcher Spindeln SPW1-SPW4 bewegt ist und jeweils diagonal gegenüberliegende Spindeln gegenläufig dotieren, bzw. einen paarweisen Antrieb entsprechend erfindungsgemäßem Verfahren bilden (AT1 mit AT3, bzw. AT4 mit AT2). Weiters ist dann noch ein Vergleich der Schwingungsbedämpfung der Antriebspaare AT1,AT3 gegenüber AT4,AT2 vorgenommen, so daß die beide Diagonalen der Platte zueinander ebenfalls verkantungsfrei bewegt sind, d.h.
die Platte ist plan angetrieben und wird sich schlangenartig in senkrechter Richtung längs der Spindeln innerhalb ihres Laufspiels bewegen, andererseits kann die Platte durch entsprechende Ansteuerung auch gewollt verkantet werden, wodurch die Selbsthemmung der Plattenantriebe zur Vermeidung ihrer Verschiebung durch die von der Platte bewegte Last, erhöht ist.
Eine weitere Alternative besonders bevorzugter Maßnahme, mit der sowohl eine Schwingungsauskopplung, als auch Schwingungseinkopplung, als auch Präzisionsnachführung sowie Stabilisierung von Spiralnutspindel betriebenen Führungsbuchsen, bzw. Supportschlitten erreicht wird, veranschaulicht 36:
Hier ist das in der Spiralnut NT einer Spiralnutspindel bewegtem und in der Regel als Mitnehmerzylinder ausgebildete Gleitteil MN nicht ruhend am Supportschlitten, bzw. in der Laufbuchse des Supportschlittens (Support) fixiert, sondern bevorzugt rotierend angeordnet. Weiters ist die Rotation des zylindrischen Gleitteiles MN exzentrisch vorgenommen, (vgl. EXmin und EXmax), so daß die Spiralnut NT durch die Rotation des Gleitteiles MN in Schwingung versetzt ist (um die Mittellinie). Mit dieser dermaßen eingekoppelten Schwingung kann natürlich auch eine Schwingungsabastung erfolgen, da die Phasenlage dieser Schwingung, dito Amplitude durch eine gegebenenfalls vorhandene weitere Schwingung, die in bereits beschriebener Weise durch paarweise Antriebsweise erzeugt ist, beeinflußt bzw. moduliert ist. Die Abtastung der Schwingung erhält man dann z.B. durch Auskopplung des Motorstromes, der die Rotation des Gleitteiles MN antreibt. Da die exzentrische Lagerung des Gleitteiles MN im um (Mikrometer) Bereich, bzw. noch darunter liegt, wobei das Gleitteil MN dann ein speziell eingeschliffenes Präzisionsteil ist, und weiters durch bevorzugte Regelung die Verkantung zwischen den beiden Transortspindeln ein Minimum ist, reagiert diese Abtastung sehr sensibel. In weiterer bevorzugter Ausbildung ist die Phasenlage der exzentrischen Winkel Verstellung der beiden Mitnehmer der zum paarweisen Antrieb verwendeten Triebspindeln, zueinander so gewählt, daß sie auch gleich die schlangenartige Schwingungsbewegung des Supportschlittens ausführen können. Dieses Prinzip ist beliebig ausbaubar: So können z.B. in einer einzigen Spindelnut drei rotierende Mitnehmerantriebe VM1, VM2, VM3 in gleichen Abständen hintereinander, oder radial entsprechend längs der Nutspirale versetzt, den Supportschlitten stabilisieren. Durch gegenseitige Phasenverschiebung der Exzenterberührungswinkel mit der gemeinsamen Laufnut um je 120 grd, ergibt sich dann für die erzeugte Schwingung eine Welligkeit, wie sie von gleichgerichteten Drehstromnetzen bekannt ist. Weiters kann mit dieser Anordnung bei stillstehender Nut, bzw. Spiralspindel, noch eine Feinjustierbewegung im Bruchteil eines um (Mikrometer) vorgenommen sein.
Eine nach dem gleichen Prinzip funktionierende andere Ausbildung der Erfindung zeigt 22:
Bei dieser Anwendung ist ein Schieber, für bevorzugte Anwendung speziell ein dünnes Schieberblech oder Schieberblättchen VBLY-H unter einem Auflagerahmen (vgl. Auflagerahmen-innen, bzw. -außen) verschiebbar geführt, wobei für bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach 22 und 23 vier solcher verschiebbaren Shieberblättchen VBLY-H, VBLY-V, VBLX-L, VBLX-R über kreuz (von hinten (H), vorne (V), rechts (R) und links (L)) übereinander gelegt sind und an sich kreuzender Innenseite mit ihren stirnseitigen Rändern eine nach beiden Koordinatenrichtungen (X,Y) justierbare Blendöffnung XL, XR, YH, YV bilden, die auf der VBLY-H bis VBLX-R Bodenplatte TRP, auf der die Schieberblättchen VBLY-H bis VBLX-R aufliegen, durch ein entsprechendes Fenster, das die Schieberblenden jeweils entsprechend ihrer Schiebestellung einengen oder ganz verschließen, gebildet ist. Die seitliche Führung der Schieberblättchen VBLY-H bis VBLX-R in der Bodenplatte TRP entsprechend verschiebbar (VS-Spiel IS, VS-Spiel QS) eingelassene Anschläge VAT hergestellt. Die Verschiebbarkeit dieser Anschlagsrahmenteile (Leitblock-L, R, dito für vorderes und hinteres Schieberblättchen), erfolgt insbesondere in seitlicher Richtung gegen die Führungsseite der Schieberblättchen VBLY-H bis VBLX-R, wobei an die Führungsrahmenteile über eine entsprechend leicht durchgebogene Blattfeder BFR, BFL (dito für für vordere und hintere Anschlagrahmenteile) die Vorspannung als Mittenzentrierung FL, FR der Schieberblättchen VBLY-H bis VBLX-R erzeugt ist dito nach vorne und nach hinten). Diese durchgebogene Blattfeder BFR,BFL ist an ihrem äußeren Längsende dann jeweils an der Bodenplatte TRPA mit fixierten Rahmenteilen (FIXBLOCK) eingespannt (-R, -L, dito für vorne und für hinten) und drückt an ihrem inneren Längsende jeweils gegen die Anschläge VAT der Schieberblättchen VBLY-H bis VBLX-R.
Der Schiebeantrieb der Schiebeblättchen VBLY-H bis VBLX-R erfolgt dann jeweils beidseitig der in Schieberichtung verlaufenden Mittellinie vorhandenen Linearantriebe, Gewindespindel oder Spiralspindel. In 22 ist ein Ausführungsbeipiel gezeigt, bei dem jeweils eine Gewindehülse GSH an den Schiebeenden der Schieberblättchen VBLY-H bis VBLX-R verdrehungssicher befestigt ist und in die Gewindehülse jeweils entgegengesetzt gedrehte Gewindespindeln mit entgegengesetzt verlaufender Steigungsrichtung, die Gewindehülsen linear bewegen, dadurch ergeben sich zur Längsmittellinie (in Schließrichtung) symmetrische Verhältnisse des Antriebes, wobei die Schieber dann wie zu vorangehenden Beisielen beschrieben, wieder abwechselnd in inkrementalen Schritten, oder in stetig abwechselnder Zu- und Abnahme der sich jeweils gegenüberliegenden Antriebsmomente der paarweisen Antriebe, schlangenartig sich fortbewegen, allerdings wiederum im um Bereich, da die Andruckamessung zu beiden Seiten der Blattfedern sehr sensibel reagiert (z.B. Prinzip nach 17a oder 17b).
Die Auskopplung der mechanischen Schwingung erfolgt bei dieser Anordnung bevorzugt unmittelbar unter den Blattfedern BFR, BFL (22: M1, M2; dito M3, M4 vorne und hinten bzw. M in 23 unter BF). Als Sensor kann dann z.B. ein Mikrofon verwendet sein, oder auch z.B. eine jeweils in die Bodenplatte eingelassene Zylinderspule, die umgeben von einem Kunststoff trägerkörper in genügendem Abstand von der Bodenlatte, in diese eingepaßt ist und über die jeweilige stirnseitige Annäherung der schwingenden Blattfeder BFR, BFL eire Induktivitätsänderung erfährt, die wiederum über eine entsprechende Sensorschaltung abgetastet ist; z.B. durch Parallelresonanzoszillator, dessen Oszillatorfrquenzänderung direkt der Blattfedernschwingung proportional ist. Die Messung der Verkantung erfolgt dann durch Bezugnahme der Phasendifferenz zwischen den Blattfedernschwingungen und/oder deren Amplitudendifferenz, wobei diese Differenz unmittelbar das Verhältnis der Antriebsmomente der beidseitigen Antriebe der Schieberblättchen VBLY-H bis VBLX-R stetig, oder inkremental alternierend regelt.
Bevorzugte Verwendungen des bevorzugten Schiebers sind:

a) Justieraufgaben, insbesondere am gezeigten Beispiel eines Bauteilebestückungsautomaten und einer Platten oder Platinenzuführungsvorrichtung,
b) einstellbare Präzisionsblendenöffnungen für die Diaprojektion zur unmittelbaren Anwendung an Bestückungstischen, als Ersatz einer Laserprojektion.

Justieraufgaben:
Für genannte Justieraufgaben kann zusätzlich, oder als Alternative, zur mit dem im Vakuumsaugrohr vorhandenen Mikrofon vorgenommenen Mikrofoneinkopplung des Berührungsschalles zwischen Stirnflächen der Justierblenden und betreffendem Bauteil, bzw. IC, eine Berührungsgeräuscherkennung durch die Schwingungssenoren der Justierblenden selbst vorgenommen sein, z.B. nsch Modulations/Demodulationsverfahren entsprechend 17 mit entsprechender Filterung des Modulationssignals, wie vorangehend bereits erläutert.
Präzisionsblendenöffnung für Dia-Projektion:
erfüllt zu vorliegender Anwendung die Aufgabe, an einem Bestückungstisch eine Leiterplatte von unten her lichtstark anzuprojizieren und nach vorgegebener geometrischer Form, vorzugsweise Rechtecke, zu durchleuchten. Dieses Verfahren ist nicht nur für Bestückungszwecke interessant, sondern z.B. auch für Testzwecke, wenn eine Platine z.B. mit der Lotseite nach oben in einem Halterahmen liegt und von unten her anprojiziert ist, so daß wegen der fehlenden freien IC-Löcher, die Projektion durch die Epoxi-Schicht der Leiterplatte erfolgt, z.B. als Anzeigehilfe, an welchen Pinreihen ein Vakuum-Adaptersockel zu Testzwecken jeweils aufgesetzt werden soll.
Neben der Möglichkeit der Epi-Projektion einer LCD-Anzeige, die jedoch erstens lichtschwach ist und zweitens wegen der großen Fläche der LCD-Anzeige für Bestückungstische eine zu umständliche Bauform aufweisen, bietet sich die lichtstarke Diaprojekion mit möglichst starker Projektionsvergrößerung über kürzeste Projektionlänge an, um bei senkrechten Einbau den Tisch Fußfrei gestalten zu können (vgl. 29b im Vergleich zu 29a). Eine derartige Projektion setzt jedoch ein möglichst kleines Dia (damit Projektionslinsendurchmesser nicht zu groß wird) in möglichst nahen Abstand zur Projektionslinse mit Präzisionsschließöffnungen hoher Hitzeresistenz voraus. Geht man z.B. von einer Diafläche von ca. 36mm × 36mm aus, dann ist bei einer Projektion von 1:10 (36cm × 36cm) ein Schlitz von 0.036mm mit 0.36 mm als Projektion zu sehen.
Mit vorliegender Erfindung lassen sich Schließgenauigkeiten von 0.01mm ohne große Probleme billigst realisieren. Veranschaulicht ist dies in 26, Detail-Adjust-S. Hierbei sind jeweils sich gegenüberliegende Blendenteile in Schließrichtung zusammengefahren und stoßen sich an den äußeren Eckkanten jeweils an. Durch den bevorzugten Aufbau ist es möglich, die Blenden stirnseitig etwas schräg anzufahren, so daß die rechte Ecke, als auch die linke Ecke gesondert schließen (vgl. βfault in 26, Detail), wodurch die Anstoßwerte ermittelt sind, bzw. schließen zwei gegenüberliegende Blenden dann plan über ihre ganze Öffnungsseite, wenn die Schwingungen beider Antriebspaare jeder Blendeseite zu beiden Schiebeseiten gleich bedämpft sind, d.h. gleiche Schwingungsauslenkung auf weisen, bzw. minimale Schwingungsauslenkung zu beiden Seiten. Die beim Schließen einer Blende erhaltenen Antriebsparameter liefern dann auch die Regelkorrektur für die Antriebsmomenteaufteilung beim Öffnen der Blende, bzw. erfolgt eine Normierung durch Lernvorgabe.
