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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Steuern des Zugangs zu einer Mehrzahl von Schubläden, wie
sie z. B. aus der US-A-5,445,294 bekannt ist, welche den nächststehenden
Stand der Technik repräsentiert.
Ein Beispiel davon ist eine Vorrichtung zum Ausgeben von Werkzeugen,
wie etwa Schneidwerkzeugen und dergleichen, die in Werkzeugmaschinen
verwendet werden. Andere Beispiele beinhalten eine Vorrichtung zum Ausgeben
von Medikamenten und eine Vorrichtung zum Steuern des Zugangs zu
rechtlichen Dokumenten, wie etwa Zeugenaussagen.
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Werkzeuge zur Verwendung mit Werkzeugmaschinen
werden normalerweise als Verbrauchsgegenstände betrachtet, und es ist
für den
Austausch von Werkzeugen erforderlich, dass diese leicht verfügbar sind,
in dauernder Verfügbarkeit
an einer Stelle nahe den Werkzeugmaschinen, in denen sie verwendet
werden. Eine effiziente Inventurkontrolle ist wesentlich, um sicherzustellen,
dass die Werkzeugmaschinen im Betrieb gehalten werden. Typischerweise
könnte
ein Vorratsraum vorgesehen sein, und eine oder mehrere Personen,
die dazu angestellt sind, die Werkzeuge bei Bedarf auszugeben und
die Verwendung und die Wiederbestückung des Vorrats zu überwachen.
Natürlich
entstehen Schwierigkeiten bei Krankheitsausfall, Urlaub und den
Kosten der Beschäftigung.
Es war somit ein lang dauernder Wunsch nach Automatisierung der
Inventurkontrolle und der zugeordneten Funktionen im Bezug auf die Versorgung
und die Verwendung von Werkzeugen für Werkzeugmaschinen.
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Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine automatisierte Maschinenwerkzeug-Ausgabevorrichtung anzugeben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird eine Vorrichtung angegeben, umfassend: ein Gehäuse und
eine Mehrzahl von Schubläden,
wobei sich jede der Schubläden
im Wesentlichen die volle Tiefe von der Rückseite zur Vorderseite des
Gehäuses
erstreckt; Steuermittel zum Steuern des Zugangs zu dem Inhalt der
Schubläden,
worin eine oder mehrere Schubläden
in eine Mehrzahl von Abteilen unterteilt ist/sind und das Steuermittel
den Zugang zu den Abteilen steuert, wobei die Schubläden auf
einer Mehrzahl von Schubladenböden
vorgesehen sind, auf deren jedem einer oder mehrere Schubläden angeordnet
ist/sind; zumindest einen Detektor, der jeder Schublade zugeordnet
ist, wobei der Detektor dazu ausgelegt und angeordnet ist, zu überwachen,
wenn die Schublade in der vollständig
geschlossenen Stellung ist, die Bewegungswegstrecke der Schublade zu überwachen
und die Bewegungsrichtung der Schublade zu überwachen; sowie einen jeweiligen Sperrmechanismus
für jede
Schublade, um die Schublade in der vollständig geschlossenen Stellung und
an jeweiligen offenen Stellungen entsprechend dem Abteil zu sperren,
zu dem durch das Steuermittel der Zugang erlaubt wird; ein Indexelement,
das an der jeweiligen Schubfade vorgesehen ist, und einen Detektor
zum Interagieren mit dem Indexelement; wobei der Sperrmechanismus
durch ein Solenoid und ein Sperrelement betätigt wird; und wobei das Steuermittel
einen jeweiligen verteilten Prozessor für jede Schublade enthält; wobei
der verteilte Prozessor, das Sperrelement, das Solenoid und der
Detektor für
jede Schublade auf dem jeweiligen Boden unter der Schublade angeordnet
sind.
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Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden
nur als Beispiel und im Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
worin:
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1 ist
eine Vorderansicht einer Werkzeugausgabevorrichtung gemäß einer
Ausführung der
vorliegenden Erfindung, und
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2 ist
eine Draufsicht, die verschiedene Komponenten darstellt, die der
Betriebssteuerung der Schubläden
zugeordnet sind.
