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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine automatisierte Presse zum
halbautomatischen Einbauen von Befestigern, wie etwa Nietmuttern und
Abstandselementen, bei einem Werkstück. Das Werkstück kann eine
Blechplatte sein, die zur Herstellung der Gehäuse oder Chassis elektrischer
Ausrüstungen verwendet wird. Normalerweise werden Löcher in das Blech
vorgestanzt, wo die Befestiger eingefügt werden müssen. Die Presse weist
eine Stanzeinheit auf, die ausgelegt ist, um die Befestiger zu erfassen und
die Befestiger in die vorgestanzten Löcher einzutreiben. Die Presse weist
eine Befestiger-Ausgabeeinheit zum Liefern der Befestiger an die Stanzeinheit
auf. Die Stanzeinheit wirkt mit einem Amboss oder einem Stempel
zusammen, auf dem das Blech aufgelegt wird. Der Stempel besitzt einen
federbelasteten Ausrichtungsstift. Der Bediener der Presse plaziert das Blech
derart, daß sich der federbelastete Stift durch ein vorgestanztes Loch
erstreckt. Die Stanzeinheit wird dann eingeschaltet, wodurch sie einen
Befestiger erfaßt. Indem sie ihren Einfügungshub fortsetzt, gelangt die
Stanzeinheit mit dem erfaßten Befestiger in Eingriff mit dem federbelasteten Stift
und treibt den Stift in eine zurückgezogene Position, und der Befestiger
wird im Loch gesichert.
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Die obigen Ausführungen beziehen sich auf eine automatisierte
Befestigerpresse des Standes der Technik. Das US-Patent Nr. 3,452,418 liefert eine
detailliertere Beschreibung einer bekannten Presse dieses Typs.
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Es kommt vor, daß ein Befestiger nicht richtig im Werkstück eingesetzt ist.
Beispielsweise kann ein Befestiger der Stanzeinheit nicht richtig zugeführt
worden ist und daher nicht an Ort und Stelle ist, wenn die Stanzeinheit
eingeschaltet wird. Ein weiterer Fehlerzustand tritt auf, wenn ein
unpassender Befestiger, wie etwa einer, der die falsche Länge für die besondere
Operation aufweist, der Stanzeinheit zugeführt wird. Auch kann das Blech
oder das Werkstück nicht richtig positioniert worden sein, was den
Befestiger dazu führt, sein eigenes Loch entweder teilweise oder ganz zu
durchstechen. Sofern nicht der Bediener den Fehlerzustand visuell bemerkt,
würde dieser solange nicht offenbar werden, bis das Werkstück anschließend
für seinen beabsichtigten Zweck, wie etwa die Montage eines Gehäuses für
elektrische Ausrüstungen, benutzt würde. In diesem Zeitpunkt kann es sein,
daß das Werkstück, das bis dahin in seine eigene Konfiguration gebracht
worden ist, wegen der fehlenden, unrichtig plazierten oder falschen
Hardware, in seiner Gesamtheit verschrottet werden muß. Erfahrungsgemäß gelingt
es dem Bediener der Presse nicht, diese Fehlerzustände zu erkennen oder zu
bemerken. Der Bediener muß während einer kurzen Zeitperiode eine
Anzahl von sich wiederholenden Operationen durchführen und kann daher
die zum Erfassen eines Fehlers erforderliche Konzentration verlieren.
Weiter kann der Bediener ablenkt werden. Ein defektes Werkstück kann
eine beträchtliche Anzahl von Problemen hervorrufen, wenn man versucht,
eine komplexere Montage mit dem fehlerhaften Bauteil zu vollziehen. Der
tatsächliche Verlust kann sehr viel größer sein als nur das defekte Bauteil.
Obwohl dieses Problem beim Stande der Technik erkannt worden ist, ist bis
zur vorliegenden Erfindung keine adäquate Lösung entwickelt worden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die die Fehlerzustände
eines unrichtigen oder fehlenden Befestigereinbaus automatisch und ohne sich
auf Beobachtungen des Bedieners zu verlassen, erkennt. Die
Erkennungsvorrichtung nutzt die Linearverschiebung des federbelasteten Ausrichtungsstiftes
des Stempels, um korrekte oder fehlerhafte Betriebszustände festzustellen.
