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Das automatische Hineinstecken eines Teiles in eine Aufnahme muß kontrolliert
werden.
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Heutzutage erfolgt die Kontrolle dieses Vorgangs mittels Sensoren, die einerseits
das Sammeln einer Information über die von dem Werkzeug während des
Hineinsteckens entwickelte Kraft und andererseits das Sammeln einer Information über
die relative Verschiebung der auf diese Weise montierten Teile ermöglichen.
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Angesichts dieser Informationen wird ein Ineinanderstecken für gültig erklärt,
wenn die Einsteckkraft zwischen zwei Ausgangs- und Endrelativpositionen der
ineinanderzusteckenden Teile über einem vorgegeben Wert bleibt. Denn wenn
diese Voraussetzung nicht erfüllt ist, weil die Kraft im Laufe des Vorgangs
verlorengegangen ist, weil diese Kraft den vorgegebenen Wert, der einen
Schwellenwert bildet, nie erreicht hat, weil die eine oder die andere der Positionen nicht
erreicht wurde, usw., kann das Ineinanderstecken zu lose (mit Spiel) und daher
ein plötzliches Lösen der Teile möglich sein, kann es sein, daß das
Ineinanderstecken aufgrund eines Versatzes der ineinanderzusteckenden Teile nicht erfolgt
ist oder aufgrund einer Blockierung des einen Teils in dem anderen nicht beendet
worden ist, ehe eine Endposition erreicht wurde.
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Bei den derzeitigen Vorrichtungen umfaßt die in Verbindung mit diesen Sensoren
eingesetzte Einrichtung eine elektronische Verarbeitungseinheit zur
Signalverarbeitung, deren Parameter von dem Bediener festgelegt werden können. Man
hat festgestellt, daß die Anfangseinstellungen einer solchen Einrichtung, welche
die Spezifikationen des auszuführenden Ineinandersteckens wiedergeben, häufig
während des Gebrauchs geändert werden, um die Ausschußquote zu senken, die
von dem Bediener als zu hoch angesehen werden kann, und dies auf Kosten der
Anforderungen der Spezifikationen, so daß ein fehlerhaftes Ineinanderstecken
von der absichtlich verstellten elektronischen Einheit als gut deklariert wird.
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Die Erfassung der Informationen und deren Verarbeitung durch die logische
Einheit eines Automaten erfordert darüber hinaus, daß die von den Sensoren
ausgesandten Signale miteinander kompatibel und synchronisiert sind, wodurch die
Ausführung komplizierter wird. Um die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu
umgehen, hat die Erfindung eine zweckbestimmte Vorrichtung zum Ziel, bei der
bestimmte Parameter nicht in elektronische Größen umgewandelt werden, insbesondere
was den Wert des Schwellenwertes der Kraft angeht, der ständig
überschritten werden muß, damit das Ineinanderstecken für gültig erklärt wird. Daraus
ergibt sich eine einfachere Vorrichtung und eine zuverlässigere Durchführung.
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Zu diesem Zweck ist folglich ein Ziel der Erfindung eine Vorrichtung zum
automatischen Ineinanderstecken von zwei Teilen und zum Kontrollieren der korrekten
Ausführung dieses Ineinandersteckens, wobei die Vorrichtung ein Antriebsorgan,
ein Einsteckwerkzeug und einen zwischen diesen angeordneten Adapter umfaßt.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 umfaßt der Adapter:
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- zwei Teile, die entlang der Längsachse zwischen einer ersten Relativposition, in
der sie axial aneinander liegen und den ausgefahrenen Zustand des Adapters
festlegen, und einer zweiten Relativposition zueinander verschiebbar gelagert
sind, in der sie axial aneinander liegen und den eingefahrenen Zustand des
Adapters festlegen,
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- ein elastisches Organ, das zwischen diesen beiden Teilen gekoppelt ist und
dessen Wirkung dazu neigt, diese mit einer vorgegebenen Kraft in ihrer ersten
Relativposition zu halten,
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- einen ersten in den Adapter integrierten Sensor, der auf die Relativpositionen
der beiden Teile anspricht und ein Signal mit zwei Zuständen liefert, gemäß denen
die Teile des Adapters in ihrer einen oder ihrer anderen Relativposition sind,
sowie mindestens einen zweiten Sensor, der in den Adapter integriert ist, auf die
Position dieses letztgenannten relativ zu einem ortsfesten Anschlag am Hubende
anspricht und ein Signal mit zwei Zuständen liefert, gemäß denen er mit diesem
Anschlag am Hubende in Kontakt steht oder nicht, während die Vorrichtung ferner
eine Verarbeitungseinheit zur Verarbeitung der von den beiden Sensoren
gelieferten Signale hat, die am Ausgang ein Gültigkeitssignal über die Gültigkeit des
Ineinandersteckens bereitstellt, wenn die Signale der Sensoren gleichzeitig in
ihrem Zustand entsprechend der zweiten Position der beiden Teile des Adapters
bzw. dem Kontakt des zweiten Sensors mit dem Anschlag am Hubende sind.