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Zuerst wird eine bevorzugte Ausführung der Erfindung
allgemein in Bezug auf 1 beschrieben.
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Die Vorrichtung 10 umfasst
ein modulares Rahmenwerk, wobei in dem in 1 gezeigten Beispiel zwei Rahmenwerkmodule 12 verwendet
werden. Die Module 12 werden miteinander verbunden und
dann verkleidet, unter Verwendung herkömmlicher Technik, z. B. ähnlich jenen,
die für
den industriellen Regalbau verwendet werden. Obwohl die Dimension
der Module frei gewählt
werden können,
ist eine angemessene Größe 1750
mm hoch, 500 mm breit und 500 mm tief.
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Die Anzahl der Rahmenwerkmodule,
die miteinander verbunden sind, kann nach Bedarf eingestellt werden,
wobei aber bevorzugt die minimale Anzahl zwei ist. Der Grund hierfür ist, dass
dies erlaubt, dass der obere Abschnitt eines Moduls einen Computeranzeigeschirm 14 aufnimmt
und der obere Abschnitt des benachbarten Moduls die Computerhardware 16 aufnimmt.
Die Computerhardware ist hinter einer Frontplatine aufgenommen,
die einen industriellen Lichtgriffel 18 zur Verwendung
mit dem Anzeigeschirm 14, ein Magnetstreifenlesegerät 20 und
einen Bilettdrucker 22 trägt. Die Anordnung dient zur Ausgabe
mit der Verwendung einer herkömmlichen Computertastatur,
wobei alle routinemäßigen Transaktionen
mit dem Lichtgriffel und dem Magnetstreifenlesegerät ausgeführt werden.
Die Computerhardware enthält
ein Modem, um für
den Datentransfer zu sorgen, und ggf. bestimmte Steuerfunktionen,
die mit einem entfernten Computer (nicht gezeigt) zu bewirken sind.
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Der Hauptkörper 24 jedes Rahmenwerkmoduls
umfasst eine Mehrzahl von Schubläden 26.
Die Schubläden 26 sind
auf Schubladenböden 28 angeordnet,
deren jeder sich quer über
die Breite und Tiefe des Rahmenwerks erstreckt. Das heißt, von
den Schubladenböden 28 ist
einer über
und der andere in dem Hauptkörper 24 des
Rahmenwerkmoduls 12 vorgesehen. Der vertikale Abstand der
Schubladenböden 28 wird
gemäß der gewünschten
Tiefe der auf jedem Boden anzuordnenden Schublade 26 bzw. Schubläden 26 ausgewählt. Die
Schubladenböden 28 sind
an dem Rahmenwerk auf Läufern
befestigt, bevorzugt unter Verwendung einer Riegelstangenanordnung
(nicht gezeigt).
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Wie aus 1 leicht ersichtlich, kann die Anzahl
von Schubläden
pro Boden, wie auch die Tiefe der Schubläden pro Boden variiert werden.
Wie dargestellt, sind ein, zwei oder drei Schubläden pro Boden vorgesehen. Angemessene
Schubladenhöhen könnten 28
mm und 78 mm sein. Jede Schublade erstreckt sich im Wesentlichen über die
gesamte Tiefe (von unten nach vorne) des Rahmenwerks. Es können ein
oder mehrere Aufteiler in jeder Schublade quer über deren Breite vorgesehen
sein, um eine Anzahl von Abteilen vorzusehen, die nacheinander zugänglich werden,
wenn die Schublade aus dem Rahmenwerk herausgezogen wird. Somit
kann jede Schublade ein Abteile) vorsehen, oder, unter Verwendung
von Aufteilern, eine Anzahl separater Abteile. In der bevorzugten
Ausführung
sind in jeder Schublade acht, vier, zwei oder ein Abteile) vorgesehen.
Wenn somit zwanzig Böden
vorgesehen sind, jeder mit drei Schubläden, und jede Schublade acht Abteile
hat, beträgt
die Gesamtanzahl der Abteile für ein
Modul 480.