27a veranschaulicht ein bevorzugte Ausführungsbeispiel, bei dem es einerseits möglich ist, ein zu bestückendes Bauteil durch Ausleuchten eines Rechteckes zu markieren (vgl. Abbildung IC oder Transistor) und andererseits einen bestimmten Pin innerhalb des ausgeleuchteten Rechteckes andersfarbig aufleuchten zu lassen, zum Zwecke der besonderen Kennzeichnung (vgl. Schraffur von IC- pin1, bzw. Transistorfahne). Dies erfolgt so, daß innerhalb einer Justierblende mit Totalabblendung, d.h. z.B. Verwendung von Stahlblechblenden YA, YV, XL, XR für das justierbare Fenster, ein zusätzliches einstellbares Fenster vorgesehen ist, welches Farblichtfilterscheiben aufweist, die das durch das entsprechend geöffnete Stahlblechblendenfenster geworfene Licht entsprechend farblich begrenzen. Dadurch entsteht die in 27a dargestellte Kombination, wobei das farblich ungefilterte Licht als Weißlicht bezeichnet ist, und das gefilterte Licht als projiziertes Buntlicht. In 27b sind die Stahlblechblenden YH, YV, XL, und XR so weit geöffnet (jeweils über länge BL), daß das stark umrandete Öffnungsfenster (projiziertes Buntlicht) entsteht. Über dieses Fester sind dann noch die Filterscheibenblenden geschoben (jeweils über Länge FLT), so daß nur mehr an einer betreffende Ecke (z.B. links oben) die Filterscheiben eine entsprechende Öffnung frei lassen, durch das das Weißlicht der Projektionslampe dringt.
28a bis 28c zeigt dann noch einen Ausführungsvorschlag zur Ausgestaltung der mehrfarbig einstellbaren Proktionsblende. Vorzugsweise sind die Antriebe jeweils gegenüberliegend angeordneter Schließblendenteile auf einer Seite der Trägerplatte TRP (vgl. auch 22) befestigt, wobei jeweils eine Vierergruppe mit überkreuzten Blendenteilen auf der einen Seite und die zweite Vierergruppe mit überkreuzten Blendenteilen auf der anderen Seite angeordnet ist. Neben der einfacheren Möglichkeit, die vier Stahlblendenteile auf der einen Seite und die vier Buntscheibenteile auf der anderen Seite vorzusehen, ist als weitere Alternative bevorzugt, die vier dünnen Stahlblechblendenteile (BL in 28a) innenseitig und die vier Buntfarbenfilterscheiben außen anzuordnen, wie zu 28a gezeigt ist. Dadurch ergibt sich für die Blendenöffnung der dünnen Stahlbleche eine gute Führung der durch beschriebene Anwendung immer engeren Blendeöffnung der Buntfarbenfilterscheiben. Das Blendenfenster, der dazwischen liegenden Montage-, bzw. Bodenplatte TRP weist dann eine entsprechende Durchgangsöffnung für das Anbringen der Schiebeangriffsflächen (entspr. abgewinkelt) auf, wobei anschließend an die entstehende Blendenöffnung (Öffnung BL größer Öffnung FLT) eine Begrenzerblende zur Abdeckung dieser Durchgangsöffnung vorgesehen sein kann (POLINS...-Projektionslinse).
Die beschriebene Blende benutzt für beide Anwendungszecke Bestückungstisch und Bestückungsautomat, die gleichen wesentlichen Antriebs- und Längenmeßsysteme, kann besonders günstig hergestellt werden und erfüllt für beide Applikationen einen hervorragenden Zweck. Als weiteren gemeinsamen Merkmale neben der Antriebsweise und Blattfedernkonstruktion ist noch das Längenmeßsystem zur Erfassung der Verschiebelängen der Blendenteilegleichermaßen zu verwenden:
Im Detail ist dieses Längenmeßsystem zu 25 dargestellt, im Einbau in 22.
Um die beschriebene Stahlblendenkonstruktion des IC-Setzers auch unmittelbar für die Bestückungstischanwendung verwenden zu können, ist noch folgende Maßnahme getroffen: auf der Antriebs- und Montageseite der (Stahlblech-) Blenden gegenüberliegenden Seite der Auflageplatte, ist eine identische Blendenschieber konstruktion angeordnet, wobei die Blendenteile jedoch Fensterausstanzungen auf weisen, die zur Innenseite hin offen sind. In diese Festerausstanzungen (vgl. offene Rahmenseite) sind die Filterscheiben dann als Filmfolien FLT eingesetzt.
Zu vorangehender Beschreibung in den Zeichnungen erläuterte besondere Merkmale der Erfindung, bzw. Ergänzungen zur vorangehenden Erläuterung; wobei jeweils gleiche Referenzbezeichnungen in mehreren Figuren für jeweils vergleichbare Funktionen verwendet sind, deren Bezugnahme daher auch über die Summe der Angaben zu diesen weiteren Figuren erfolgt.
1: veranschaulicht die Berührungserkennung eines Vakuumsaugers mit dem angesaugten Teil KE.
IG Robotereinspannung,
ZL Mikrofonanschluß,
M Mikrofon,
AN Aufnahmefläche des Mikrofons,
V Vakuum,
3A Vakuumanschlußstutzen
SAL Vakuumanschluß
2S Vakuumrohr
ASVA Ansaugfläche
KE Plättchen
VAT Berührungsfläche des (vertikal in axialer Richtung des Vakuumrohres) vibrierenden Teiles Eichklötze für Berührungsjustierung
2: zeigt einen Schaltungsvorschlag zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens mit einer Signalprozessorschaltung.
M Mikrofon mit Vorverstärker mit Dynamikregler und gegebenenfalls mit analogem Vorfilter,
A/D A/D-Wandler,
Latch 20 zur Speicherung des jeweiligen Abtastwertes der Schwingung
DSP Signalprozessor 30
D/A D/A-Wandler 10
B Motortreiber 60
M Motor des bewegten Teiles, bzw. zur Einkopplung bevorzugter Vibrationsschwingung
F Aliasing Filter
C Komparator 80 zur Nulldurchgangsabtastung
BE Branch, wenn Nulldurchgang (Eingang des DSP) 70 Sample-Leitung zur Abtasttakterzeugung von internem Timer des DSP 30 erzeugt, in Einpassung zur Filterfrequenz des digitalen Filterprogrammes im DSP 30.
3: zeigt einen Vorschlag zur induktiv/elektromagnetischen Erschütterungsabtastung der bevorzugten Schwingung, z.B. aus einer Lautsprecherkonstruktion (TS1, TS2 mit BFE) hergestellt
TS1, TS2 Tauchspulen
MKG Magnetisierbares Schwingteil an Aufhängfaden mit Befestigung MM, wobei MM...Rest des Membranteiles, bzw. deren Tauchspulenaufhängung als Lautsprecherkonstruktion,
BFE Befestigung (entspr. Membranhalterung)
RG Einspannring
1G, 2S, VAT, KE siehe 1
9: veranschaulicht bevorzugte Phasenverschiebungserkennung zur Ableitung des Berührungserkennungskriteriums als Alternative zu ebenfalls bevorzugter Amplitudenbewertung,
A Erregerschwingung,
B Durch mechanische Tiefpaß-Trägheit des Systemes entstandene (oder alternativ gleich als Sinusschwingung eingespeiste) Erregerschwingung der mechanischen Schwingung,
C ideal gedachte, oder Nullpunkt abgetastete Schwingung an der Meßauskopplung der mechanischen Schwingung (z.B.Komparatorausgang),
D phasenverschobene mechanische Schwingung mit Phasenmaß phi als Berührungskriterium, bzw. Qualifizierungsmeßgröße.
5a: veranschaulicht ein Anwendungsbeispiel für Andruckskraftmessung und Ableitung von Nachsteuerungsfunktionsparametern einer Maschine, weiters Einzwengsicherung. Dargestellt ist als Ausführungsbeispiel eine motorisch betätigte Mikrometerschraube. Hierbei ist der lineare Meßanschlag der Mikrometerschraube im Prinzip ebenfalls radial angetrieben, wie bei einer Standartmikrometerschraube, nur anstelle von Hand über eine durch linear verschobenen Mitnehmer angekoppelte motorische Verdrehung, dito Einspannspitzenverdrehung in 5b. 99 fixer Meßanschlag 101 Durch Spindeltrieb (z.B. Schrittmotor mit linearer Mitnehmerführung der Spindel) linear betätigter weiterer Meßanschlag,
200 zwischen Meßanschlägen eingzuspannendes Meß- oder Berührungsdrittteil 100 Taste zur weiteren Auslösung der Bewegung von 101 in Öffnungsrichtung,
1000 Längenanzeige entspr. Spindelverdrehung
Piezo Alternative für Mikrofon M zur Schwingungsaufnahme
vx lineare Schwingungsrichtung von 101, vgl. auch 5b.
5b: Andruckskraftmessung an einer Spitzeneinspannung einer Drehmaschine 311 eingespanntes Drehmaterial 214 Spannspitze
Spindel Gewindebohrung mit Spindel (z.B. Schrittmotor mit linearer Mitnehmerführung der Spindel) zur Verdrehung der Spannspitze mit entsprechend der Gewindesteigung sich ändernden Anpreßdruck der Spannspitze,
VR, vx Torsiosschwingbewegung der Spannspitze, verbunden mit daraus zu erzeugender linearer Schwingbewegung vx <vgl. auch 5a).
6, 8, 9: Stückgutdurchflußzählanwendung
6: 507 Zentriertrichter 504 Prasselfläche <z.B. zur Schalldämmung Gummi beschichtet oder nicht schallgedämmt, dafür Mikrofon filterung, bzw. Dämmung) 752 Klebestelle der Prasselfläche an Membrane; als Alternative kann die Membrane des Lautsprechersystemes unmittelbar als Prasselfläche verwendet sein, 502 Membrane des umgerüsteten Lautsprechersystems 790 Abstützung, bzw. Membranbefestigung
ISOLA Schwingungsisolation 500a Magnetischer Kreis des Lautsprechers mit: 500c Dauermagnet 500d Kern-Verbindungsstück zu Tauchspule 500b 852 Innenmembrane als Erweiterung zu Standartlautsprecher mit Zweck der Außenschall gedämmten (ISOLA) Schwingungsabtastung der Lautsprechermembranschwingung 890 Spannring zur Einspannung der Innenmembrane 752a Anflanschung der Innenmembrane mit Loch zur Durchführung des Kern-Verbindungsstückes 500d zur Tauchspule
n zur Zählung eingeworfenes Stückgut
1 gerade aufprallendes Stückgut (mit kinetischer Energie VAT).
506 Auslaßteil 1 des Zähltrichters 508 Auslaßkuppelteil des Zähltrichters
8: zeigt eine weitere Variante zu 6, ebenfalls mit Mikrofonauskopplung der Membraneschwingung (elektronisch gefiltert, zB. durch DSP).
507 mit Innenteil 505 des Zentriertrichters 509 elektronische Bauteile als Stückgut
AN siehe 1
MV Vorverstärker mit Verstärkungsregelung vor Eingang des A/D-Wandlers
750 Papierkegelankopplung der Prasselfläche an Membrane 500b Tauchspule
DVF Durchführung der Anschlüsse
700 Verbindung von Einwurftrichter- und Auslaßtrichterteil
9: zeigt eine weitere Variante zu 6, mit Auskopplung der der Membraneschwingung durch mit elektromagnetische Spule (SK, SKL) abgetasteter Induktivitätsänderung der Spule (z.B. durch Parallelresonanzoszillator mit Auswertung der Resonanzfrequenzänderung des Oszillators als ausgekoppelte Schwingung, unmittelbar durch den DSP, vgl. auch 25). 505 Zentriertrichter 511 Einspannfläche mit Fenster 503 Einspannfläche mit Fenster
LP Lautsprecherschwingsystem mit:
SK Schalenkernspule zur Schwingungsabtastung:
MSAN Abtastschwingteil (vgl. auch 3,MKG) 501 Verbindungsfaden zu Schwingkomponenten (z.B. Abtastschwingteil) an Membranmittenaufhänung LP befestigt. 500a, 600b Lautsprechertauchspulenschwingsystem
7: Auswertung nach Aufprallenergie für Stückgutdurchflußzählanwendung, oder Druckerbeispiel, u.s.w als Alternative zur Phasenauswertung VAT...-Bedampfungsstellen der Lautsprecherschwingamplitude durch Stückgutaufprall, entspricht in etwa einer AM-Modulation mit in DSP vorgenommener Demodulation (nach Erzeugerschwingung als Träger).
10:
Veranschaulichung bevorzugter Änderungsauswertung, bzw. bevorzugtes Änderungsfeststellungsverfahren, wobei:
WERT-IN, zu Zeit zu jeweils eingelesener Wert des Abtastsystems der mechanischen Schwingung, bzw. akustischen Schwingung (bei Mikrofonverwendung).