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Die Vorrichtung der Erfindung überträgt an die Verarbeitungseinheit Signale, die
festgestellten oder nicht festgestellten Zuständen von Signalen entsprechen,
deren Intensität proportional zu einer veränderlichen Größe ist, wie z. B. zur
Einsteckkraft. Mittels des elastischen Organs, das der Adapter enthält, ist die Einsteckkraft
selbst ein für allemal konstruktionsbedingt festgelegt. Selbstverständlich
kann die Einsteckkraft unter vielen ausgewählt werden, indem man im Inneren
des Adapters selbst unterschiedliche Federn verwendet oder man die Feder auf
einstellbare Weise tariert. Dieses Eingreifen ist jedoch nicht für den Bediener
zugänglich, der für das Ineinanderstecken verantwortlich ist, sondern einfach für
einen Werksangehörigen, der dazu befugt ist, Einstellungen vorzunehmen.
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Vorteilhafterweise enthält die Vorrichtung einen dritten in den Adapter integrierten
Sensor, der auf die Position des Adapters im Verhältnis zum Beginn des
Einsteckvorgangs anspricht und ein Signal mit zwei Zuständen liefert, gemäß denen
er zu Beginn des Einsteckhubes mit einem Anschlag in Kontakt steht oder nicht.
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Durch das Vorhandensein dieses dritten Sensors kann (beispielsweise mittels
einer logischen Funktion UND) kontrolliert werden, ob die von den beiden anderen
Sensoren ausgesandten Signale tatsächlich einem Einsteckvorgang entsprechen.
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Darüber hinaus erzeugt die Verarbeitungseinheit ein zweites Ausgangssignal mit
zwei Zuständen, wobei einer dieser Zustände ab der Zustandsänderung des
Signals des ersten Sensors zu Beginn des Ineinandersteckens bis zur
Zustandsänderung des Signals des dritten Sensors nach dem Ausführen des
Ineinandersteckens während des Rückhubes des Antriebsorgans hergestellt wird, wobei
dieses Ausgangssignal in seinem anderen Zustand den Ruhezustand der
Vorrichtung anzeigt. Es ist nämlich erforderlich, daß ein den Betrieb der
Einsteckvorrichtung leitender Automat ständig über den Betriebszustand oder den
Ruhezustand dieser Vorrichtung informiert ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
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Es wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen zeigen:
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Fig. 1 eine axiale Schnittansicht durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
entlang der strichpunktieren Schnittebene I-I der Fig. 2,
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Fig. 2 eine transversale Schnittansicht durch diese Vorrichtung entlang der
strichpunktierten Schnittebene II-II der Fig. 3 mit einer schematischen
Darstellung der logischen Signalverarbeitungseinheit zur Verarbeitung
der von den verwendeten Sensoren ausgesandten Signale,
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Fig. 3 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung von oben,
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Fig. 4 ein Diagramm über den Zustand der von den Sensoren und der
Verarbeitungseinheit während eines normalen Ineinandersteckens
ausgesandten Signale.
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Die Vorrichtung der Erfindung umfaßt ein Einsteckwerkzeug 1, ein nicht gezeigtes
Antriebsorgan mit einer Nase 2 und einen Adapter D, der zwischen dem
Werkzeug 1 und der Nase 2 angeordnet ist und Mittel zum Ankoppeln an das
Werkzeug 1 und die Nase 2 aufweist, die denjenigen zum direkten Ankoppeln des
Werkzeuges 1 an diese Nase 2 entsprechen (eine Bohrung 1a zur Aufnahme des
Schaftes des Werkzeugs 1 und einen Schaft 2a zum Einfügen in die
entsprechende Bohrung der Nase 2).