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Die Schubladenabteile werden zur
Aufbewahrung von Werkzeugen verwendet. Sie sorgen für die Computer
gesteuerte Ausgabe von Werkzeugen in einer Weise, wie sie aus der
folgenden Beschreibung des Schubladensteuersystems vollständiger verständlich werden.
Aus der insoweit angegebenen Beschreibung wird es jedoch ersichtlich,
dass eine Person, die ein neues Werkzeug benötigt, sich selbst identifizieren
kann, indem er eine magnetisch codierte Karte durch das Lesegerät 20 „hindurch
zieht", und kann
dann den Lichtgriffel 18 benutzen, um die Freigabe einer
Schublade für
den Zugang zu dem geeigneten Abteil für das benötigte Werkzeug anzuweisen. Der
Lichtgriffel 18 interagiert mit dem Bildschirm 14, um
das benötigte
Werkzeug zu identifizieren. Es werden geeignete Menüs und Anweisungen
angezeigt, um den Benutzer zu unterstützen, der lediglich das benötigte Werkzeug
spezifizieren muss, wobei alle anderen Funktionen von der Vorrichtung
automatisch gesteuert werden. Es kann automatisch oder auf Anforderung
ein Billett ausgedruckt werden, um den Verwender mit einer gedruckten
Aufzeichnung der Transaktion zu versehen. Allgemein steuert die
Vorrichtung die Werkzeugausgabe und sorgt für eine leichte Inventurkontrolle.
Das Magnetkarten-Identifikationssystem ermöglicht, dass die Vorrichtung
die Ausgabe nur eines bestimmten Werkzeugs an bestimmte Benutzer
steuert. Sie kann Inventurkontroll-information an einen fern gelegenen
Computer schicken und/oder Informationen vorsehen, wie etwa auf
einer „Einwählbasis". Es kann auch eine
Warnmeldung senden, wenn Schubläden
nachgefüllt
werden müssen.
Eine historische Datenbank der Werkzeugausgabe wird leicht eingerichtet.
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2 stellt
die Komponenten (34–42, 46–50)
dar, die auf dem Schubladenboden 28 angeordnet sind, der
einer Schublade 26 zugeordnet ist. Die Vorderseite des
Rahmenwerks und die Auszugrichtung der Schublade ist mit dem Pfeil
A angezeigt.
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Jede Schublade wird durch einen mechanischen
Riegel 34 gesperrt gehalten, der durch Erregen eines entsprechenden
Solenoids 36 gelöst
werden kann. Die Sperre ist mit einer Rückstellfeder 38 versehen,
um die Schublade wieder zu versperren, wenn immer das Solenoid entregt
wird. Dies bietet natürlich
einen Ausfallsicherungsmechanismus. Der Riegel kann einfach ein
einfaches geknickt geformtes Element sein, das um eine Nabe 40 herum
schwenkbar ist, wie gezeigt, oder kann eine höher entwickelte Anordnung sein.
Wie gezeigt, bewirkt das Erregen des Solenoids 36, dass
sich die Verbindungsstange 42 in Richtung von Pfeil B bewegt,
entgegen der Kraft der Feder 38, so dass das Sperrende
der Sperre 34 sich in dem bogenförmigen Weg bewegt, der durch den
Pfeil C angegeben ist.
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Die Sperre und das Solenoid sind
auf dem Schubladenboden 28 angeordnet, und eine Schließplatte 44 (in 2 mit der gepunkteten Linie
angegeben) für
die Sperre ist an der Unterseite der Schublade 26 angeordnet.
Mit der bevorzugten Anordnung von bis zu acht Abteilen hat die Schließplatte 44 neun Sperrstellungen,
jeweils eine für
vollständig
offen und vollständig
geschlossen und sieben Zwischenstellungen.
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Auch auf dem Schubladenboden 28 angeordnet
ist eine Schaltplatine 46, die drei Photodetektoren 48 und
eine integrierte Schaltung (IC) 50 trägt. Die Schublade 26 trägt einen
Rasterstreifen 52 (in 2 mit
der Kettenlinie angegeben), der eine Serie von Schlitzen und Stegen
aufweist, die mit den Photodetektoren 48 zusammenwirken.