WERT > Schwelle, Wertevergleich, wenn Schwellwertüberschreitung erkannt, dann Ereignis erkannt und
gegebenenfalls neues Setzen eines Schwellwertes (z.B. durch Rekursion), wobei Verhältnis Wert/Schwelle = Qualifizierung.
11: Verfahrensanwendung am Beispiel einer automatischen Dosiervorrichtung INPUT Zentriertrichter für Streuscheibe
12.000 Streuscheibe zur Dosierung
12.100 optionale Erhöhung des Streuscheibenrandes für Hystereserzeugung des Stückgutausfalles (Zentrifugalkraftschwelle),
13.000 Trichterwand, welche die Dosierscheibe mit einem frei gelassenen Zwischenraum zum Abfallen des von der Scheibe abgeworfenen Stuckgutes umrandet und zu welcher die zu 6, 8,9 beschriebene Zähltrichteranordnung (10.000) nachgestellt ist (mit Prasselfläche 504).
11.000 Drehmotor der Streuscheibe 15.000 Verbindungsrutsche zu Schieberweiche 18.000, 20.000, wobei wahlweise das ausgefallene Stuckgut in den Füllbehälter (BEF) oder in den Rückgabebehälter (BER) gelenkt ist.
Drehscheibe mit Motor GL 50.0000, veranschaulicht bevorzugte Ausführung der Schieberweiche als Drehschieber (vgl. Loch für Stückgutdurchfall), Drehwinkelerfassung durch Schrittmotor, oder bevorzugt durch zu beiden Endstellungen des Schiebers jeweils vorhandene Anschlagsberührungsfeststellung nach bevorzugtem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei dem Drehschieberantrieb eine entsprechende Torsionsschwingung zur Ausführung bevorzugter Berührungsfunktion überlagert ist.
12a,b: Verfahrensanwendung zur Bestückungstischbehälterbeschickung
Activate-counter, bedeutet, Zähleraktivierung zu zugeordnetem Vorgang. 1001 Zähltrichtereinwurf für Vorsatz des Fillbehälters (BEF) 1002 Zähltrichtereinwurf für Torsatz des Entnahmebehälters (BEE) 2001(a,b) jeweils Verbindungsrutschen von Stückgutauslaß der Zähltrichter zu zugeordneten Behältern,
2002(a,b) Behälter KLF, KLE den Behältern jeweils zugeordnete Schließklappen.
von DSP, Zähler-Lade-und Taktansteuersignale, z.B. auch von PC über RS232 Schnittstellenvernetzung (vgl. 12b), wobei anstelle eines Zahler auch nur dessen Anzeige am Bestückungstisch vorhanden sein kann. (vgl. Zahlanzeige mit RS232 Schnittstelle zu Datenbank in 12b).
BST Bestückungstisch mit KLF Schließklappe der Entnahme/Beschickungsöffnung des Tisches (KLF-Schaltspule über RS232 gesteuert).
13a und 13b: Bevorzugter Linearantrieb über Riementrieb mit sensorischer Berührungsabtastung (vgl. auch Erläuterung zu 15 und 33a und 33b), weiters 43a,b,c,d,e.
960, bzw. 960 (L, R) über motorisch angetriebene Rollen laufender Riementrieb (gewickelt oder Umlauf). Bevorzugt ist am
Riemen (960) ein Mitnehmer MN angeordnet, der die Linearbewegung des Riemens auf ein linear anzutreibendes Triebstück überträgt.
Dieses Triebstück ist in 13a eine Schiebeklappe zur Behälterverriegelung (z.B. KLE) nach vozugsweisem verkantungsfreien beidseitigem Differenzantrieb, oder wie in 15 dargestellt, eine Hubstangenbetätigung (HST, wobei Mitnehmernut (NT) dann an Hubstange anstelle an Schieberrand vorgesehen); oder in 33a,b ein über die Länge einer IC-Transportschiene verschiebbarer IC-Anschlag (MNU) oder weiters auch noch ein Durchschiebeanschlag der ICs (von hinten MNO in 33a); oder wie in 41b (MN = RANS) dargestellt, eine Alternative zur Gestängeverschiebung (Schiebewelle) einer mit Rastnippel IRANS) versehenen Leiterplattenführungs-, Anschlags-, und Rausziehvorrichtung (vgl. 39). Weiters vgl. auch 43 a,b,c,d,e.
962 Umlenkrolle des Riementriebes mit VR Rotationsschwing. der bevorzugten Meßschwingung, welche der Verdrehung überlagert ist.
In alternativer Weiterbildung ist der Riemen elastisch, so daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Vibrationsverfahrens, bei dem dann der Antriebsrolle des Riemens während ihrer Drehung eine Torsionsschwingung überlagert ist, eine Federkraft an der Mitnehmerberührungsstelle auftritt, über die dann eine Andruckskraftmessung durch Auswertung der Beeinflußung der Schwingungsparameter abgeleitet sein kann. Als Alternative zur Mikrofonauskopplung ist dann beispielsweise die Umlenkrolle des Riemens mit einem Tachogenerator versehen, oder die Mikrofone sind direkt in die Mitnehmer eingebaut, oder die Riemen schwingen dann wie die Saiten eines Instrumentes, und sind über Mikrofone abgehorcht.
ANSCHLAG nach beschriebenen Verfahren benutzte Endschalterfunktion des Riementriebes
NT1, NT2, MN1, MN2 optionale Verspannung zweier Mitnehmer an einem gemeinsamen Riementrieb.
F optionale Druckfedereinspannung bevorzugten riemengetriebenen Mitnehmers in NUT, wenn Riemen z.B.
nicht elastisch, oder Verhinderung des Rausrutschen (z.B. durch Einhaken, etc.).
14: Beispiel für Behälterkodierung durch ohmschen Widerstand RCD mit in Behälterboden KFO eingelassener Leiterplatte KFL und über Lautsprechermembrane SWS, bzw. alternativen Vibrator, erzeugten Kontaktierungsschwingung. Vgl. dazu vor allem Verbilligungs- und Vereinfachungsvorteil der Kodierung durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu Ausführungsbeispiel nach 35a, bzw. zu 43.
15 und 16: zeigen ein Ausführungsbeispiel für die Verschlußsteuerung der Zähltrichtereinwurföffnung.
DRNIP..(Detail DRKL in 15)...Drucknippel durch Federkraft der Drehklappe DRKL an Hubstangen HSZ gedruckt, dient dem offenen und Schließen der Klappen durch vertikale Betätigung der Hubstangen. Diese ist wiederum in bevorzugter Ausführung durch für jede Hubstange HST vorgesehene Mitnehmernut bewirkt, in die ein Riementrieb nach 13a, 13b mit einem Mitnehmer eingreift, wobei Hubweg über Bedampfung der bevorzugten Schwingung durch Federkraft der Drehklappen grob gemessen und Schließbewegung fein justiert, wie nachfolgend (weiter unten) noch beschrieben. Riemen sind über Kleinstgleichstrommotoren angetrieben, wobei verfahrensgemäße Meßschwingung dem eigentlichen Antriebsstrom der Motoren wieder überlagert ist.
Formteil 505 mit 505a (Durchlaß) und 505b ... bildet den Zentriertrichter zur Zentrierung des Stückguts auf der Prasselfläche.
EZ...ist ein Zentriertrichtervorsatz, der vor der Verschließoffnung, also über den Drehklappen DRKI des -Stückguteinwurfes vorgesetzt ist, mit dem Zweck, daß auch bei geschlossenem Einwurf, Stückgut im Trichter noch Platz findet (vgl. auch Schnitt A-B in 15, EZ abgenommen, bzw. geschnitten).
In Zusammenhang mit beschriebenen Kodierleser zur Indentifizierung des auf einer Kodierlesestellfläche bei der Beschickung des Bestückungstisches aufgestellten Entnahmebehälters BEE (12b) , ist noch eine Inventurbetriebsweise vorgesehen, die folgendermaßen die verschließeinrichtung des dem Entnahmebehälter BEE (12b) zugeordneten Zähltrichtereinwurfes steuert (vgl. 1002, 12b):
ist kein Gefäß auf der Stellfläche des Zähltrichters (BEE entfernt), dann ist der Zähl trichtereinwurf (DRKL 15) stets geschlossen, wobei bei geschlossenen Drehklappen DRKL des Einwurfes, die zur Steuerung der Schließfunktion unter den Klappen jeweils eingelassenen Mikrofone M1....M4 das Einwurfgeräusch des Stückgutes registrieren und einen vorbereitungsstatus der, Ablaufsteuerung erzeugen, die das Hinstellen eines Entnahmebehälters BEE zur Aufnahme des vom Zähltrichterauslaß (über eine Rutsche) ausgeschütteten Stückgutes erwartet, ist dies registriert, dann wird nach einer Zeitspanne, zu der die Leseeinrichtung der Stellfläche des Behälters (vgl. Vibrationsstifte nach 35a) einen ruhend aufgestellten Behälter durch standig periodisches Lesen registriert, die Drehklappe DRKL des Zentriertrichters durch schnelles Hochfahren der Andruckstifte spontan geöffnet, so daß das Stuckgut über die Prasselfläche gezählt in das Aufstellgefäß fallen kann. Diese bevorzugte Betriebsweise ermöglicht eine schnelle Inventur der betreffenden Stückgutbehälter, z.B. elektronischer Bauteile, da die einzelnen Becher nur in den Trichter eingeschüttet werden und die Zuordnung zur gezählten Stückzahl (z.B. elektronischer Bauteile) automatisch an die angeschlossene Datenbank erfolgt.
Die unter den Drehklappen DRKL eingelassenen Mikrofone dienen dann auch der Veschlußsteuerung, bei der Feinjustierung, wobei dann durch das bevorzugt abgetastete Vibrationsgeräusch der Schließklappen, die Klappen der Reihe nach Fuge an Fuge (vgl. Schräge B in "Detail closed" aus 15, Schnitt A-B) schließen.
505 Einfülltrichterschräge, an die Schließklappen DRKL versenkbar eingelassen sind (vgl.16),
M1...M4 Abtastmikrofone 506 Gehäuseseitenwand = Auslaßtrichterseitenwang des Stuckgutes
17a und 17b, siehe vorangehende Beschreibung, Phasenmeßsignale für bevorzugte paarweise Ansteuerung eines Antriebs- bzw. Verschiebestückes,
ES1, ES2 im Gegentaktverfahren den beiden Antrieben eines Antriebspaares jeweils überlagerte Erregerschwingung,
RES resultierende Erregerschwingung (ideell,gedacht)
DS1, DS2 tatsächliche mechanische Schwingung aus resultierender Schwingung, wobei die Phasenlage von DS1 oder DS2 zur Erregerschwingunq die Verkanntung eines durch paarweisen Antriebe gemeinsam angetriebenen Verschiebestuckes anzeigt, sowie das Vorzeichen der Phasenlage die Zuordnung, welcher der beiden Antriebe gegenüber dem anderen forciert, bzw. geschwächt werden soll anzeigt, und weiters aus Wert (Betrag) der Phase die Intensität der Regelgröße abgeleitet ist. Eine alternative Variante dazu, ist die Verwendung unterschiedlicher Frequenzen für die jeweilige Einspeisung der Meßschwingung in die Antriebe mit entsprechender Separierung der Frequenzen bei der Auswertung durch elektronische Filtermittel. Eine weitere Variante dazu veranschaulicht 17b.
zu 17b: Um eine weitere Berührungsinformation abzuleiten, kann die Gegentakteinspeisung der Erregerschwingung noch mit einer Modulation (z.B. AM) überlagert sein, wobei diese AM dann demoduliert und das Zeichensignal ebenfalls nach Betrag und/oder Phase als Berührungsfunktion ausgewertet ist, erforderlichenfalls unter weiterer Benutzung genannter Filtermittel.
18a bis 20, siehe vorangehende Beschreibung, betrifft Längenmessung.
18a: siehe vorangehende Beschreibung
18b: siehe vorangehende Beschreibung, weiters veranschaulicht 18b unten, bevorzugte Kodierung des Längenmaßstabes durch die jeweilige Differenz von Tiefenkalibrierungen (Relief gebung) des Längenmaßstabes, wobei dies hintereinander sequentiell, oder auch parallel <z.B. Verwendung einer weiteren NUT mit eigenen Abtaststift als weitere Längenmaßstabsabtastung in Leitwelle zu 21a) erfolgen kann.
18c zeigt versetzte Längenabtastung, wobei dies auch durch nur versetzte Abtastsystme (Stifte) am gleichen Maßstabsrelief erfolgen kann, oder durch versetzte Maßstabskodierungen.
19 a,b: zeigt das Ausführungsbeispiel eines Abtaststiftes bevorzugter Langenabtastung oder Abstandsmessung.
SK Schalenkernspule, dL Luftspalt, STIFT Vibrationsstift, MSAN magnetisierbarer Teil des Vibrationsstiftes, SKL Schalenkernspule, Einkapselung des Schalenkernes und Versenkung in Supportteil, Welle mit Markierungen als Materialreliefsenkung,
20 veranschaulicht die Längenmarkierzung durch Veränderung der Anschlagscharakteristik über Materialeinlage (DPFl.....DPFn), vgl. dazu Anwendung einer Leiterplattenvermessung nach 39a, in jeweils beide Koordinatenrichtungen.