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Der Adapter D umfaßt eine Hülse 3, in der ein Kolben 4 verschiebbar gelagert ist,
dessen eines Ende sich außerhalb der Hülse durch den Schaft 2a fortsetzt, wobei
dieser Kolben einen Flansch 5 hat, der auf zwei einander gegenüberliegenden
Schultern 6a und 6b im Inneren der Hülse 3 zur Anlage kommen kann, je
nachdem, ob sich der Adapter in seinem ausgefahrenen oder seinem eingefahrenen
Zustand befindet. Eine Feder 7, die im Inneren der Hülse 3 zwischen dieser
letztgenannten und dem Kolben 4 angeordnet ist, drückt den Flansch 5 mit einer
vorgegebenen Kraft in Anlage an die Schulter 6a.
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Der Kolben 4 setzt sich im Inneren der Hülse durch eine Stange 8 fort, deren
eines Ende 9 beispielsweise aus einem nichtmetallenen Material ist, wobei der
restliche Teil 10 der Stange aus Metall ist. Ein Radialsensor 11 ist an der Hülse 3
montiert, und sein Ende 11a steht mit der Stange 8 in Kontakt und befindet sich
gegenüber deren Ende 9, wenn der Adapter in seinem ausgefahrenen Zustand
ist, d. h. wenn die Feder 7 den Flansch 5 in Anlage an die Schulter 6a drückt.
Wenn die Feder 7 unter der Kraft, die durch das Antriebsorgan in Richtung A auf
den Kolben ausgeübt wird, zusammengedrückt wird, während das Werkzeug 1
auf eine Widerstandskraft stößt, kommt der Flansch 5 an der Schulter 6b der
Hülse 3 zur Anlage, und das Ende 11a des Sensors 11 befindet sich wenigstens
teilweise in Kontakt mit dem metallenen Teil 10 der Stange 8. Der Sensor bzw.
Detektor 11 sendet folglich ein Signal mit zwei verschiedenen Zuständen, je
nachdem, ob er sich gegenüber dem Material 9 oder dem Material 10 befindet.
Die erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung umfaßt ferner Mittel zum Erfassen der
Position der Hülse 3 in einem Bezugssystem, das beispielsweise mit dem
aufnehmenden Teil des von dem Werkzeug 1 bewegten Teiles verbunden ist. In dem
gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Bezugssystem das mit einem Anschlag 12
verbundene Bezugssystem, wobei die Detektionsmittel in Form von Zapfen 13
und 14 ausgebildet sind, die jeweils verschiebbar in einer Aufnahme 15 und 16
der Hülse 3 gelagert sind und mit einem ihrer Enden 13a in Richtung des
Anschlages 12 vorstehen. Jeder dieser Zapfen ist mit einem Sensor 17, 18
verbunden, der in der Hülse 3 integriert ist, um die Relativposition des entsprechenden
Zapfens relativ zur Hülse 3 zu erfassen.
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Jeder Zapfen, beispielsweise der Zapfen 13, umfaßt einen Kern 20, der mit einem
transversalen Stift 21 versehen ist, an dem zwei Hülsen 22 und 23 nacheinander
unter der Wirkung einer Feder 24 zur Anlage kommen werden, wobei die Feder
dazu neigt, den Zapfen 13 aus der Aufnahme 15, in der er verschiebbar gelagert
ist, vorstehen zu lassen. Die Detektoren 17 und 18 sind vom gleichen Typ wie der
Detektor 11. Diese sind Sensoren, die auf die metallene oder nichtmetallene
Beschaffenheit des Material ansprechen, mit dem sie in Kontakt stehen. Aus diesem
Grund hat jeder Zapfen einen Kern, der von einer z. B. metallenen Hülse 22 und
einer angrenzenden, beispielsweise nichtmetallenen Hülse 23 umgeben ist, wobei
die Detektoren 17 und 18 normalerweise mit dem nichtmetallenen Teil 23 des
entsprechenden Zapfens 13, 14 in Kontakt stehen, wenn dieser ohne
Behinderung aus seiner Aufnahme herausragt.
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Man nimmt an, daß die Detektoren 11, 17 und 18 am Ausgang ein Signal mit
niedrigem Pegel liefern, wenn sie sich gegenüber einem nichtmetallenen Material
befinden, und ein Signal mit hohem Pegel, wenn sie sich gegenüber einem
metallenen Material befinden. In dem Diagramm der Fig. 4 ist die Kurve 30 das Bild
des von dem Sensor 11 gelieferten Signals in Abhängigkeit der Zeit. Das gleiche
gilt für die Kurven 31 und 32, die die Bilder des jeweiligen Signals in Abhängigkeit
der Zeit sind, das von den Sensoren 17 bzw. 18 geliefert wird. Diese Signale sind
ständig am Eingang einer elektronischen Verarbeitungseinheit 25 vorhanden, die
beispielsweise mittels einer ersten logischen Einheit 26 ein erstes Ausgangssignal
der Einheit mit zwei Zuständen erzeugt, dessen Bild durch die Kurve 33 der Fig.