Im einzelnen ist der Stempel bei der vorliegenden Erfindung ein
rohrförmiges Element, bei dem sich der federbelastete Ausrichtungsstift von einem
Ende her erstreckt. Innerhalb des rohrförmigen Elementes ist ein
Linearverschiebungselement montiert und ragt aus dessen Ende gegenüber dem
Ausrichtungsstift vor, und es ist weiter zur Durchführung einer hin- und
hergehenden Bewegung entlang der Achse des Stempels installiert. Es ist eine
Einrichtung zum Übertragen der Bewegung des aufnehmenden Stiftes zum
Verschiebungselement hin vorgesehen. Bei der bevorzugten Ausführungsform
umfaßt das Verschiebungselement einen Stab, der gleitend innerhalb des
rohrförmigen Stempels gelagert ist. Der Stab steht in Kontakt mit dem
Ausrichtungsstift und bewegt sich daher in Abstimmung mit dem Stift. Ein
Sensor erfaßt die Position des Linearverschiebungselementes. Bei der
bevorzugten Ausführungsform kann der Sensor ein Ultraschallsensor oder ein
photoelektrischer Näherungssensor sein. Ein vom Sensor erzeugtes
elektrisches Signal wird dann verarbeitet um zu bestimmen, ob eine fehlerhafte
Operation stattgefunden hat. Falls ein Fehlerzustand erkannt wird, meldet
dies bei der bevorzugten Ausführungsform ein hörbarer/sichtbarer Alarm dem
Bediener und zusätzlich wird die Befestigerpresse abgestellt, so daß der
Bediener mit seiner Arbeit solange nicht fortfahren kann, bis der
Fehlerzustand identifiziert und korrigiert worden ist.
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Die vorliegende Erfindung löst also das mit dem Stande der Technik
verbundene Problem durch die automatische Erkennung eines Fehlerzustandes.
Die Fehlererkennung hängt nicht von den nicht ganz zuverlässigen, visuellen
Beobachtungen des Bedieners ab. Weiter kann der Bediener mit der
Erkennung des Fehlerzustandes die Presse solange nicht mehr betreiben, bis der
Fehler korrigiert ist. Die vorliegende Erfindung beseitigt also substantiell
das mit dem Stande der Technik verbundene Problem der Erzeugung von
defekten Werkstücken. Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform und die Ansprüche verdeutlicht.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer automatisierten
Befestigerpresse mit Fehlererkennung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 ist eine perspektivische Teilansicht der Erkennungsvorrichtung;
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Fig. 3 ist eine zerlegte, perspektivische Teilansicht der
Erkennungsvorrichtung;
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Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der Erkennungsvorrichtung und
veranschaulicht ihre Betriebsweise;
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Fig. 5 ist ein elektrisches Schaltbild der Signalverarbeitungs- und
Steuerschaltung, die bei einer Ausführungform der vorliegenden Erfindung
verwendet wird; und
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Fig. 6a und 6b zeigen ein Flußdiagramm, das die Funktion und den Betrieb der
Erkennungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beschreibt.
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen die
gleichen Teile in allen Darstellungen kennzeichnen, ist bei 10 eine
automatisierte Befestigerpresse dargestellt, welche die vorliegende Erfindung
verkörpert. Die Presse 10 umfaßt ein Gehäuse 12 für die hydraulische und
pneumatische Beschaltung, eine Befestiger-Speise- und Vorratseinheit 14, eine
elektrische Steuerkonsole 16, die einen Teil der Maschinensteuerung enthält,
und eine Stanzeinheit 18. Die Befestigerpresse 10 entspricht dem Typ, wie
er im US-Patent Nr. 3,452,418, dessen Offenbarung hier durch Bezugnahme
einbezogen ist, beschrieben und dargestellt ist. Eine kommerziell erhältliche
Befestigerpresse des im obigen US-Patent offenbarten Typs wird durch die
Firma Pemsetter unter der Bezeichnung PS500-Serie verkauft. Dieses Gerät
ist nur ein einzelnes Beispiel unter den kommerziell erhältlichen
Befestigerpressen,
bei der die vorliegende Erfindung Anwendung findet. Die
Funktion und die Betriebsweise von solchen automatisierten Befestigerpressen
sind gemäß dem Stande der Technik allgemein bekannt.