21a bis 21c: siehe vorangehende Beschreibung, betrifft Längenmessung, betrifft Vermeidung der Verkanntung an Mehrfachantrieben, etc.
ISOLA....Außenschallisolation,
NTIa, NT2a Nut der Triebwellen (SPW rechts, bzw. links),
KGL Kugellager,
MOT1, MOT2 Antriebe der Triebwellen
LW Leitwelle mit Riffelnut für Längenmarkierung in Fortbewegungsrichtung (quer, mit LM-Stift) des Supportschlittens, weiters mit weiterer Nut mit optionaler Längsmittelrille zur Abtastung des jeweiligen Schräglaufes (Verkantung) des Supporschlittens, wobei hierbei eine Summen bewertung der Schrägschwingung des Supportteiles gegen die durch den Aufsetzstift des zugehörigen Längenmeßsystems der Längsmittelrille (LM2) übsr die Längsmittelrille jeweils erfolgende Verkantung erfolgen kann und die Längsmittelrille auch aus mehreren parallelen in engem Abstand zueinander vorgenommenen Längsrillen bestehen kann. Der Vibrationsstift dieser die Verkantungskraft des Schlittens messenden Anordnung ist dann synchron zur seitlichen Schwingung des Supportschlittens so gesteuert, daß der Stift eine Beeinflußung in seiner Schwingung durch die Schwingung des Supportschlittens erfährt.
21d:
oben:
zusätzlich zur Variante der Schwingungssignalabtastung (s. vorangehende Beschreibung) ist noch die Zuführung der Interfacebeschaltung der bevorzugten Abhörnikrofone dargestellt (vgl. auch 30):
IF Interface in Platte (z.B. an Unterseite (vgl. Platte 21d unten) ) eingelassen, Strom und Signalzuführung über voneinander isolierte Antriebswellen (AT1...AT4) der Platte (vgl. auch 21d unten),
V Anpassungsverstärker der Mikrofone für (A/D Wandlung) zur Einspeisung in serielles Interface, vgl. auch 30. Die Versorgungsspannung des Interfaces, bzw. gegebenenfalls noch weiterer auf der Platte sich befindender Antriebe, ist entweder über ein jeweils paar voneinander isolierter Antriebswellen von der Zuführung der seriellen Steuersignale getrennt, oder durch Versorgungsspannungszuführung über die Datenleitung gemeinsam vorgenommen.
22 und 23:
22: Anwendung zur Vermeidung der Verkantung an Mehrfachantrieben am Beispiel eines Präzisionsschiebers mit zusätzlicher Möglichkeit der sensorischen Berührungserkennung seiner Schiebestirnflächen (Beispiel für Mehrfachanwendung der Erfindung am gleichen Teil).
N, S, anziehende Magnetisierung der Blendenteile,
XL, YH, XR, (YV) in Koordinatenrichtung verschiebbare Blendenöffnung
M1, M2 unter Blattfedern BFR, BFL liegende Mikrofone oder auch Sensorspulen zur Abtastung der Schwingung der Blattfedern (Hub dL), wobei Mikrofone durch Sensorspulen, deren Induktivität durch die Blattfedernschwingung beeinflußt ist, ersetzt sein können, oder auch durch Auswertung der Kapazitätsänderung zwischen Blattfeder und Abtastsensor AN.
23: veranschaulicht weiter Beispiel einer Justierblende nach 22, insbesondere als Justierblende eines Universalbestückungsautomaten für Standart-ICs, und SMD-Bauteile und in weiterer optionaler Ausführung für diskrete Bauteileformen aller Art.
BF Blattfedern
LM Längenmeßsysteme der Blattfedern
MOT paarweise Linearabtriebe zur Verschiebung der Blenden
Auflagerahmen innen und außen drücken Verschiebeteile der Blende an Auflageplatte TRP. FIX1...FIX9 sind optionale, einstellbare mechanische Zentrierungen der Blende.
GSP...Gewindespindel mit Anschlag (Berührungsabschaltung) und Gewindehülse GSH zum Antrieb des Einspannteiles ESP der Blende (vgl. VBL verstiftet mit SPIC). Weites ist optional zusätzlich zu der sich aus jeweils entgegengesetzten Drehrichtungen der Gewindespindeln an der Einspannstelle (ESP in 22) der Schiebeteile ergebenden Drehmoment- kompensation sowie Verdrehungssicherung (L, R), noch eine Schienen geführte Verdrehungssicherung vorgesehen, wie auch zu Beispiel nach 34b verwendet, wobei eine Auflageschiene (Auflage in 34b) gegen die Verdrehung der Hülse arretierende Anschläge VS(U,0) vorgesehen ist.
VBL (X,X,V,H) seitliches bzw. vorderes und hinteres Blendenteil (über kreuz).
IC über Vakuumsauger angesaugtes Bauteil, durch Blendenöffnung in jede beliebige Lage justierbar, unterstützt durch Verdrehbarkeit der Ansaugefläche des Vakuumsaugers (31). Weitere Varianten sind: Zusätzlich oder als Alternative zum Vakuumsauger eine Greifpinzette, nach beschriebenen Verfahren robotergesteuert mitzuverwenden, zur Justierung beliebiger Bauteileformen, wobei eine Bildverarbeitung diesen Vorgang noch unterstützen kann. Weiters kann die Blendenöffnung auch in senkrechter Richtung oder schräger Richtung zur Justierung/Vermessung eines Bauteiles alternativ oder in zusätzlicher Anordnung verwendet sein. Diese Greifpinzette ist dann beispielsweise unmittelbar am Vakuumsaugrohr montiert und weist symmetrisch zur Rohrachse ihre Pinzettengreifzangen auf, die motorisch in der Höhe verstellbar, als auch in ihrer Greifwirkung motorisch gesteuert sind.
24a und 24b zeigen Ausführungsbeispiele zu Ausgestaltungsvarianten der Justiereigenschaften für die Ansaugefläche des Vakuumsaugers.
Hierbei weist die Ansaugefläche des Vakuumsaugers ASVA einen Kantenansatz (Quaderansatz) als Einrastung zu, durch den Vakuumsaugdruck oder magnetisch (optional) fixiert gehaltenen Zwischensockeln auf. Bei magnetisch fixierten Sockeln dient beschriebene Justierblende dann als Abzugsvorrichtung.
HL mit Membrane versehenes Loch, damit Schall durchdringt und kein Luftdurchzug, damit das Vakuumrohr den Zwischensockel ansaugen kann; bei optionaler Fixierung des Zwischensockels über Magnetfeld kann dieses Loch als weitere Durchzugsöffnung dem Vakuum das Ansaugen von den Zwischensockeln entsprechend angepaßten Gehäuseformen ermöglichen (z.B. seitlich abgewinkelt, oder halbrund mit Gummidichtung der Ansaugfläche, etc.), in Verbindung mit genannter Greifpinzette.
24b zeigt die Schrägstellung eines Justiersockels (N/S), der zweigeteilt ist und durch Magnetfeld zusammengehalten ist und weiters eine Rastung aufweist aus der er beim Justieren heraus unter Benutzung der Justierblende schräg gestellt werden kann. Diese Schrägstellung ist dann wieder durch Geräuscherkennung abgetastet und dient dem anschließenden Aufsuchen einer Lochreihe mit anschließendem Widereinrasten, wodurch die Löcher eine Platine vermessen sind.
Eine Variante dazu zeigt die OPTION, bei der nur eine einzige Suchspitze das Abtastverfahren gemäß 20 (Absuchen nach Materialanschlag) ausfuhrt, wodurch eine Leiterplatte vor der Bestückung sehr genau vermessen werden kann. Es ist evident, daß bei exakter übereinstimmung zu einem Loch, der Anschlag, passend zum Lochdurchmesser, keinerlei wesentlichen Widerstand, bzw. Geräusch, während seiner senkrechten Vibration mehr erzeugt, da er innerhalb des Loches dann vibriert.
25: Längenmesssystem zu Beispiel nach 22, 23.
LMa, LMb... zwei hintereinander in Fluchlinie der Kernöffnung angeordnete Zylinderluftspulen weisen jeweils gemeinsam in ihre Mitte eintauchende Kerne KMa, KMb auf,
KMa, KMb genannte Kerne sind durch mechanische Verbindung gemeinsam in die Schulen jeweils eingeschoben,
VBST nicht magnetisches und elektrisch nicht leitendes Verbindungsstück der Kerne,
MWNK Befestigungswinkel der Kernanordnung zur Befestigung an verschobene Blendenteile, wobei Spulen an Führung der Blendenteile ortsfest angeordnet, vgl. 22 (an Leitblöcken Fixiert).
ROSZ1 und ROSZ2 werten zusammen die jeweiligen Induktivitäten der Spule als Parallelresonanzoszillator, in den die Spulen jeweils frequenzbestimmend geschaltet sind, aus. Zweck: die Kerne tauchen so versetzt in die Spulenzentren ein, daß der Längenmeßbereich über beide Spulen erweitert ist. Weiters: durch großes Bewegungsspiel der Kerne in ihren Spulenzentren, wird das beschriebene Bewegungsverfahren der Blenden nicht behindert, weiters: die Längenwerte der bewegten Blendenteile sind zu jeweiligen Induktivitäts-Verstimmungen, bzw. Frequenzen der Paralleloszillatoren durch Lernzuordnung bei in beschriebener Weise in minimaler Verkantung, bzw. bester Schließung der Blenden (vgl. 26, β-fault) eingeeicht.
26 bis 29c: Ausführungsbeispiele für Anwendung einer sensorisch abgeglichenen und hitzebeständigen Präzisionsjustierblende nach 22 zur Diaprojektion an einem Bestückstisch.
βfault Schließwinkelfehler zwischen den dargestellten Blenden, ausgemessen durch das erfindungsgemäße Verfahren,
LP Leiterplatte in Bestückungsrahmen BSTRM eingespannt,
Glasplatte ....Schutzplatte,
POLINS Projektionslinse
PLMP Projektionslampe
Spiegel, Lichtverdopplung
Kondensor, Lichthomogenisator
VBL anstelle eines Dias vorgesetzte Schiebeblende mit Längenmeßsystem LM
SBES Distanzklarsichtscheibe
Case Gehäuse
Lüfter, ist optional in Übereinstimmung mit der Regelung der Projektionlampe so eingestellt, daß sich bei jeweils geschlossener Blende gleiche Längenwerte der Blende ergeben, bwz. gegebenenfalls ein Temperatursensor- auf der Blende konstante Temperatur anzeigt.
27a: Veranschaulicht das Projektionsbild der Leiterplatte, wenn von unten her über eine mit Filterscheiben ergänzte, bzw. einer weiteren Justierblende projiziert wird (das mit Farbfilterscheiben weiters gefilterte Buntlicht scheint durch die Bauteilelöcher, das nur unmittelbar durch das Durchgangsfilter durchgelassene und von der Filterblende nicht begrenzte Projektionslicht nur an den von der Buntlichtblende frei gehaltenen Stelle (pin 1 = Weißlicht).
Das Licht der Projektionslampe kann in seiner grundsätzlichen Farbe noch vorgefiltert sein (vgl. Rotorblende über Schrittmotor angetrieben in 26) mit unterschiedlichen Filteröffnungen (Loch = unmittelbarer Durchlaß FLTG = Vorfilterung mit Filterscheibe).
27b: veranschaulicht das Zusammenwirken von Durchlaßblendenteilen BL(..) und Farbfilterblendenteilen FLT mit zugehörigen Spindeln GSP und Verschiebelängen zu dem sich im Blendenfenster ergebenden Beispiel.
2-8a bis 28c: veranschaulicht eine Ausführungsvariante, bei der Metallblendenteile der Durchgangslichtblende (BL) innenseitig der immer enger zusammengeschobenen Farbfilterblendenteilen FLT angeordnet sind.
29a zeigt in Gegenüberstellung zu 29 zu 29b, die Verkürzung des Prokjektionsweges die sich durch den Einsatz der hitzebeständigen Projektionsblende für die Projektion ergibt, wobei in beiden Anwendungsalternativen der Projektionsteil zusammen mit dem Bestückungsrahmen zu einer in ihrem Neigungswinkel zur Benutzerperson verstellbaren Einheit zusammengefaßt sind (Handrad, selbsthemmend, z.B. am Seitenrand des Tisches montiert und über abgesenkte Welle der Drehlagerung der Einheit zugeführt, z.Bsp, ähnliche Verstellung wie bei Autositzhandradverstellung). Vgl. Tiefsetzer für Schwenkachse der Einheit zur besseren Anpassung an die Bauform des Bestückungstisches.
Als Bestückungsrahmen ist dann z.B. die sensorisch automatische Rahmenführung nach 34a oder 34b bevorzugt.