4 dargestellt ist. Eine zweite Verarbeitung kann an den von dem Sensor 11 und
dem Sensor 17 abgegebenen Signalen mittels einer logischen Schaltung 27
erfolgen, um ein zweites Signal am Ausgang der Einheit 25 zu liefern. Dieses zweite
Signal kann ferner im Inneren der Einheit 25 ein Freigabesignal bilden, das
gestattet, daß das erste Ausgangssignal 33 der Einheit 25 auf seinen hohen Pegel
übergeht.
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Zu Beginn des Einsteckvorgangs wird das einzusteckende Teil einem Widerstand
entgegen seinem Eindringen in das andere Teil ausgesetzt. Wenn dieser
Widerstand größer als der durch die Vorspannung der Feder 7 festgesetzte
Schwellenwert ist, drückt sich diese zusammen, und die Stange 8 des Kolbens 4 verschiebt
sich relativ zum Sensor 11. Diese Verschiebung erfolgt zum Zeitpunkt t1 der Fig.
4, und das Ausgangssignal 30 des Sensors 11 ändert den Zustand, um auf seinen
hohen Pegel überzugehen. Das Eindrücken kann dann beginnen, da ja der
Kolben 4 das Werkzeug 1 mittels des Flansches 5 mitnimmt, der auf der Schulter 6b
der Hülse 3 zur Anlage kommt. Zum Zeitpunkt t2, zu dem der Zapfen 13 mit dem
Anschlag 12 in Kontakt kommt, wechselt das Ausgangssignal des dazugehörigen
Sensors 17 den Zustand, wie dies durch die Kurve 31 dargestellt ist. Schließlich
erreicht auch der Zapfen 14 den Anschlag 12 (oder einen gleichwertigen
Anschlag, der mit dem Anschlag 12 und folglich mit dem beispielsweise weiblichen
Element verbunden ist, das durch Einstecken das männliche, von dem Organ 2
angetriebene Element aufnimmt), und das Ausgangssignal des dazugehörigen
Sensors 18 ändert den Zustand zum Zeitpunkt t3, wie dies durch die Kurve 32
angezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt sind die drei am Eingang der Einheit 25
vorhandenen Signale auf ihrem hohen Pegel, wodurch die Einheit 26 den Zustand
des ersten Ausgangssignals der Einheit 25 ändern kann, wie dies durch die Kurve
33 der Fig. 4 dargestellt ist. Diese Zustandsänderung bildet die Information,
gemäß der man sicher ist, daß das Ineinanderstecken korrekt ausgeführt wurde. Sie
wird an eine logische Auswerteeinrichtung, wie beispielsweise einen Automaten,
übertragen. Der Übergang des Signals 32 auf dessen hohen Pegel bildet ferner
ein Signal hinsichtlich des Hubendes des Einsteckwerkzeugs und der Umkehrung
seiner Bewegung.
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Schließlich erkennt man in Fig. 4 das Vorhandensein einer fünften Kurve 34. Sie
stellt den Zustand eines Signals dar, das beispielsweise von einer zur
Verarbeitungseinheit 25 gehörenden logischen Schaltung 27 erzeugt wird, wobei dessen
niedriger Zustand durch den Übergang des Signals des Sensors 11 zum Zeitpunkt
t1 auf den hohen Zustand gesteuert und dessen hoher Zustand erreicht wird,
wenn der Zapfen 13 außer Kontakt mit dem Anschlag 12 steht und wenn das
Signal 31 des Sensors 17 in seinen niedrigsten Zustand zurückfällt. Das Signal 34
bildet ein zweites Ausgangssignal der Einheit 25, das von einer Einrichtung der Art
Automat ausgewertet werden kann, der die beiden Zustände dieses Signals
identifizieren wird, wobei der hohe Zustand das Bild des Ruhezustandes ist, d. h. des
nicht aktiven Zustandes der Einsteckeinheit. Schließlich verbietet das Signal 33,
wenn es in seinem hohen Zustand ist, dem Signal 34, seinen höchsten Pegel
herzustellen.