Die Anordnung ist derart, dass der Streifen 52 durch die
Photodetektoren 48 hindurch läuft, die auf einem Lichtunterbrechungsprinzip
arbeiten. Andere gleichermaßen
geeignete Varianten, wie etwa ein Reflektionssystem, werden dem
Fachmann sofort ersichtlich sein.
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An der Schaltplatine 46 ist
eine Lichtquelle 30 angebracht, wie etwa eine LED. Die
Lichtquelle ist angeordnet, um die Rückseite des Schubladenhandgriffs 32 zu
beleuchten, der aus transparentem oder durchscheinendem Material
hergestellt ist. Die Lichtquelle 30 wird unter der Steuerung
des Computers eingeschaltet, um dem Benutzer anzuzeigen, welche Schublade
er aufziehen sollte, um Zugang zu dem Werkzeug zu bekommen, das
er unter Verwendung des Lichtgriffels und der Anzeige ausgewählt hat.
Die Lichtquelle wird ausgeschaltet, wenn die Schublade in die korrekte
Stellung geöffnet
und dann wieder vollständig
geschlossen worden ist.
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Die vollständig geschlossene oder „Grund"-Stellung der Schublade
wird durch einen verlängerten
Steg des Rasterstreifens 52 definiert. Der verlängerte Steg
und Streifen 52 sind derart konfiguriert, dass nur dann,
wenn sich die Schublade in der Grundstellung befindet, alle drei
Detektoren verdeckt sind. Wenn die Schublade teilweise oder vollständig offen
ist, d. h. aus dem Rahmenwerk herausgezogen, sind die Schlitze und
Stege des Streifens 52 derart, dass zwei benachbarte Detektoren,
jedoch nicht drei, vollständig
beleuchtet oder verdeckt werden können. Somit wird der vordere
Detektor benutzt, um die Grundstellung zu erfassen, und die zwei
hintersten Detektoren werden verwendet, um die Bewegung der Schublade
zu überwachen.
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Die Detektoren 48 und Rasterstreifen 52 bieten
nicht nur Positionsinformation, sondern auch Information in Bezug
auf die Bewegungsgeschwindigkeit und Richtung der Schublade. Somit
kann aus der Information, die von den Detektoren 48 und
dem Rasterstreifen 52 vorgesehen wird, der Computer 16 die
Vorrichtung entsprechend der Grundstellung, der Bewegungswegstrecke,
der Bewegungsrichtung und der Bewegungsgeschwindigkeit jeder Schublade steuern.
Aus der Grundpositionsinformation kann der Computer 16 die
Vorrichtung so steuern, dass er nur dann ein Öffnen der Schublade erlaubt,
wenn alle anderen Schubladen vollständig geschlossen sind. Zusammen
mit einer Datenbank, die Details der Abteile jeder einzelnen Schublade
angibt, ermöglicht
die Bewegungswegstreckeninformation dem Computer, die Freigabe des
jeweiligen Solenoids an der korrekten Stelle für jedes Schubladenabteil zu
steuern. Die Bewegungsrichtungsinformation ermöglicht dem Computer, ein etwaiges „Zittern" zu kompensieren,
das als Ergebnis der Rückwärts- und
Vorwärtsbewegung der
Schublade auftreten könnte.
Die Bewegungsgeschwindigkeitsinformation kann z. B. verwendet werden,
um Missbrauch zu verhindern, der sich aus zu schnellen (manuellem) Öffnen der
Schublade ergibt.
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Wie oben beschrieben, erfolgt die
Steuerung durch den Computer 16. Jedoch kann die Steuerung zumindest
in einem gewissen Ausmaß auf
den IC 50 verteilt werden, der verschiedene Zähl- und Zeitgeberfunktionen
und das Detail der Erregung und Entregung des Solenoids 36 ausführt. Auch
besteht die Möglichkeit,
die Ausgaben von verschiedenen Schubläden parallel zu ver-binden
und hierdurch die Anzahl der erforderlichen Komponenten zu reduzieren.