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Die Speise- und Vorratseinheit 14 umfaßt einen Speisetrichter 20, in
welchem sich die Befestiger befinden. Eine Führungsbahn 22 liefert die
Befestiger vom Speisetrichter 20 an eine Einlaßeinheit 24. Wie im
vorerwähnten US-Patent näher beschrieben ist, liefert die Einlaßeinheit 24 einen
Befestiger an die Stanzeinheit 18. Eine Stempeleinheit 26 ist am Gehäuse
12 unter der Stanzeinheit 18 montiert. Die Stempeleinheit 26 ist in den
Fig. 2 und 3 näher dargestellt. Die Einheit 26 umfaßt ein rohrförmiges
Element 28, das an einem Montageblock 30 befestigt ist. Ein
federbelasteter, rückziehbarer Stift 32 erstreckt sich von einem oberen Ende 34 des
rohrförmigen Elementes 28 aus. Wie in Fig. 4 dargestellt, drückt eine
Vorspannfeder 36 den Stift 32 in eine Position, die über das obere Ende 34
vorragt. Um einen Befestiger auf einem Werkstück zu installieren, wird das
Werkstück mit einem geeigneten vorgestanzten Loch auf der Stempeleinheit
26 plaziert, wobei sich der Stift 32 durch das vorgestanzte Loch erstreckt.
Fig. 4 zeigt ein Werkstück 38, das zum Einfügen eines Befestigers 40 in
ein vorgestanztes Loch in der richtigen Position plaziert ist.
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Innerhalb des rohrförmigen Elementes 28 gelagert und sich von einem
Bodenende 42 aus erstreckend befindet sich ein Linearverschiebungselement
44. Das Linearverschiebungselement 44 umfaßt einen Stab 46, der gleitbar
im rohrförmigen Element 28 für die darin ausgeführte Hin- und
Herbewegung entlang der zentralen Längsachse des Elementes 28 gelagert ist. Eine
Scheibe 48 ist am Stab 46 befestigt und besitzt eine ebene, reflektierende
Oberfläche 50. Unter der reflektierenden Oberfläche 50 befindet sich ein
reflektierendes Element 52, das eine reflektierende Oberfläche 54 besitzt.
Ein Näherungssensor 56 ist in Ausrichtung mit der reflektierenden
Oberfläche
54 angebracht, so daß ein vom Näherungssensor 56 geliefertes Signal
an die reflektierende Oberfläche 50 übertragen und ein Rucksignal von der
reflektierenden Oberfläche 50 empfangen werden kann. Der
Näherungssensor 56 kann ein Ultraschall- oder ein photoelektrischer Sensor sein, die
allgemein bekannt sind. Ein vom Näherungssensor 56 empfangenes Signal
ist für die Position des Verschiebungselementes 44 kennzeichnend. Wie
anschließend näher beschrieben wird, wird dieses Signal verarbeitet, um eine
Anzeige des Betriebszustandes der automatisierten Presse zu liefern, d.h.
darüber, ob sie korrekt arbeitet oder ob ein Fehlerzustand besteht, wie oben
beschrieben.
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Die Stempeleinheit 26 und das Verschiebungselement 44 sind in Fig. 3
näher dargestellt. Der Stift 32 weist einen ersten Abschnitt 33 und einen
zweiten Abschnitt 35 auf. Der erste Abschnitt 33 ragt über das Ende 34
des rohrförmigen Elementes 28 hinaus. Der zweite Abschnitt 35 ist im
Durchmesser größer als der erste Abschnitt 33, und er ist weiter im
Durchmesser größer als eine Öffnung 39, durch die sich der erste Abschnitt 33
erstreckt. Der zweite Abschnitt 35 weist eine ringförmige Oberfläche 37
auf, die mit der inneren Oberfläche (nicht dargestellt) des rohrförmigen
Elementes 28 in Berührung steht und die Öffnung 39 umgibt, um den Stift
32 innerhalb des Elementes 28 zu halten. Der Stab 46 weist eine Kappe
41 auf, die in Eingriff mit dem zweiten Abschnitt 35 steht. Der Stab 46
erstreckt sich durch einen hohlen, mit Gewinde versehenen Bolzen 47.
Eingeschlossen zwischen dem Bolzen 47 und der Kappe 41 befindet sich
eine Vorspannfeder 36. Im rohrförmigen Element 28 sind am unteren Ende
42 desselben innere Gewindezüge (nicht dargestellt) vorgesehen, und diese
Gewindezüge greifen in die äußeren Gewindezüge auf den Bolzen 47 ein,
um das Element 28 am Montageblock 30 zu sichern. Die Scheibe 48 weist
eine Nabe 49 auf, die durch eine Madenschraube am Stab 46 befestigt ist.