29c zeigt eine Draufsicht auf den Bestückungstisch mit Leiterplatte LP, und mit Schachtöffnung zum Einsetzen des durch Handrad schwenkbaren Teiles.
Eine weitere Alternative zur Erzielung eines möglichst kurzen Projektionsabstandes, wäre eine Projektionsumlenkung vorzusehen, so wie dies bei Fotokopierern in umgekehrter Richtung der Fall ist. Diese Variante ist jedoch Teile aufwendiger.
30: veranschaulicht die Anwendung des beschriebenen Verfahrens in einer Mehrfachanwendung für Präzisionspositionierung eines Vakuumsaugerrohres an einem Bestückungsautomaten (vgl. auch 1 und 32) oder auch Aufnahme von Leiterplatten eines Plattenstaplers zum Belegen eines Förderbandes nach 39.
KUBR (oben, unten) übereinander in Fluchtlinie der Drehpunkte (Welle) angeordnete Kurbelscheiben, welche als gemeinsame Kurbelstange bevorzugtes Vakuumrohr in senkrechter Verschiebehöhe antreiben, die zwangsbedingte waagrechte Verschiebung ist dann durch den Linearantrieb des Supportschlittens, an dem die Anordnung montiert ist, jeweils ausgeglichen, da die projizierte Drehrichtung der Scheiben parallel zum Linearantrieb ausgerichtet ist.
Das bevorzugte Längenmeßsystem (LM) tastet dann, wie zu 31 im vorangehenden Beschreibungsteil beschrieben, die Hublänge des Vakuumrohres radial an den Scheiben ab.
Weitere Besonderheiten sind:
K1, K2, Anschlußkontakte der voneinander isolierten Antriebe MOT1, MOT2, deren Steuer- und Versorgungs spannungszuführung über dezentrale Schnittstelleneinheiten vorgenommen ist, z.B. über voneinander isolierte Nutzuführung der zugleich als Kontaktfeder verwendeten Zentrierfeder K1, vgl. auch Variante über galvanisch getrennte Triebwellen oder Leitwellen (21d) zur Versorgungsspannungs- oder Signalzuführung.
Die Schnittstelleneinheiten sind dann z.B. als galvanisch voneinander getrennte Modulo-2 Halbduplex Sende-Empfangseinrichtungen, deren Datensignal dann auf der Generatorseite leistungsgepuffert ist und von den Empfangseinrichtungen zugleich als Versorgungspannungssignal benutzt ist, ausgebildet.
Weiters sind noch die bevorzugte Längenabtastung (LM-Stift mit Mikrofon M, vgl. Beschreibung) vorgesehen, wobei die Vibrationsbewegung der Scheiben in Verdrehungsrichtung. die Längenabtastung über das bevorzugte Änderungsverfahren weiter präzisiert.
31: veranschaulicht die Verdrehbarkeit der Ansaugfläche des Vakuumrohres:
über das Saugrohr 25 ist eine Drehhülse geschoben, die auf einem als Riemenscheibe ausgebildeten Triebrad aufgepreßt ist, die wiederum zwischen zwei stirnseitigen Anschlägen rutschsicher am Vakuumsaugrohr montiert ist und von einem am Saugrohr angeflaschenten (vgl. Einspannung) Motor riemengetrieben ist. Drehhülse und Triebrad sind durch eine Montagehülsepreßverbindung miteinander verbunden, die Preßteile der Hülse können zur leichtern Herstellung der Solldruckverbindung gefächert sein. Weiters ist auf dem Triebrad noch an deren Zylinderfläche bevorzugte Längenmeßsystemskala aufgewalzt (Bändel), die mit bevorzugtem Längenmeßsystem (LM Stift) abgetastet ist, wodurch die Winkelabtastung der Drehülse erfolgt. Das untere Ende der Drehülse geht in die Ansaugfläche ASVA des Vakuumsaugrohres plan über, wodurch die Ansaugfläche des Vakuumrohres, über die Stirnfläche der Drehhülse motorisch gesteuert, verdrehbar gemacht ist.
Dichtring...dichtet rotierende Drehülse gegen Vakuumrohr an der Ansaugstelle ab.
Weiters ist dargestellt, daß die bevorzugten Justierblenden VBLX – L,R im Prinzip an jeder Bauhöhe eines ICs angreifen können. Weiters kann durch das akustische Geräuschspektrum noch festgestellt werden, ob eine Berührung des ICs am IC-Gehäuse oder an den IC-Anschlüssen durch die Blendenvibration vorgenommen ist.
32: zeigt eine Gesamtansicht des nach bevorzugtem Verfahren gesteuerten Bestückungsautomaten:
MOT1, MOT2 mit Leitwelle und SPW (recht, links) und Supportschlitten entspricht horizontal bewegtes Support-Antriebsteil nach 21,b,c ausgeführt.
KUBR, oben, unten, KGL, Triebrad (Verdrehung), entspricht vertikale Vakuumrohrpositionierung nach 30, ausgeführt mit Vakuumrohr nach 31.
VBL-Öffnung entspricht Justierblendenteil nach 23, bzw. 22 ausgeführt.
Das Blendenteil ist entweder am Supportteil, welches das Vakuumrohr längs der Triebspindeln, bzw. (optionalen) Leitspindel, bewegt, befestigt, oder am Verschiebetisch der zur Bestückung aufgenommenen Platine (Vorschubbaugruppe) eingebaut (z.B. auswechselbar durch Einschubschiene). Bei Integration mit dem Verschiebetisch ist die unter dem Fenster der ortsfest angeordneten Justierblende koordinatengemäß bewegte und zu bestückende Leiterplatte dann in beiden Koordinatenrichtungen positionierbar. Bei Integration der Justierblende mit dem Vakuumrohr, reicht die Positionierbarkeit der Leiterplatte in zur waagrechten Positionierrichtung des Vakuumrohres weiterer Koordinatenrichtung (also 90 grd zur Leitspindelrichtung) aus, ist also nur in einer Koordinatenrichtung erforderlich.
Der Platinenvorschub ist noch zu 34a und 34b besonders beschrieben.
SMD-MCS.........SMD-Magazine,
IC-SCL IC-Schienen, bevorzugte Variante: Die zur Bauteileentnahme modifizierten IC-Schienen <vgl. 33a, 33b) sind mit einer Steckverbindung an Standart-IC-Schienen angesteckt, so daß die ICs aus den Standart-IC-Schienen über einen von hinten in die Standart-IC-Schienen einreifenden Durchstoßer (vgl. OPTION in 33a) in die modifizierten IC-Schienen durch- bzw. eingeschoben werden können, die Steckverbindung hat hierbei erforderlichenfalls leicht konische Führungen zur besseren Übernahme der ICs.
weitere Alternativen:
IC-MN Klappdeckel mit integriertem Transportsystem (vgl. Mitnehmer MNO in 33a) der ICs innerhalb modifizierter IC-Schienen.
Weitere Besonderheiten sind: Platteneinzug LP, LPST (vgl. 39) und Drehtisch, vgl. 34a, 34b und 39.
Weiters ist die Gehäuserückwand als Doppelwand ausgebildet innerhab der, der Vakuumschlauch des Support-Schlittens durch einen Schlitz in der Rückwand geführt ist (Gleitschlitz). Zweck: Diese Maßnahme ersetzt die ansonsten aufwendige Kettenführung, da keinerlei Signalleitungen an die bewegten Teile geführt werden müssen und die Spannungsversorgung zusammen mit der Signalführung letzten Endes über zwei galvanisch getrennte Leiterführungen vorgenommen ist, bevorzugt Modulo-2-Übertragung mit Blockwiederholung zur Fehlersicherung und Versorgungsspannungsabtrennung aus dem Modulo-2-Signal.
zu 28b,c: zeigen ein Detail zur Alternative zu 28a, bei der die 4 Durchganglichtblendenteile BL über kreuz auf einer Seite der Tragerplatte TRP und die 4 Farbfilterblendenteile FLT über kreuz auf der anderen Seite der Tragerplatte TRP angeordnet sind. Hierbei zeigt 28c die über kreuz vorgenommene Anordnung der 4 Farbfilterblendenteile und 28b eine einzelne solche Blende. Vorzugsweise sind die Farbfilterblendenteile FLT ebenfalls aus Blech gestanzt, bilden jedoch jeweils einen nach der Schließseite hin offenen Rahmen (vgl. offene Rahmenseite), dessen Innenfläche jeweils mit einer zu beiden Seiten des Rahmens eingespannten Filmfolie das eigentliche Farbfilterblendentei FLT bildet, wobei durch geringe Federwirkung nach außen der beidseitigen Rahmenteile, die Filmfolie gespannt gehalten ist (vgl. FLT-Einspannung). Da sich jeweils gegenüberliegende Außenseiten der Blechrahmenteile beim Schließen stirnseitig anstoßen (vgl. STS), kann die zu 26 beschriebene Schließ-Justierung (β-fault) nach beschriebenem Verfahren wieder durchgeführt werden. In vorzugsweiser Weiterbildung sind die Blechrahmenteile jeweils doppelt ausgeführt (ähnlich einem Diarahmen), und dazwischen das Filterblendenteil FLT eingelegt, wobei anstelle eines Filmes natürlich auch dünne Glasfilter verwendet sein können.
Weiters können sämtliche Blendenteile noch durch Walzmuster verstärkt sein, bzw. ein nach beschiebenem Verfahren aufgewalzter Längenmaßstab zur Anwendung kommen.
In weiterer Alternative sind dann die Blendenteile folgendermaßen in der Diavorlage des Projektors bevorzugt angeordnet:
am Kondensor (26) unmittelbar anliegend oder über optische Justierscheibe anliegend, die Durchgangslichtblenden SL, dann auf diese Blendenteile unmittelbar folgend die Farbfilterblendenteile FLT, und dann über optische Justierscheibe die Projektionslinse. Die optischen Justierscheiben sind über Schiebeführung vorzugsweise auswechselbar, falls sie durch die Blendenteile zu sehr verkratzt werden sollten. Weiters sind die Blechblendenteile an ihrer Grundplatte mit einer Wärmepaste gut wärmeleitend verbunden. Eine weitere Alternative ist, die Blendenteile mit Kühlhalbleitern zu bestücken, damit die Wärme am Lichtschacht besser abgeleitet ist.
Als Ergänzung zur Erläuterung von 29a,b,c sei noch darauf verwiesen, daß die Scharfstellung der Projektionsoptik über einen Servomotor gesteuert (z.B.) und über Tasten betätigt, oder über eine Öffnung des in seiner Schräglage verstellbaren Gehäuseteiles der Projektionsoptik erfolgt.
zu 33a,b: zeigen den modifizierten Teil der IC-Schienen des Bestückungsautomaten zwecks Entnahmejustierung in durch Vakuumrohr nicht positionierbarer Richtung (90 grd zur Leitspindel des Supportschlittens), weiters zur Entnahme der ICs und erforderlichenfalls zum Vorbiegen der ICs vor der Entnahme, wenn dies nicht schon zuvor in der authentischen IC-Schiene erfolgt ist (z.B. durch Walzen). VBLY-L, -R.....Justierblendenteile, wie bereits vorangehend zu Vakuumrohr beschrieben,
Meßblende ... weitere Blende, optional zur Vormesung der IC-Anschlüsse Betreff, ihres Abstandes und weiters auch gleich zum Nachbiegen (vgl. vorhergehenden Teil der Beschreibung).
Hierbei kann die Option vorgesehen sein, daß in weiterer Richtung der Entnahmefensterreihe des Vakuumsaugervorschubes, ein Behälter aufgestellt ist, in den das Vakuumsaugrohr Bauteile, die der Vermessung nicht entsprechen, rückgeben kann, weiters kann bei bereits vorgebogenen IC-Anschlüssen der Vermessungsvorgang auch mit den Justierblenden erfolgen. Die Justieranschlage der Meß- und Biegeblenden, sind im Gegensatz zu den Justierblenden nur in eine Koordinatenrichtung bewegbar und zu betreffendem Entnahmefenster einer IC Schiene beispielsweise fest angeordnet (vgl. Jus.-Meßblenden innerhalb von Fensterlänge).
960(0), 960 (U) bereits erläuterte Riementriebe mit Mitnehmern, wobei MNU den stirnseitigen Anschlag eines jeweils vor dem Entnahmefenster sich befindenden ICs justiert, in Übereinstimmung zur nicht positionierbaren Richtung des Vakuumrohres, so daß sich die Mitte der IC-Gehäuselänge betreffenden ICs, unmittelbar unter der Ansaugfläche des Vakuumrohres befindet, wobei in weiterer alternativer Ausführung über den weiteren Anschlag MNO, der Transport der ICs von hinten her durch die Schiene erfolgt und beide Anschlage durch Messen ihrer Andruckskraft zwischen der durch sie eingespannten IC-Reihe, einerseits den Transport und anderseits genannte Justierung eines jeweils zur Entnahme anstehenden ICs vornehmen.
