DE9210910U1 - Datenverarbeitungsvorrichtung insbesondere zur Werkstückidentifikation - Google Patents
Datenverarbeitungsvorrichtung insbesondere zur WerkstückidentifikationInfo
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Description
92 fi 3 4 5 6 DE
Siemens Aktiengesellschaft
Datenverarbeitungsvorrichtung insbesondere zur Werkstück-Identifikation
Die Erfindung betrifft eine Datenverarbeitungsvorrichtung, welche mindesten eine ortsfeste Schreib- und Leseeinrichtung
zur kabellosen Datenübertragung und mindestens eine autarke Datenspeichervorrichtung mit internem Speicher
aufweist.
Bei autarken Datenspeichervorrichtungen mit internem Speicher muß besonders darauf geachtet werden, daß keine
abgehenden Kabelverbindungen die freie Beweglichkeit und uneingeschränkte Mobilität über weite Strecken behindern.
So wird die Datenübertragung zwischen der autarken Datenspeichervorrichtung und mindestens einer dazugehörigen,
ortsfesten Schreib- und Leseeinrichtung in einer Daten-Verarbeitungsvorrichtung auf kabellose Weise bewerkstelligt.
Hierzu dienen bevorzugt induktive Systeme mit Sende- und Empfangsantennen. Ebenso muß die Energieversorgung derartiger
mobiler Datenspeichervorrichtungen ohne Zuhilfenahme von externen, störenden Kabelverbindungen erfolgen.
So kann die Energieversorgung durch Batterien sichergestellt werden, welche in die autarke Datenspeichervorrichtung
integriert sind. Eine derartige Anordnung hat zwar den Vorteil, daß eine schnelle Datenübertragung auch über eine
große Entfernung zwischen der autarken Datenspeichervor-
32 S 3 M 6 DE
richtung und einer dazugehörigen, ortsfesten Schreib- und Leseeinrichtung der Datenverarbeitungsvorrichtung möglich
ist. Dies hat seine Ursache darin, daß eine batteriegespeiste, in die Datenspeichervorrichtung integrierte
Energieversorgung nahezu kein Störfeld verursacht, welches eine schnelle Datenübertragung über größere Entfernungen
beeinträchtigen könnte. Eine derartige Datenspeichervorrichtung weist jedoch aufgrund der kabellosen, bevorzugt
induktiven Datenübertragung zur ortsfesten Schreib- und Leseeinrichtung einen hohen Energieverbrauch auf, welcher
eine nur kurze Lebensdauer der integrierten Batterien zur Folge hat. Dies ist besonders dann von Nachteil, wenn bei
der autarken Datenspeichervorrichtung besondere Maßnahmen zur Kapselung vorgesehen sind. Diese sind z.B. notwendig,
wenn die Datenspeichervorrichtung gemeinsam mit einem Werkstück besonders belastende Verfahrensschritte in einem
Fertigungsprozeß durchlaufen muß, z.B. Lackieranlagen, Galvanikbäder, Trockenofen und dergleichen. In einem solchen
Fall kann die autarke Datenspeichervorrichtung derart gekapselt sein, daß ein Öffnen derselben zum Zwecke des
Austausches einer integrierten Batterie nur mit einem sehr großen Aufwand möglich ist. In einem solchen Fall ist es
von einem Batterieaustausch abzusehen und der Einsatz der autarken Datenspeichervorrichtung muß selbst bei einer
schnellen Erschöpfung der Kapazität der integrierten Batterie beendet werden.
Bei einer anderen Vorrichtung erfolgt die Energieversorgung der autarken Datenspeichervorrichtung auf induktivem Wege.