Wenngleich bei der bevorzugten Ausführungsform das
Linearverschiebungselement
44 und der Stift 32 getrennte Komponenten sind, können natürlich
auch alternative Ausführungsformen im Rahmen der vorliegenden Erfindung
in Betracht gezogen werden. Beispielsweise können der Stift 32 und das
Element 44 integral als eine einteilige Linearverschiebungsvorrichtung
ausgebildet sein, wobei ein vom rohrförmigen Element 28 vorstehendes Ende
innerhalb eines Loches im Werkstück 38 zu plazieren ist und ein
entgegengesetztes, vom Element 28 vorragendes Ende durch den Sensor 56 zu
erkennen ist.
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Zurückkommend auf Fig. 4 ist darin ein Steuerpaneel 58 dargestellt, welches
die elektronischen Komponenten zur Verarbeitung des vom Sensor 56
gelieferten Signals aufnimmt. Im Paneel 58 sind eine Anzahl von Sichtanzeigen
für den Bediener angebracht. Zunächst gibt es einen Hardware-Zähler 60,
der eine laufende Gesamtzahl der von der Presse eingebauten Anzahl der
Befestiger liefert. Eine Anzeige 62 liefert eine visuelle Darstellung der
Signaleinstellung zur Feststellung darüber, daß sich das Werkstück 38 an
seinem Platz befindet. Eine Mehrzahl von Leuchten 64 zeigt an, ob es
eine Versetzung des Werkstückes 38 gibt, oder ob es richtig positioniert ist.
Weiter ist bei 66 eine numerische Anzeige des Bereichs des erfaßten Signals
vorgesehen, das die richtige Positionierung des Werkstückes 38 anzeigt.
Insbesondere kann der Bediener die Werte auf der numerischen Anzeige 66
einstellen, und die drei Anzeigeleuchten 64 liefern eine visuelle Darstellung
darüber, ob sich das erfaßte Signal über, unter oder innerhalb des gewählten
Bereichs befindet. Die Anzeige 62 ist Teil eines herkömmlichen, bekannten
digitalen Meßrelais mit Anzeige, wie etwa die von der Firma Keyence
verkauften digitalen Meßrelais RV-41 und RV-42. Ein ähnliches Display
68, das Teil eines digitalen Meßrelais ist, ist vorgesehen, um Fehlerzustände
in bezug auf den Befestiger anzuzeigen. Eine numerische Anzeige 70 kann
vom Bediener auf denjenigen Bereich von Signalen eingestellt werden, die
vom Sensor 56 für einen besonderen Befestiger in einer besonderen
Befestigereinfügungsoperation
empfangen werden sollen. Eine Mehrzahl von
Anzeigeleuchten 72 liefert eine visuelle Darstellung darüber, ob sich das
erfaßte Signal über, unter oder innerhalb des Bereichs befindet. Auf der
Fläche des Steuerpaneels 58 befinden sich zusätzliche Anzeigeleuchten.
Leuchten 74 und 76 werden eingeschaltet, um einen "langen" oder einen
"kurzen" Fehlerzustand anzuzeigen, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben
wird. Eine Leuchte 78 wird eingeschaltet, wenn das Werkstück 38 nicht
ausgerichtet ist. Eine Leuchte 80 wird eingeschaltet, wenn kein
Fehlerzustand vorliegt und die Befestigerpresse korrekt arbeitet. Weiter ist auf
der Fläche des Steuerpaneels 58 ein Rücksetzknopf 82, dessen Funktion
anschließend näher beschrieben wird, sowie ein Ein-/Ausschalter 84
vorgesehen.
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Die Stanzeinheit 18 umfaßt einen Stanzsuchstift 86, der durch eine Feder 88
in eine vorragende Position gedrückt wird. Eine vom Stanzsuchstift 86
getragene Feder 90 weist Abschnitte auf, die auf einen Durchmesser
gekrümmt sind, der größer als der Durchmesser des Befestigers 40 ist, so daß
der Befestiger 40 ergriffen wird, wenn der Suchstift 86 in ihn eindringt.