Zum Beispiel kann es angemessen sein, jeden Schubladenboden mit
einem separaten IC zu überwachen.
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Ein gemeinsames Bussystem liefert
jedem IC die erforderliche Stromversorgung, Taktsignale und Kommunikationskanäle. Die
ICs sind bevorzugt programmierbar oder speziell hergestellt, um
gemäß der nun
beschriebenen Art und Weise zu arbeiten. Zuerst sollte das Programm
starten, wenn die Stromzufuhr zuerst stattfindet oder wenn sie wieder
stattfindet, z. B. eine automatische Programminitialisierung, wenn
die 5-Volt-Stromversorgung das erste Mal über 4,75 Volt ansteigt. Anschließend arbeitet
das Programm in zwei einander ausschließlichen Modi, nämlich einem
Kommunikations-(COMMS)
und einem Zähl-Zeitgeber-(C/T)Modus.
Das Programm startet in dem COMMS-Modus, wenn es mit dem Systembus verbunden
wird und auf Steuermeldungen von dem Computer 16 wartet.
Der Computer 16 kann den IC anweisen, eine bestimmte Operation
auszuführen, wie
etwa erlauben, dass eine bestimmte Schublade geöffnet wird, um Zugang zu einem
bestimmten Abteil vorzusehen, oder den Status aller Schubläden zu berichten,
die er steuert. Eine solche Anweisung vom Computer 16 versetzt
den IC in den C/T-Modus, während
dem die erforderliche Funktion durchgeführt wird, und während dem
der IC effektiv von dem Bus getrennt ist. Wenn die erforderliche
Funktion vollständig
ist oder eine Aus-Zeit stattfindet, schaltet der IC zum COMMS-Modus
zurück
und berichtet dies dem Computer 16.
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Die vorstehende Beschreibung ist
im Hinblick auf eine bevorzugte Ausführung angegeben worden, und,
obwohl verschiedene Modifikationen spe zifisch erwähnt worden
sind, wird Fachleuten leicht ersichtlich sein, dass verschiedene
andere Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung
abzuweichen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Eine besondere
Modifikation, die zuvor nicht erwähnt ist, ist es, das dargestellte
manuelle Öffnen
der Schubladen durch eine Anordnung, wie etwa ein Schneckenantriebsgetriebe
zu ersetzen, das die Schublade automatisch öffnet. Eine andere Modifikation
wäre es,
die beschriebenen Photodetektoren durch andere Formen von Detektoren
zu ersetzen, wie etwa mechanische oder magnetische Detektoren.
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Wie in der obigen Einführung angegeben,
ist eine Vorrichtung zur Werkzeugausgabe eine Implementierung der
vorliegenden Erfindung. Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Steuern des Zugangs zum Inhalt einer Mehrzahl von Schubläden. Eine
solche Vorrichtung kann verwendet werden, um Medikamente in einem
Krankenhaus unter Verwendung der Vorrichtung auszugeben, wie sie oben
in Bezug auf die Werkzeugausgabe beschrieben ist. Vorteilhaft kann
die unten beschriebene Verwenderidentifikation verbessert werden,
um für
eine detailliertere Steuerung zu sorgen, welche Medikamente für welche
Patienten und mit welcher Häufigkeit
ausgegeben werden. Zusätzlich
kann die Vorrichtung zur Zugangssteuerung zum Inhalt einer Mehrzahl
von Schubläden
in einem weiten Bereich anderer Anwendungen eingesetzt werden. Zum
Beispiel können
die Schubläden
der oben beschriebenen Ausführungen
zur Aufbewahrung von Zeugenaussagen in einer Polizeiwache verwendet
werden. Üblicherweise
muss ein Polizeibeamter, der Zugang zu einer Zeugenaussage benötigt, einen
Notizbucheintrag manuell vervollständigen, um den Beamten, das
Datum, die Zeit, etc. zu identifizieren. Ersichtlich wird, dass
solche Information unter Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung
automatisch notiert werden kann.