33c: zeigt eine spezielle Ausbildung der Meßblende, zum Ertasten der Abstandes der ersten Anschlußpins von der Stirnseite des IC-Gehäuses, vgl. vorangehenden Teil der Beschreibung.
zu 34a, b: zeigen die bevorzugte Ausbildung einer Platten oder Leitenplattenhalterung, bzw. Positionierung, unter Verwendung des bevorzugten Berührungserkennungsverfahrens:
Grundgedanke ist der, daß die koordinatengemäß bewegte Platine in beide Koordinatenrichtungen längs seitlicher Führungschienen eingeschoben ist, bzw. zwischen diesen Schieneneingespannt ist und diese Einspannung durch an die Plätte gegenseitig jeweils andrückende Postitioniervorschübe der Schienen vorgenommen ist.
Diese Vorrichtung ermöglicht 3 grundsätzliche Varianten, die alle bevorzugt in den vorgeschlagenen Ausführungsbeispielen verwendet sind:

a1) Die einfachste Version ist zu 34b dargestellt: LPST sich gegenüberliegende Schienenteile pressen die Leiterplatte LP entgegengesetzt an, wobei die Leiterplatte LP durch synchrone Bewegung der Schienenteile mittels motorischer Positionierung (Spindeltrieb) der Schienenteile in senkrechter Richtung zu ihrer Schienenführung (in Leiterplattenebene), zusammen mit ihrer Schienenführung positionierbar ist. Weiters ist die Leiterplatte natürlich innerhalb ihrer Schienenführung verschiebbar, bzw. der Anpreßdruck an dieser Schienenführung durch das beschriebene Verfahren gemessen, sowie steuerbar.
Anwendung: in vorliegender Erfindung für den Bestückungstisch, oder auch für den Bestückungsautomat. Bei Bestückungstischausführung sind an einer Führungsseite der Leiterplatte, die Spindeln, welche die Schienenführung der Leiterplat zu bewegen, unter der Leiterplatte durchgeführt und somit als Zugspindel umgelenkt (vgl. obere Spindel, untere Spindel). Zweck: die Antriebe MOT1, MOT2 sind an eine Seite, vorzugsweise nach hinten verlagert, was für eine Anwendung als Bestückungstischplatinenhalterahmen wegen der guten Zugänglichkeit von vorne von Vorteil ist.
Weiters ist in alternativer Weiterbildung die zu Anwendungbeispiel 5a beschriebene Berührungsfunktion in gleiche Weise übernommen, in Weiterbildung noch mit der Erweiterung, daß diese Berührungserkennungssteuerung für beide gegenüberliegend motorisch positionierbaren Schienenteile vorgenommen ist und daß bei an die Führungsschienen anliegender Platine die Platine durch Anfassen der Platine dann zu beiden Positioniereiten entgegengesetzte Richtungsänderung dedektiert, wobei jeweils gleich entgegengesetzten Richtungsänderungen (z.B. durch Phasenlage der Meßvibrationsschwingung abgetastet) eine gemeinsame Verschiebung der Schienenteile synchron zueinander bewerkstelligt, so daß die Leiterplatte von Hand leicht nachjustiert werden kann, dito kann die Leiterplatte innerhalb der Schienenführung noch verschoben werden; die Andruckkraft der Schienen zur Verspannung der Leiterplatte ist durch das beschriebene Verfahren der Andruckskraftmessung wieder feststellbar.
Weitere Besonderheiten sind: Das zu Erläuterung von 22 und 23 unter hinweis auf 34b bereits dargestellte Detail Spindeltrieb/-Hülse in 34b, ist beispielsweise so dimensioniert, daß die Arretierung der Schiebehülsen zur Verdrehungssicherung (vgl. VS(U,0)), in einem Spiel erfolgt, welches an der Leiterplatte noch eine geringfügige gegenseitige Torsionsverspannung zweier jeweils auf einer Schiebeseite parallel wirkenden Linearverschiebungen (vgl. 34a, 2 Spindeltriebe von vorne, sowie von hinten) bei entgegengesetzten Gewinden mit entgegengesetzten Drehrichtungen (vgl. L, R, in 34a; und 34b, wo Spindeln zu gegenüberliegenden Leiterplattenseiten gegenläufig, wenn nur jeweils eine Spindel je Leiterplatte vorhanden, weiters vgl. auch 22) zuläßt, zu dem Zweck, die Berührungsfunktion zur Verkantungsmessung zweier auf einer Seite jeweils gegen die Leiterplatte schiebender Spindeltriebe (39a) noch sensibler zu machen. Es ist evident, daß anstelle von Gewindespindeln, weiters bevorzugte Spiralnutspindeln zum Einsatz kommen können. Abstützung (39b) vorgenommene Abstützung der weiteren Schienenführung für Abstandshaltung der Schienenführungen zur Verdrehungssicherung VSU, VSO, bzw. Führung von oberem und unterem Linearspindeltrieb. Justierer (34a) in längs ihrer seitlichen hinschiebeführungs(LPST) – Richtung (vgl. einschieben) der Platine LP linear verschiebbarer (Spindel Vorschub getriebener) Anschlag zur Einschiebebegrenzung der Platine (links) und Justierung bei ruhenden Schienenführugen LPST; Justierung in Richtung LINVO; M....Antrieb des Justierers. M Geräuschabtastung des Einschiebebegrenzungsanschlages zur Anduckskfraft- und Berührungsmessung.
a2) eine weitere bevorzugte Version ist, die zu 34b dargestellte Version auch in der zweiten Koordinatenrichtung vorzunehmen, wobei dann für jeweilige Verschiebung in eine Koordinatenrichtung dies auch im Stillstand der anderen Koordinatenrichtung bei entsprechender Lockerung der Schienenführung erfolgen kann, oder auch eine alternierende Ansteuerung der Koordinatenverschiebungsantriebsseiten zur koordinatengemäßen Positionierung der Platine, mit zwischen den alternierenden Umschaltphasen jeweils vorgenommener Andruckmessung an der Plattenschienen fuhrung, vorgenommen ist.
a3) eine besonders bevorzugte Version in Verbindung mit genannter Drehtischunterstützung (vgl. 32) ist, den zu vorangegangenem Abschnitt a1 beschriebenen seitlichen Justier- und Einschiebebegrenzungsanschlag auch zum Ausstoßen der Platine nach Drehung des gesamten Einschiebe- und Positioniereinrichtung, zu verwenden.

Hierbei erfolgt die Drehung der Koordinatenpositioniervorrichtung mittels Drehtisch (vgl. 32, Drehung um 90 grd), in Übereinstimmung zur Einschiebeöffnung der Platine, die dann zur Ausstoßöffnung wird, deckungsgleich in Fluchtlinie zu einer Schienen geführten Einschiebevorrichtung in einer seitlich des Drehtisches bereit gestellten Stapel- Box (vgl. Box in 21d), in die die Platinen dann beim Ausstoßvorgang jeweils eingeschoben sind, wobei die Höhensverstellung der Box zur Weiterschiebung der nächsten Einschiebelage, z.B. durch Verfahrtisch nach 21d erfolgt sowie in der Box übereinander vorgesehene Einschiebeführungen zur Aufnahme der bestückten Platinen vorgesehen sind.
Die Einschiebebreite der Box, ist dann durch einfache Seitenwandverstellung über Gewindestangen, bzw. Abstandsbolzen an jede beliebige Platinenbreite anpassbar.
Rastaufnehmer ( 34b) an Positioniervorrichtung der Einschiebeschienen fest angeordneter Steckaufnehmer, an den in wahlweiser Lange (OPTION) und Schlitzbreite ausgeführte Schienenteile zur Platinenführung LPST eingesteckt werden können.
β1, β2 diverse Zentrierwinkel an den Ansätzen der Einschiebeöffnungen zur besseren Zentrierung der Platinen.
Aus Gründen des unmittelbaren Zusammenhanges sind nachfolgend 39 bis 91a,b beschrieben: zu 39 zeigt
die vorzugsweise Verwendung der Erfindung für eine automatische Zufuhrung von Platten oder Schildern, oder Leiterplatten, zur bevorzugten koordinatengemäßer. Positioniereinrichtung; mit verbindungsmöglichkeit zu einem Plattenstapler nach ebenfalls automatischem Ausstoß der Platinen: Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind z.B.: Laserbeschrifter zur Schilderbeschriftung, wobei in weiterer Alternative, der koordinatengemäße Plattenvorschub durch seine schnelle verkanntungsfreie Bewegung der Platten, auch mit fest positionierten Laserstrahlen, ohne Galvos, die Beschriftung vornehmen kann (vgl. Einsatz von Spiralnutspindeln). Weiters kann dann über Strahlteiler der feststehende Laserstrahl als feststehender Mehrfachstrahl verwendet sein, wobei unter jedem dieser Mehrfachstrahlen dann ein solcher Koortinatenvorschub eines parallel arbeitenden Mehrfach-Schilderbeschrifters, angeordnet ist.
Auf durch beidseitigen Antrieb (Drehwelle rechts, Drehwelle links) geführten Bandzügen, deren Synchronlauf z.B. ebenfalls durch das beschriebene Verfahren durch Messung der Bandzugkraft über eine entsprechende Schwingungseinkopplung vorgenommen ist, erfolgt der Transport der Platinen zur Einschiebestelle des vorangehend beschriebenen Koordinatenvorschubes der Platinen (vgl. auch OPTION2, Förderbandanschluβ in 32) .
Der durch beidseitige Auftrennung des Antriebes, zumindest an der Einschiebestelle des Koordinatenrorschubes, vorgesehene freie Mittelstreifen des Förderbandes, ist für den Einbau eines in Förderrichtung sich bewegenden Linearantriebes bevorzugt verwendet, z. B. durch Spindeltrieb (39, 40, 41a) oder durch bereits mehrfach verwendeten Riementrieb nach 41b. Zweck: Durch den Linearantrieb (z.B. an Riemen befestigt) ist eine Einschiebezwicke (RANS) gegen die Platinenseite so bewegt, daß sie ein Platinenteil Einschieben, und in alternativer Options-Ausführung auch wieder Rausziehen kann, und nach Absenken des Förderbandes an ein unteres Band weiterleiten kann. Die Rastzwicke kann hierbei entweder durch Anschlagsbetätigung oder durch elektromagetische Betätigung gesteuert sein.
Als Alternative dazu ist jedoch die bereits erläuterte Drehtischversion dahingehend bevorzugt verwendet, daß anstelle der Rastzwicke nur ein Einschiebeanschlag bewegt ist, da die Platine nach Drehen des Koordinatenvorschubes im rechten Winkel zur Einschieberichtung ausgestoßen und gestappelt wird, daher die Rausziehfunktion der Rastzwicke für diese alternative Variante entfallen kann.
40 zeigt eine Alternative mit ortsfest getrieber Hülse und linar bewegter Gewindestange (drehend an RANS gelagert).
91a zeigt eine weitere Alternative zur Unterbrechung des Förderbandes, wenn anstelle bevorzugten Riementriebes eine Schiebestange die Platinen einschiebt.
zu 35: zeigt eine Schaltungsvariante bei der der DSP über eine digitale Bufferschaltung die Schwingamplitude des Abtaststiftes bevorzugten Längen-, oder Abtast-, oder Kodierlesesystems durch Frequenz einstellt, weiters über eine Stromauskopplung (vgl. Meßwiderstand RM und Flash-Wandler) die eingespeiste Amplitude nach dem tatsächlichen Stromanstieg in der Spule rückliest, zum Zwecke der Durchführung vorangehend beschriebener Verfahren.
zu 36:
VM1, VM2, VM3 jeweils als rotierende Exzenter (vgl. EXmin, Exmax) ausgebildete Mitnehmer bevorzugter Spiralnutpsindel, wobei durch Winkelversetzung von jeweils 120 grd der ansonsten für alle drei Mitnehmer MN identischen Exzenter, eine Welligkeit der eingekoppelten Vibrationsmeß-Schwingung erzeugt ist, weiters siehe vorangehender Teil der Beschreibung.
zu 35: siehe vorangehender Teil der Beschreibung; WEITERS:
In weiterer vorzugsweiser Ausbildung erfolgt die Kodierabtastung zum Abtasten eines Kodes, unter Verwendung von vozugsweise nur einer Spur mit zugshörigem Abtaststift (vgl. dazu auch 42a,b,c), wobei in dieser Kodierung dann ein Datensignal zusammen mit dem zugehörigen Clocksignal enthalten ist. Zum Zwecke der Abtastung ist dann die Aufstellfläche des Behälters rotierend gemacht.