Eine nähere Beschreibung der Stanzeinheit 18, die allgemein bekannt ist,
steht im US-Patent Nr. 3,452,418. Natürlich können bei der vorliegenden
Erfindung auch andere, allgemein bekannte Stanzeinheiten verwendet werden,
wie beispielsweise die Vakuumstanzeinheit, bei der der Befestiger ergriffen
und durch Vakuumeinrichtungen an der Stanzeinheit gehalten wird.
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Fig. 5 ist ein Schaltbild, das die bevorzugte Ausführungsform der
Signalverarbeitungs- und -steuerschaltung zeigt. Die elektrischen Verbindungen der
Verarbeitungs- und Steuerschaltung zur Befestigerpresse sind bei 92
dargestellt. Diese Verbindungen umfassen bei 94 und 96 ein Paar von
Anschlüssen an eine Stromversorgung von 110 Volt; bei 98 einen Gleichstromeingang
von 24 Volt an die Befestigerpresse; ein Paar von Fußschalterkontakten 100
und 102 zur Befestigerpresse; bei 104 ein Hochdruck-Eingangssignal von der
Befestigerpresse zur Steuerschaltung; und bei 106 einen Signaleingang zum
Hardware-Zähler der Befestigerpresse. Der Ein-/Aus-Versorgungsschalter 84
ist an ein Paar von Sicherungen 110 und 112 angeschlossen. Bei der
bevorzugten Ausführungsform ist die Sicherung 110 eine Sicherung für .5
Amp und 250 Volt, und die Sicherung 112 ist eine Sicherung für 3 Amp
und 250 Volt. Die 110-Volt-Spannungsleistung wird durch die Sicherung
110 an eine 24-Volt-Gleichstrom geregelte Leistungsversorgung 114 geliefert.
Die 110-Volt-Leistung wird ebenfalls durch die Sicherung 112 an die
Sensor-Verarbeitungs- und -steuerschaltung geliefert. Die Anschlüsse der 110-
Volt-Leistung an den verschiedenen Stellen in der Schaltung sind bei 1
wiedergegeben, mit dem neutralen Anschluß der Leistungsversorgung, wie bei
2 angegeben. Ein zweipoliges Relais 116 arbeitet als "nicht ausgerichtet"-
Relais, um anzuzeigen, ob das Werkstück 38 richtig für die Hardware-
Plazierung positioniert ist. Das Relais 116 der bevorzugten
Ausführungsform ist von der Firma Dayton erhältlich und hat die Modellbezeichnung
5X827E. Ein 24-Volt-Gleichstrom-Latching-Relais 118 arbeitet in
Verbindung mit der Anzeige eines "langen" Fehlerzustandes, wie anschließend
näher beschrieben wird; und ein 24-Volt-Gleichstrom-Latching-Relais 120
arbeit als Anzeiger eines "kurzen" Fehlerzustandes. Die Relais 118 und
120 der bevorzugten Ausführungsform sind von den Firmen Potter und
Brumfield erhältlich und haben die Modellbezeichnungen KUL-11D15D-24.
Ein drittes Relais 122 ist ein "Ein"-Verzögerungsrelais für 120 Volt, das bei
der bevorzugten Ausführungsform auf eine Verzögerung von 0,37 Sekunden
eingestellt wird. Das Relais 122 ist von der Firma Dayton erhältlich und
hat die Modellbezeichnung 6A852. Ein digitales Meßrelais 124 steht in
Verbindung mit der Ermittlung der richtigen Plazierung des Werkstückes 38.
Ein digitales Meßrelais 126 steht in Verbindung mit der Anzeige des
"kurzen" oder "langen" Fehlerzustandes. Die digitalen Meßrelais 124 und 126
sind Standardrelais und kommerziell von der Firma Keyence erhältlich und
haben die Modellbezeichnungen RV-41 und RV-42. Ein Fußschalteranschluß
ist mit 128 bezeichnet. Der Sensor 56 wird von der geregelten
Stromversorgung 114 mit einem Strom von 24 Volt gespeist, wie durch die bei 3
und 4 angezeigten Anschlüsse ersichtlich ist. Die Sensorausgabe, die eine
benutzte Spannung ist, wie an der Klemme 20 angezeigt, wird als Eingabe
an das digitale Meßrelais 126 und an das digitale Meßrelais 124 geliefert.
Ein Rückstellschalter 130 ist zwischen die geregelte Stormversorgung 114,
mit 24 Volt Gleichstromausgang, und die Rückstelleingänge zu den Relais
118 und 120 geschaltet, wie bei Klemme 6 angegeben. Die
Werkstückausrichtungs-Anzeigeleuchte 78 ist an das Relais 116 und an die negative
oder neutrale Klemme der Leistungsversorgung von 110 Volt angeschlossen.
Die "lange" Fehlerzustandsleuchte 74 ist an einen Ausgang des Relais 118
und außerdem an die negative oder neutrale Klemme der
Leistungsversorgung von 110 Volt angeschlossen. Die "kurze"
Fehlerzustands-Anzeigeleuchte 76 ist an den Ausgang des Relais 120 sowie an die negative oder
neutrale Klemme der Leistungsversorgung von 110 Volt angeschlossen. Die
Leuchte 80 der Anzeige des richtigen Betriebszustandes ist mit dem
Fußschalteranschluß 128 und der negativen oder neutralen Klemme der
Leistungsversorgung von 110 Volt verbunden.
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Das digitale Meßrelais 126 besitzt einen "kurzen" Signalausgang bei 22, der
einen Eingang zum Relais 122 bildet. Das "kurze" Ausgangssignal ist ein
Gleichstrom-Analogsignal mit 24 Volt. Das digitale Meßrelais 126 besitzt
einen "langen" Signalausgang bei 23, der auch einen Eingang zum Relais
122 bildet. Dieser ist ebenfalls ein Gleichstrom-Analogausgang mit 24 Volt.
Ein Ausgang bei 25 des digitalen Meßrelais 126 bildet einen Eingang zum
Zähler der Befestiger, wie durch die Klemme 106 angezeigt. Eine weitere
Eingabe an das Relais 126 ist das von der Klemme 102 gelieferte
Hochdrucksignal, wie bei 5 angegeben. Dieses Signal ist auch die Eingabe an
das Relais 122. Das digitale Meßrelais 124 besitzt einen Ausgang, wie bei
24 angegeben, der das Signal liefert, das anzeigt, ob das Werkstück 38
richtig ausgerichtet ist. Dies besagt, ob der Stift 32 im vorgestantzten Loch
im Werkstück 38 plaziert ist und sich durch dasselbe erstreckt, oder nicht.
Das vom Relais 124 gelieferte Ausgangssignal ist eine Eingabe an das
Relais 116.
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Das "Ein"-Verzögerungsrelais 122 besitzt bei 13 einen Ausgang, der an das
"lang"-Fehlerrelais 118 angeschlossen ist. Das Relais 122 besitzt bei 12
einen Ausgang, der an das "kurz"-Fehlerzustandsrelais 120 angeschlossen ist.
Ein Ausgang 9 des Relais 116 ist als Eingang an das Relais 118 geschaltet,
das bei 8 einen Ausgang besitzt, der als Eingang an das Relais 120
geschaltet ist. Das Relais 120 hat einen Ausgang 7, der bei 102 an den
Fußschalterkontakt für die Befestigerpresse angeschlossen ist.
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Nunmehr wird die Betriebsweise der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bei fehlendem Fehlerzustand einer vorhergehenden Operation plaziert der
Bediener das Werkstück 38, wobei sich der Stift 32 durch ein vorgestanztes
Loch erstreckt. Bei voll in das vorgestanzte Loch erstrecktem Stift 32
befindet sich das vom Sensor 56 gelieferte Signal, das die Eingabe zum
digitalen Meßrelais 124 bildet, innerhalb des richtigen, voreingestellten
Bereiches, was anzeigt, daß sich das Werkstück 38 an seinem Platz
befindet. Ein Ausgangssignal bei 24 aktiviert das Relais 116. Dieses schaltet
die Leuchte 80 ein, die anzeigt, daß sich das Werkstück 38 in der richtigen
Position für die Hardware-Plazierung befindet. Falls sich das Werkstück 38
nicht in der richtigen Position befindet, d.h., wenn es beispielsweise auf
dem Stift 32 liegt und somit die Verschiebung des Stiftes 32 nach unten
verursacht, befindet sich das vom Sensor 56 gelieferte Ausgangssignal, das
als Eingabe an das digitale Meßrelais 124 vorgesehen ist, außerhalb des
erlaubten Bereiches, so daß es bei 24 kein Ausgangssignal gibt. In diesem
Falle wird das Relais 116 ausgeschaltet, welches die Lampe 78 versorgt und
den Betrieb des Fußschalters sperrt.