Weitere Varianten dieser Abtastung sind:
vgl. 43 Um jede beliebige Behälterform abzutasten, ist die Variante nach 43a,b,c,d gewählt. Hierbei ist als Linearvorschub des Abtaststiftes (Stift mit LM-Sensor) der bevorzugte Riementrieb 960 gewählt, wobei zwei solche Abtaststifte spiegelbildlich gegenüberliegend am Riemenband angeordnet sind, und ein erstes System (LM-Sensor) über einen Abtastschlitz ASL an der Behälter-Stellfläche ASTBH, die Unterseite des Behälters BH linear abtastet, sowie das gegenüberliegend darunterliegende Abtastsystem (LM-Ref) eine weitere Linealkodierung (ReferenzLIN) in ebenfalls bevorzugter Weise abtastet. Mit dieser Linealkodierung ist dann synchron, durch fixe Verbindung der beiden Abtastsysteme zueinander, die Bewegung des Abtaststiftes, welcher den Behälter abtastet, mit vermessen. Diese Variante ist jedoch rein optional und nur bei Erfordernis weiterer Ausbaumöglichkeiten der Erfindung verwendet, denn wie nachfolgend zu 92 a,b,c noch gezeigt ist, kann die Ermittlung, der vom linear, oder radial, oder sonst irgendwie (gekrümmt, etc.) bewegten Kodelesestift jeweils zurückgelegten Wegstrecke, relativ zum für die Kodierung eines Gegenstandes benutzten Weges, unmittelbar über die Kodierung bestimmt werden.
Hierbei ist das im kodierten seriellen Datensignal zum Datensignal implizit enthaltene Clocksignal zur inkrementalen Weiterschaltung der Längenmessung verwendet, wobei die Daten dann einerseits absolute Längenwerte zum Setzen von Anfangspositionen dieser inkrementalen Wegmessung beinhalten, und weiters, die absoluten Längenwerte unmittelbare Behälterkodierungen sind, oder im Datensignal durch Adressenzuordnung von den Längenkodierungen unterscheidbare Behälterkodierungen vorgesehen sind. Für diese Ausführung ist um allgemeinsten Schutz angesucht, unabhängig von der Verwendung des jeweiligen Abtastsystems, wobei z.B. auch eine optische Lesung des Codes über Reflexionsleseeinrichtungen, anstelle der Vibrationsstiftverwendung vorgenommen sein kann, etc.
Durch entsprechende Ausgestaltung der Stellfläche mit zu verschiedenen Größen ineinander in treppenartiger Abstufung verschachtelten Zentrierungen (vgl. groß, mittel klein, für Breite, bzw. Länge), können alle gängigen Behälterformen, auch rechteckige, verwendet sein, bzw. zur jeweiligen Abtastlinie des vibrierenden Lesestiftes zur Deckung gebracht werden.
Weitere alternative Ausführungsanwendungen sind:
eine Lagerstellfläche TBL in 43a,b,c,d, ist mit Passungsmulden versehen, wo die Behälter BH beispielsweise der Breite nach eingeschoben sind, um möglichst viele Behälter in einer Mulde hintereinander unterzubringen sowie durch bevorzugtes System jeweils gemeinsam abzutasten ASL, wobei für jede zu den anderen Passungsmulden jeweils parallel zueinander verlufenden Passungsmulde, ein in Richtung der Mulde, oder auch in die Mulde kreuzender Richtung, verlaufender Abtastschlitz mit aus dem Schlitz herausragenden Stift vorgesehen ist. Aus der Frontseite ist dann für jede Muldenreihe eine numerische Anzeige ZIAZ vorgesehen, die nach Eingabe einer an das Abtastsystem (z.B. über RS232) angeschlossenen Datenbank und nach Lesen aller Kodierungen, entsprechend absolut kodierten Längenwerten, die jeweils einer Behälterkodierung entsprechen, diejenigen Anzeigen an der Frontplatte zu den entsprechenden Passungsmulden aufleuchten läßt, in die die Behälter mit übereinstimmenden Datenbankdaten, abgestellt sind, wobei die Zuordnung von gelesenem Kode eines Behälters und jeweiliger Platzierung, über das zweite (LM-Ref), zusammen mit dem ersten (LM-Sensr) Abtastsystem gelesenen Abtastsystem erfolgt, bzw, dessen ortsfest angeordneten Wegaufnahmekodierungsmaßstab (LM-Ref).
Um die Anzeigen einfach zu gestalten, reicht in der Regel eine ein bis zweistellige numerische Anzeige je Stellmulde. Sind jeweils mehrere Behälter in der gleichen Mulde jeweils gleichzeitig betroffen, dann leuchtet zuerst die Ziffer des naheliegenden, dann die Ziffer des weiter entfernteren (hinteren) Behälters, u.s.w.
Da während der Entnahme eines Behälters die Lageerfassung der Behälter durch betreffende Längenmeßsysteme ständig aktualisiert sind, kann eine Behälterreihe während der Entnahme innerhalb der Passungsmulde, oder auch vor der Entnahme, beliebig verschoben werden; die Datenbank hat immer den aktuellen Ort eines Behälters aktualisiert abgespeichert.
Die zu 93a,b,c,d,e dargestellten Ausführungsvarianten sind zu folgenden Zwecken verwendet, unabhängig von der Verwendung des jeweiligen Abtastsystems, wobei z.B. auch eine optische Lesung des Codes über Reflexionsleseeinrichtungen, anstelle der Vibrationsstiftverwendung vorgenommen sein kann, etc.
ergänzend zu 43a,b:
Die dargestellte Anordnung ist bevorzugt zum Lesen der Behälterkodierungen an ortsfesten einzelnen Stellflächen (mit Datenbankanschluß RS2232), z.B. beim Beschicken eines Bestückungstisches, verwendet (ASTBH mit Gehäuse).
MOTO Antriebsmotor des als Linearvorschubes verwendeten Riementriebes 960,
Riemenscheibe......für Keilriemen
Versorgungsspanung des Abtastsystems inklusive serieller Datenübertragung, erfolgt wieder durch galvanische Trennung der Antriebe mit Kontaktierung durch Stahlband als Riementrieb oder längs des Riemens fixierter (z.B.) aufgeklebter Leitungsführung, die über Schleifkontakte abgegriffen ist oder flexibler Leitung an Steuereinheit angeschlossen ist. Weiters können die Abtaststiftanordnungen (LM-Sensor, LM-Ref) wiederum serielle Schnittstellen zu weiteren Vernetzung enthalten).
ergänzend zu 43c,d
Die dargestellte Anordnung ist bevorzugt zum Lagern von Behälterkodierungen an hiefür vorgesehenen Stellflächen TPL mit Versenkungspassung VSRL verwendet.
ergänzend zu 43e :
Die dargestellte Anordnung ist bevorzugt zum Aufstellen von Behältern zu Betückungstischen verwendet, wobei die Aufstellfläche BSTBL dann zu jedem Behälter eine optische Anzeige LEDl......LED3 aufweist, die der Arbeitskraft anzeigt, aus welchem Behälter ein Bauteil jeweils zu entnehmen ist (über RS232-Verbindung der Stellfläche). In dieser Variante ist nur ein quer (senkrecht) zu den Stellplätzen der Behälter linear bewegtes Abtastsystem ASL(Stift) erforderlich. Diese Vorrichtung ermöglicht einerseits die Unverwechselbarkeit der Behälter, andererseits den gleichen Vorteil, wie man es von der Benutzung von durch LEDs unmittelbar markierten Behältern (umständlicher und teurer) kennt. Der weitere Vorteil der Anordnung wird deutlich, wenn die Behälter anstelle einer Reliefkodierung (Bohrung, Gravierung, Laserbeschriftung, etc.) mit einer einfachen Folienkodierung an der Unterseite beklebt sind (vgl. dazu 42c ).
zu 42a,b,c:
zeigt das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Verwendung einer Modulo-2 Kodierung für die Kodierung absoluter Längenwerte für Längenmeßanwendung oder auch verwendeten Behälterkodierungen.
Wie bekannt ist die Modulo-2-Kodierung (Modulo-2-Code) aus der Exklusiv-Oder-, bzw. alternativ exklusiv NOR-, Funktion von Datensignal (ideale Daten) und zugehörigem Taktsignal (idealer Takt) erzeugt, wodurch bei jedem Flankenwechsel des Datensignals ein Phasensprung es Modulo-2-Signals um 180 grd erfolgt, der entsprehend seiner Polarität empfangsseitig ausgewertet ist (vgl. np, pp schalten RS-Flip Flop zum Erhalten der Daten am Ausgang Q-Out-Data), um die Daten wieder herzustellen, wobei dann aus einer Exklusiv-Oder-, bzw. Exklusiv-NOR -Funktion von derartig dekodierten Daten (Q-Out-Date) und Modulo-2-Code, das den Daten zugehörige Taktsingal wieder hergestellt ist (Decoded CLOCK), welches wie breits obenstehend angegeben, zur Inkrementierung des durch die Daten der Modulo-2-Signalkodierung erhaltenen absoluten Längenpositionen in bevorzugter Anwendung ausgenutzt wird.
42 b: veranschaulicht die Abtrennung des zu regelmäßig sich wiederholenden Datenblöcken, in alternierend abwechselnd kodiertem Kennzustand vorgesehenen Synchronbits S, (bzw. negiert !S), das durch Exklusiv-Oder-Funktion von Synchronbit eines Datenblockes und Synchronbit des jeweils nächsten Datenblockes abgetrennt ist und dieses bekannte Verfahren einerseits den Latchpuls zur Übernahme eines seriell abgetrennten Datenblockes abtrennt und andererseits zur Fehlersicherung verwendet ist, wenn die Zeitabstände wegen sich falsch wiederholender Datenblöcke, zwischen den Synchronbitabtrennungen zu kurz ausfallen.
42.c zeigt dann eine Alternative zur Materialkodierung (MDA, MDB.........MDG) der bevorzugten Modulo-2-Kodierung, mit Verwendung einer auf selbstklebender Unterlage angelieferten Abzugsfolie, in welcher die Kodierelemente als Ausstanzungen vorhanden sind. Gelesen sind diese Kodierungen dann wieder durch den Vibrationsstift, wobei das an den Folienstellen unterschiedliche Aufklopfgeräusch des Stiftes in Relation zum Klebeuntergrund (z.B. Unterseite eines Materialbehälters) als gelesene Information ausgewertet ist. Erforderlichenfalls kann das Frequenz Spektrum der Behälterunterseite noch gelernt werden, z.B. an der Aufstellfläche nach 43a,b an für alle Kodierungen jeweils gleichen Musterstellen. Als Geräuschfilter ist dann wiederum ein digitales Filter in einem Signalprozessor bevorzugt verwendet, was durch Lernvorgang besonders gut abzugleichen ist. Weiters bietet der Signalprozessor gute Möglichkeiten die durch Blockwiederholung des Modulo-2 Verfahrens hohe Code Redundanz zur absoluten Fehlerkorrektur bei evtl. auftretenden Fehlern zu nutzen. Weiters können natürlich die vorangehend beschriebenen Erkennungsverfahren optional genutzt werden (vgl. 20, DPF1...DPFr). Es ist evident daß sich bevorzugtes Erkennungsverfahren gerade dort besonders gut eignet, wo wegen Schmutzablagerung optische Systeme weniger gut taugen.
Weitere Angaben zu
92a: wie aus dem Impulsdiagramm gut ersehen werden kann, ist es leicht möglich, jeweils vorhandene Einfach- oder Doppelimpulse der Modulo-2-Kodierung zur Empfangssynchronisation bei der Abtastung zur Nachregelung des Abtastzeitwertes zur jeweiligen Erkennung von Doppelimpulsen zu verwenden, daher ist das Verfahren unabhängig von der Verfahrgeschwindigkeit der Längenmaßstabsabtastung.
39: Die zu nach erfindungsgemäßem Berührungsverfahren verwendeten Justierschieber (BL-links, rechts) sind erforderlichenfalls auch zur Einschiebejustierung in die Box zum Stapel dec Platinen bei der Platinenausgabe ebenfalls verwendet.
Als NullpunktwinkeImeßsystem ist dann die genaue Feststellung einer bestimmten Winkelposition maßgebend, was z.B. durch das absolut verschmutzungssichere akustische Längenmeßsystem erfolgen kann. In Verbindung mit diesen Komponenten ist also ein zuverlässiger und schneller Schrittmotorantrieb realisiert, wobei der Singalprozessor zusätzlich zur Erzeugung des Ansteuersignals für die Spulen des Schrittmotors, die Auswertung des Schwingungssignales, weiters die Schrittkorrektur, und auch noch die komplette Regelung des Motors vornimmt.
Weiters können auch noch die zuvor beschriebenen zahlreichen Vorschläge für eine permanente Eineichung über Lernverfahren bei der Softwareerstellung des Signalprozessors beherzigt werden.
Hierbei detektiert der Signalprozessor zunächst zu jedem festgestellten Phasen(über)spung zwischen Erzeugertakt und vom Schwingungssensor gelieferten Sensortakt des Schwingungsgeräusches, die hierbei unmittelbar zuvor aufgetretene Phasenlage zwischen Erzeugertakt und Schwingungsgeräusch, bevor der Phasensprung während zunehmender Beschleunigung oder zunehmender Verzögerung des Motors auf getreten ist, und klassifiziert diesen Wert bei Auftreten des Phasensprunges als jeweils gültiges Limit, so daß die weitere Regelung wieder durch bevorzugte Phasenmessung erfolgen kann, je nachdem welche Massenträgheit der Schrittmotorantrieb auf Grund seiner gewichtsmäßigen Belastung gerade auf weist.