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Wenn sich das Werkstück 38 in der richtigen Position befindet und die
vorhergehende Preßoperation nicht zu einem Fehlerzustand geführt hat, wird
vom Relais 116 durch die Relais 118 und 120 ein "vorwärts"-Signal an den
Fußschalter der Befestigerpresse, bei 102, übertragen. Diese elektrische
Durchgangsverbindung ermöglicht es der Presse, einen Befestiger einzufügen,
wenn der Bediener den Fußschalter betätigt.
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Wenn der Fußschalter betätigt worden ist, wird ein Hochdrucksignal, das
den Beginn der Operation anzeigt, als Eingabe an das Verzögerungsrelais
122 geliefert. Wie bereits angegeben, ist das Relais 122 so eingestellt, daß
es mit einer Verzögerung von etwa 0,37 Sekunden arbeitet. Diese
Verzögerung hat den Zweck sicherzustellen, daß das Relais 122 das "kurze"
oder "lange" Eingangssignal bei 22 bzw. 23 mit der angemessenen
Zeitperiode, nach Beginn der Preßoperation, überwacht. Mit anderen Worten
besteht die Aufgabe des Verzögerungsrelais darin, die Operation der
Fehlererkennung solange zu verzögern, bis die Stanzeinheit 18 mit Befestiger 40
bei ihrem Abwärtshub an eine Position gelangt ist, bei der das Auftreten
der Fehlererkennung vorgesehen ist.
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Die nachfolgende Diskussion nimmt einen "kurzen" Fehlerzustand an. Ein
"kurzer" Zustand kann auftreten, wenn eine fehlende Hardware vorliegt,
d.h., wenn der Speisetrichter 20 leer ist, so daß durch die Einlaßeinheit 24
kein Befestiger an die Stanzeinheit 18 geliefert wird. Ein "kurzer" Zustand
kann auch auftreten, wenn die Hardware von der Stanzeinheit 18 während
ihres Abwärtshubes herabfällt oder wenn ein Befestiger mit falscher Länge,
d.h. kürzer als erforderderlich, verwendet wird. Bei jedem beliebigen
Zustand dieser Szenarios von Fehlerzuständen wird der Stift 32 nicht über
den erforderlichen Abstand eingedrückt, und dementsprechend wandert das
Linearverschiebungselement 44 nicht über die erforderliche Distanz entlang
seiner Achse der Hin- und Herbewegung. Dies beeinflußt die Signalausgabe
des Sensors 56. Eine vom digitalen Meßrelais 126 gelieferte "kurze"
Signalausgabe erzeugt ein "kurz"-Signal bei 12, ausgegeben vom
Verzögerungsrelais 122, und bildet eine Eingabe zum Relais 120. Dies veranlaßt
das Relais 120, anzusprechen, die Alarmleuchte 76 einzuschalten und den
Ausgang des Relais 120, bei 7, von seinem Eingang, bei 8, zu trennen.
Dies unterbricht den Pfad des elektrischen Durchgangs zur Schalterklemme
102, so daß der anschließende Betrieb der Presse durch den Bediener
unmöglich gemacht wird. Der Bediener kann also nicht zum nächsten
vorgestanzten Loch im Werkstück 38 übergehen, ohne die Steuerschaltung
unter Benutzung des Rückstellschalters 130 erneut einzustellen. Diese
Sperrung des weiteren Betriebs liefert, zusammen mit der Alarmleuchte 76,
dem Bediener eine Anzeige eines Fehlerzustandes, der korrigiert werden
muß.
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Die nachfolgende Diskussion nimmt einen "langen" Fehlerzustand an. Ein
"langer" Fehlerzustand kann auftreten, wenn die Hardware die falsche Größe
besitzt, d.h., wenn sie zu lang ist oder wenn es einen Fehltreffer der
Stanzeinheit gibt, der verursacht, daß das Metall vom Werkstück 38,
zusammen mit dem Befestiger 40, in Berührung mit dem Stift 32 getrieben
wird. Wie zu erwarten ist, beeinflußt dieser Fehlerzustand ebenfalls das
Wandern des Stiftes 32 und dementsprechend die Position des
Linearverschiebungselementes 44 entlang seiner Achse der Hin- und Herbewegung.