Es ist evident, daß sich das bevorzugte Verfahren in jede Art von inkrementalen Regelverfahren gut einbinden läßt.
Weiters muß festgestellt werden, daß beschriebene Schrittmotoranwendung lediglich ein Spezialfall ist, bei dem als federnde Anschläge nach dem zuvor beschriebenen Anschlagsbegriff, die Anschläge durch magnetisches Kraftfeld in federndem Abstand zueinander, innerhalb dem sich die Feldlinien des magnetischen Kraftfeldes in spürbarer Kraftwirkung der betroffenen Anschlagsteile berühren, ihre Anschlagswirkung ausüben. Das betreffende Magnetfeld ist also kein eigenes Sensorfeld, sondern unmittelbarer Bestandteil der sich durch magnetisches Kraftfeld quasi berührenden Teile. Daher sind alle technischen Ausbildungsmöglichkeiten federnder Anschläge, also auch unter magnetischer Kraftwirkung eine federnde Kraft zueinander aufweisender Anschläge umfaßt. Das Beispiel des Schrittmotors zeigt einmal die unmittelbare Anwendungsmöglichkeit an einem elektromagnetischen Feld, und zum zweiten die Anwendungsmöglichkeit sowohl für als Zugfeder, wie als Druckfeder wirkendes magnetisches Feld zwischen den Anschlägen (vgl. Bremsen und Beschleunigen).
In weiterer bevorzugter Ausbildung ist noch eine besondere Nullpunktdetektierung der Winkelstellung des Schrittmotores vorgesehen, die einerseits eine exakte Nullpunktdedektierung mit der durch die Schrittzahl des Schrittmotors gegebenen Auflösung gestattet und andererseits innerhalb der erfindungsgemäßen Schaltung unter Verwendung eines Signalprozessors (DSP), keinen zusätzlichen Hardwareaufwand benötigt, also allein durch Software des DSP realisiert werden kann.
In vorzugsweiser Ausgestaltung dieser Variante ist, neben vielen anderen Unterbringungsmöglichkeiten des Mikrofones, die stirnseitige Präzisionsmontage innerhalb des Schrittmotorgehäuses, möglichst am äußeren Rand des Deckels, vorgesehen, z.B. in ein Passloch eingepreßt oder eingeklebt.
Die Definition des Eichpunktes, bzw. der Nullage des Schrittmotores erfolgt dann zu dieser Stelle, an der sich am Mikrofon ein Maximum oder Minimum der Frequenz des aufgefangenen Schalles, welcher von den Spulen durch elektromagnetische Vibrationswirkung erzeugt ist, ergibt. Hierbei ist es völlig egal von wo der gegebenenfalls aus mehreren Schallquellen zusammengesetzte Schall tatsächlich ausgetrahlt ist, da die Maximum oder Minimumstelle der Frequenz zu beliebigem Winkel des Schrittmotors auftreten darf, die Offsetjustierung erfolgt dann einfach Software mäßig. Auch ist es möglich mehrere Mikrofone zur Ortung mehrere Nullpunkte zu verwenden, weiters Maximum/Minimum-Abfrage zu koppeln, u.s.w.
Um die Auswertung zu erleichtern, ist für die eschriebene Dopplereffektauswertung eine konstante Frequenz als Einspeiseschwingung bevorzugt. Diese kann entweder durch konstante Schrittzahl während des Aufsuchens der Eichkalibrierung erzeugt sein, oder als höher frequente Schwingung einem Spulenstromstoß einfach überlagert sein.
Die Gestaltung der akustischen Schwingung kann erforderlichenfalls durch Materialwahl der an der Geräuschbildung beteiligten Teile gewählt werden.
Weiters kann das Schrittmotorgehäuse nach außen hin geräuschdämmend gekapselt sein, was jedoch belanglos ist, wenn der DSP eine entsprechend sorgfältige Filterung der Frequenz durchführt, wobei für die Registrierung des Dopplereffektes die Freuquenzänderung in einem schmalbandigen Bereich bei geeichter Geschwindigkeit, bzw. Drehzahl des Motors erfolgen kann.
Eine weitere Anwendung ist, den Schrittmotor nur als Winkelgeber zu verwenden, wobei der Schrittmotor ein Kleinleistungsmotor sein kann, und der eigentliche Antrieb über einen billigen Gleichstromleistungsmotor (z.B. Scheibenwischermotor) vorgenommen ist, wobei dann beide Motorantriebe auf einer gemeinsamen, oder mit einem Verbindungsstück entsprechend gekuppelten Welle, sitzen. Die Synchronisation des Schrittmotorerzeugertaktes mit der Verdrehung des Leistungsmotors (belibieger Art) ist dann durch bevorzugte Geräuschauswertung vorgenommen, wobei zusätzlich zur Phasenmessung für die Synchronisation im Feinregelbereich, eine Messung des Frequenz Spektrums im Grobregelbereich vorgenommen sein kann. Im Stillstand des Leistungsmotors kann dannn der Schrittmotor bereits elektronisch rund laufen, wobei an der Stelle, wo die Einrastung vorhanden ist, die Geräuschentwicklung unterschiedlich ist. Durch Änderungsdetektierung kann dann diese Einraststelle festgestellt und entsprechend der Drehrichtung des Leistungsantriebes, die Synchronisation des Schrittmotores durchgeführt werden. Die Schrittzahl im eingerasteten Zustand des Schrittmotors entspricht dann dem Drehwinkel des Antriebes.
Somit es also möglich, einen Schrittmotor nur mit Zusatz eines Mikrofones und eines als Steuerprozessor verwendeten low-cost-Signalprozessors (z.B. in 1-Chip-Version), sowohl in seiner Nullposition exakt zu eichen, mit beliebiger Zuordnung zu jeder weiteren Position durch Schrittzahloffset, als auch mit Höchstgeschwindigkeit noch sicher synchron zur eingeprägten Schrittzahl laufen zu lassen.

Claims

Verfahren zur Auswertung einer unmittelbaren Berührung zwischen zwei Flächen von Masseteilen (101, 200; 2S, KE; 504, n), wobei: a) einem (101; 2S; 504) der Masseteile eine Erregerschwingung eingespeist wird, und b) die eingespeiste Erregerschwingung entsprechend der unmittelbaren Berührung der Flächen beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass c) die Erregerschwingung zum Zwecke der Auswertung eingespeist wird; d) der durch die Erregerschwingung erzeugte Schall mittels eines Schallwandlers gemessen wird, und e) die durch die unmittelbare Berührung der Flächen verursachte Modulation des erhaltenen Schallsignals in einer Auswerteeinrichtung zur Bestimmung einer Berührungsegenschaft ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung durch Vergleich der Erregerschwingung mit dem gemessenen Schall vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung anhand einer Amplitudenmassung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung anhand einer Phasenmessung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung anhand einer durch die Resonanzeigenschaften der Masseteile bewirkten Veränderung des Schalls erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Schalls an einer anderen Stelle erfolgt als die Einkopplung der Erregerschwingung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerschwingung durch die Berührung der Masseteile erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Schalls der Erregerschwingung durch örtliche und/oder gefilterte Auskopplung einer sich über die Masseteile fortpflanzenden Schwingung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Relativbewegung zwischen den Flächen der Masseteile durch Einspeisung der Erregerschwingung in einen elektrischen Antrieb erzeugt wird, wobei die Erregerschwingung durch Überlagerung eines elektrischen Antriebssignals mit einem Referenzsignal erregt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerschwingung durch ein in einen kombinierten Schwingungserreger/Schallwandler eingespeistes Signal er regt wird und der Schall über den eine Umkehrfunktion des Schwingungserregers bildenden Schallwandler gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis , dadurch gekennzeichnet, dass der Schall an zwei verschiedenen Abstrahl- oder Koppelstellen gemessen und zur Auswertung herangezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerschwingung an deren Einspeisestelle gemessen oder abgegriffen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Erregerschwingungen mit unterschiedlichen Frequenzen erregt und der Schall an unterschiedlichen Stellen gemessen und gefiltert wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Schalls durch Auskopplung mehanischer Schwingungen mittels eines die Körperschwingung des betreffenden Masseteils unmittelbar messenden Sensors (LM) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Messung von Druckkräften zwischen den Berührungsflächen verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Messung einer federnden Deformation zwischen den Berührungsteilen verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Messung der Reibungskraft zwischen sich bewegenden Teilen verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichlauf mehrerer Spindeln jeweils über die Messung der Andruckkraft eines durch ein Gewinde oder eine Spirale angetriebenen Teils geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Positionierung von steuerbaren Robotergreifarmen verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerschwingung einem Greifer eines IC-Bestückungsautomaten zugeführt wird, der über die Berührungsmessung die Haltekraft des ICs bestimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerschwingung einem Greifer eines IC-Bestückungsautomaten zugeführt wird, der über die Berührngsmessung den eingerasteten Zustand des IC-Bauelements in Bestückungslöcher feststellt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für die Messung einer definierten Andruckskraft einer Messschneide oder Messfläche verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Abtastung einer Oberflächenrauhigkeit verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrauhigkeit einer durch die Oberflächenrauhigkeit kodierten Fläche abgetastet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Messung des Schlupfes an einem Schrittmotor verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrittmotor durch das Verfahren an der Schlupfgrenze gehalten wird, wobei durch das Verfahren eine Begrenzung der Schrittfrequenz auf den Wert erfolgt, bei dem der Schrittmotor der eingeprägten Schrittfrequenz gerade noch folgen kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Anschlagregelung von Druckernadeln eines Nadeldruckers verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Nadeln zusätzlich zu ihrer Stoßbewegung mit einer Erregerschwingung überlagert werden, und dass b) die durch das Verfahren abgetasteten Gravurspuren der Nadel als Markierungen für bevorzugte Abstandsmessungen und/oder Längenmessungen verwendet werden.
Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass a) ein Laserstrahl in seiner Leistungsabgabe moduliert wird, b) das Absorptionsgeräusch des Lasers anhand des entstehenden Schalls gemessen wird, und c) die Amplitudenänderung, insbesondere die dadurch bewirkte Phasenverschiebung des Absorptionsgeräuschs in Relation zur Modulationsschwingung der Laserleistung bei seiner Abstrahlung, als Abtastkriterium für die Absorptionswirkung des Laserstrahls auf dem Absorptionsmaterial dient (z.B. Eindringtiefe, Materialabtragung u.s.w.).
Vorrichtung zur Auswertung einer Berührurg zwischen Masseteilen (101, 200; 2S, KE; 504, n), mit: a) einer Schwingungserzeugungseinrichtung (30, 40) zum Erzeugen eines Schwingungssignals; und b) einer Erregungseinrichtung zur Erregung einer dem Schwingungssignal entsprechenden mechanischen Erregerschwingung an einem (101; 2S; 504) der Masseteile, gekennzeichnet durch c) einen Schallwandler (M) zum Messen des durch die beeinflusste Erregerschwingung erzeugten Schalls; und d) eine Auswerteeinrichtung (30) zur Auswertung einer durch die Berührung verursachten Modulation des erhaltenen Schallsignals zur Bestimmung einer Berührungseigenschaft.
Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass als Schallwandler folgende Typen verwendet werden: – ein Erschütterungswandler (M), – ein Piezoschwinger, – ein induktiver Schwingungssensor, bei dem ein permeables Masseteil (KG) im magnetischen Kreis einer Messspule (TS1, TS2) schwingt, – ein induktiver Schwingungssensor, bei dem eine Spule in einem magnetischen Kreis mit festem Kern schwingt, – ein kapazitiver Schwingungssensor, und/oder – ein Sensor, bei dem eine Stromflussmessung über die Berührungsstelle mit oder ohne Bewertung der bei der Schwingung auftretenden Widerstandsänderung durchgeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung in der Auswerteeinrichtung (30) anhand einer in einer eine Relativbewegung zwischen den Flächen der Masseteile erzeugenden elektromagnetischen Antriebseinrichtung induzierten Spannung, einer durch die induzierte Spannung hervorgerufene Stromänderung oder einer Laststromänderung des Antriebs erfolgt (35b).
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall- oder Erschütterungswandler (M) eine Filtereinrichtung aufweist, mittels der ein Anschlagsgeräusch eines Berührungsanstoßes ausgefiltert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterung in der Filtereinrichtung anhand eines durch den Schallwandler (M) erzeugten elektrischen Signals erfolgt und/oder der Wandler (M) durch eine Dämpfungseinrichtung entkoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Schallwandler (M) nachgeschaltete Auswerteeinrichtung einen Demodulator zur Erzeugung einer Berührungsfunktion aufweist.