Ein "lang"-Fehlerzustandssignal, ausgegeben vom Relais 126, bildet bei 23
die Eingabe zum Verzögerungsrelais 122. Mit Empfang eines "langen"
Fehlerzustandes am Relais 122 gibt es bei 13 eine Ausgabe, die die Eingabe
zum Relais 118 bildet. Das Signal läßt das Relais 118 einrasten, schaltet
die Alarmleuchte 74 ein und unterbricht den elektrischen Durchgang mit
Fußschalter 102, wodurch auch der Betrieb der Presse unmöglich gemacht
wird. Wiederum kann der Bediener nicht zu einer anschließenden Operation
übergehen, ohne die Sensorsteuerschaltung unter Benutzung des
Rücksetzschalters 130 erneut einzustellen.
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Bei seinem Betrieb ohne Auftreten eines Fehlers liefert das digitale
Meßrelais 126 bei 25 ein Signal, das die Eingabe zum Hardware-Zähler 106
bildet. Das Zählerdisplay 60 wird also eine Anzeige nur für Operationen
fehlerloser Hardware-Plazierungen liefern.
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Die Fig. 6A und 6B veranschaulichen in Form eines Flußdiagramms die
Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung. Zuerst schaltet der Bediener die
Befestigerpresse unter Einschalten des Leistungsschalters 84 ein. Dann
ermittelt der Bediener, ob das Werkstück 38 positioniert ist. Ist dies nicht
der Fall, wird das Werkstück 38 neu ausgerichtet. Falls das Werkstück 38
in seiner Position ist, betätigt der Bediener den Fußschalter. Als Antwort
auf die Bewegung des Stiftes 32, wandert das Linearverschiebungselement 44
nach unten. Der Sensor 56 liefert kontinuierlich ein Analogsignal an die
Steuerschaltung. Die Steuerschaltung analysiert das vom Sensor 56 erzeugte
Signal und vergleicht das Signal mit einem kalibrierten Standard. Wenn
sich das Signal innerhalb des kalibrierten Standards befindet, ist eine
korrekte Plazierung des Befestigers 40 im Werkstück 38 erfolgt. Der Zähler zählt
die Operation, und die Maschine ist für den nächsten Zyklus bereit. Falls
sich das vom Sensor gelieferte Signal nicht innerhalb des kalibrierten
Standards befindet, bedeutet dies, daß das Signal anzeigt, daß der Laufweg des
Verschiebungselementes 44 größer oder kleiner als der voreingestellte
Standard ist. Falls der Laufweg größer als der kalibrierte Standard ist, sperrt
die Steuerschaltung den Maschinenbetrieb, und die "lang"-Anzeigeleuchte
wird eingeschaltet. Der Bediener ermittelt dann, ob die Hardware zu lang
ist, oder ob das Teil falsch getroffen wurde. Nach Beseitigung des
Problems
stellt der Bediener die Steuerung in den Ausgangszustand zurück und
die Maschine ist für die nächste Operation bereit. Falls der Laufweg
kleiner als ein kalibrierter Standard ist, sperrt die Steuerung wiederum den
Maschinenbetrieb, und eine "kurz"-Anzeigeleuchte wird eingeschaltet. Der
Bediener prüft dann, ob die Hardware fehlt, die falsche Länge besitzt oder
falsch auf der Stanzeinheit 18 plaziert worden ist. Falls die Hardware
fehlt, stellt der Bediener die Steuerung der Maschine erneut ein und ist
dann bereit, ein erneutes Einfügen eines Befestigers in die gleiche Stelle zu
versuchen. Wenn mit dem Befestiger oder der Hardware etwas nicht in
Ordnung ist, können sie als Ausschuß behandelt werden. Die Steuerung
kann erneut eingestellt werden und die Maschine ist dann für das nächste
Teil bereit.
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Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß die vorliegende Erfindung
viele der Probleme löst, die mit den bekannten automatisierten
Befestigerpressen verbunden sind. Insbesondere erkennt sie automatisch, ob die
Presse richtig arbeitet oder ob es einen Fehlerzustand gibt. Mit der
Erkennung eines Fehlerzustandes wird die Presse für den weiteren Betrieb
gesperrt, was den Bediener zwingt, sich dem Fehlerzustand zuzuwenden und
die Maschine in den Ausgangszustand zurückzusetzen. Die vorliegende
Erfindung verringert also erheblich die Gefahr, daß ein defektes Werkstück
wegen des Fehlens oder der falschen Hardware auftritt.