Dabei wird der Datenspeichervorrichtung von einer dazugehörigen, ortsfesten Schreib- und Leseeinrichtung in der
Datenverarbeitungsvorrichtung parallel zum Datenaustausch
52 G 3 h 5 b DE
auch Energie auf induktivem Wege kabellos übertragen. In einem solchen Fall benötigt die Datenspeichervorrichtung zum
Betrieb prinzipiell keine Batterie. Die Lebensdauer einer derartigen Datenspeichervorrichtung wird zwar nicht durch
die Art der Energieversorgung beschränkt, doch ist eine störungsfreie Datenübertragung nur bei starker Annäherung an
die Schreib- und Leseeinrichtung möglich. Ferner wird auch die Geschwindigkeit der Datenübertragung durch das von der
induktiven Energieübertragung verursachte Störfeld begrenzt. 10
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Datenverarbeitungsvorrichtung
der obengenannten Art derart weiter auszubilden, daß eine schnelle, störungsfreie Datenübertragung
auch bei großem Abstand zwischen autarker Datenspeichervorrichtung und dazugehöriger ortsfester Schreibund
Leseeinrichtung möglich ist, und dennoch eine lange Lebensdauer von in der Datenspeichervorrichtung integrierten
Batterien erreicht wird.
Die Aufgabe wird gelöst mit der im Patentanspruch 1 enthaltenen Vorrichtung. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen
derselben sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung und alle bevorzugten Ausführungsformen werden
anhand eines in der beiliegenden Figur dargestellten Ausführungsbeispieles desweiteren näher erläutert.
Die in der Figur dargestellte Datenverarbeitungsvorrichtung weist mindestens eine ortsfeste Schreib- und Leseeinrichtung
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SLG und mindestens eine autarke, uneingeschränkt über weite Wegstrecken mobile Datenspeichervorrichtung MDS auf. Die
Schreib- und Leseeinrichtung SLG ist dabei stationär bevorzugt auf einer ersten Montageoberfläche MFl eines ortsfesten
Objektes TR fixiert. Sie bildet ein Übertragungsfeld SF zur kabellosen Übertragung von Daten eines Übertragungsfeldes SF
zur Datenspeichervorrichtung MDS. Hierzu ist bevorzugt eine Sende- und Empfangseinheit SE in der Einrichtung SLG vorhanden,
welche bevorzugt mit Sende- und Empfangsantennen das Übertragungsfeld SF über eines erste Sensorfläche SFl
speist.
Bei dem in der Figur dargestellten Beispiel ist die Datenspeichervorrichtung
MDS an einer zweiten Montageoberfläche MF2 eines in Laufrichtung T beweglichen Werkstückes W angebracht.
Eine kabellose Datenübertragung ist in diesem Fall dann möglich, wenn sich das Werkstück W gemeinsam mit der
aufgesetzten Datenspeichervorrichtung MDS auf seinem Wege T ausreichend an die ortsfeste Schreib- und Leseeinrichtung
LSG auf dem ortsfesten Objekt TR angenähert hat. Hierzu verfügt die Datenspeichervorrichtung über eine Verarbeitungseinheit DÜV, welche den kabellosen Datenaustausch zwischen
einem internen Speicher DS und der Schreib- und Leseeinrichtung SLG über das zwischenliegende Übertragungsfeld
SF bevorzugt auf induktivem Wege bewirkt.
Erfindungsgemäß weist die Datenspeichervorrichtung MDS der
anmeldungsgemäßen Datenverarbeitungsvorrichtung einen Detektor DK auf, welcher von einer integrierten ersten Batterie
Bl mit einer bevorzugt kleinen bis mittleren Kapazität mit Energie versorgt wird. Erfindungsgemäß spricht der Detektor
DK an, wenn die Datenspeichervorrichtung MDS sich ausreichend an das Übertragungsfeld SF einer Schreib- und
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Leseeinrichtung SLG angenähert hat bzw. in dieses eingetreten ist. Hierdurch wird ein schaltbarer Versorgungsstromkreis
VS aktiviert, welcher aus einer zweiten Batterie B2 mit bevorzugt mittlerer bis großer Kapazität und einer
Schalteinrichtung S besteht, und der zumindest die Verarbeitungseinheit DÜV für die Dauer eines Datenaustausches mit
der Schreib- und Leseeinrichtung SLG an die zweite Batterie B2 anschaltet.
Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß die Verarbeitungseinheit
DÜV die zweite Batterie B2 nur dann mit einem u.U. hohen Strom belastet, wenn die Datenspeichervorrichtung
MDS sich innerhalb der Reichweite des Übertragungsfeldes SF befindet und mit der Notwendigkeit eines Datenaustausches
zwischen MDS und SLG zu rechnen ist. Ist dagegen die autarke Datenspeichervorrichtung MDS z.B. gemeinsam mit einem
tragenden Werkstück W weit von einer Schreib- und Leseeinrichtung SLG entfernt, und somit ein Datenaustausch weder
notwendig noch möglich, so wird erfindungsgemäß der Versorgungsstromkreis
VS zur Erhaltung der Lebensdauer der zweiten Batterie B2 durch Öffnen der Schalteinrichtung S
wieder von der Verarbeitungseinheit DÜV getrennt und diese vollständig deaktiviert. Von den elektischen Bauelementen im
Inneren der Datenspeichervorrichtung MDS ist in diesem Fall lediglich der Detektor DK aktiv, welcher über die erste
Batterie Bl mit Ruhestrom versorgt wird. Da der Stromverbrauch des Detektors nur sehr gering ist, ist trotz dieses
Dauerstromes mit einer langen Lebensdauer der ersten Batterie Bl und Nutzungsdauer der gesamten Datenspeichervorrichtung
MDS zu rechnen. Vielmehr erreicht auch die zweite Batterie Bl aufgrund der erfindungsgemäßen nur bedarfsweisen
Zuschaltung der an die Verarbeitungseinheit DÜV bei Eintritt
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in ein Übertragungsfeld SF eine mit der ersten Batterie Bl vergleichbare, lange Lebensdauer. Die Erfindung ermöglicht
somit eine autarke, in die mobile Datenspeichervorrichtung MDS integrierte Energieversorgung, welche ohne Batterienwechsel
eine lange Einsatzdauer der Datenspeichervorrichtung MDS ermöglicht und dennoch den Datenaustausch
zwischen Datenspeichervorrichtung MDS und einer ortsfesten Schreib- und Leseeinrichtung SLG nahezu nicht beeinträchtigt.
Die Daten können somit ohne Gefahr eines Daten-Verlustes sehr schnell und über größere Entfernungen
übertragen werden. Es ist somit nicht notwendig, daß nach Eintritt der Datenspeichervorrichtung MDS in das Übertragungsfeld
SF die Sensorfläche SF3 auf der Außenseite der Verarbeitungseinheit DÜV stark an die Sensorfläche SFl
auf der Außenseite der Sende- und Empfangseinheit SE in der Schreib- und Leseeinrichtung SLG angenähert wird.
Gemäß einer weiteren, in der Figur bereits dargestellten Ausführungsform geht der Detektor DK bei Eintritt in ein
Übertragungsfeld SF auf einer Steuerleitung SL einen Einschaltimpuls SL zur Aktivierung der Schalteinrichtung S
im schaltbaren Versorgungsstromkreis VS ab. Die Schalteinrichtung S weist bevorzugt selbsthaltende Eigenschaften
auf. Dies hat zur Folge, daß sie nach Aktivierung durch einen Impuls SL für die Dauer eines Datenaustausches
zwischen der Verarbeitungseinheit DÜV und einer Schreib- und Leseeinrichtung SLG eingeschaltet bleibt, und sich nach
Beendigung des Datenaustausches selbsttätig wieder öffnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Datenspeichervorrichtung
MDS einen separaten internen Speicher DS auf,
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welcher über eine Busschnittstelle BS an die Verarbeitungseinheit DÜV angekoppelt ist. Diese kann im internen Speicher
DS von einer Schreib- und Leseeinrichtung SLG übertragene Daten temporär hinterlegen, d.h. z.B. bis zum Erreichen des
Übertragungsfeldes einer weiteren Schreib- und Leseeinrichtung.
Zur Datenerhaltung ist eine separate Stromversorgung für den internen Speicher DS meist nicht erforderlich.
Falls der verwendete Speicherbausteintyp dennoch eine Ruhestromversorgung erforderlich macht, kann diese auf
einfache Weise durch Ankopplung des Speichers DS an die erste Batterie Bl über zweite Anschlußleitungen A2 erfolgen.
Auch eine derartige weitere Stromentnahme aus der ersten Batterie Bl schränkt deren Lebensdauer nur unwesentlich ein.
Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Datenverarbeitungsvorrichtung
einen übergeordneten Leitrechner auf, welcher die Aufgaben einer zentralen Datenhaltung- und Verwaltung übernimmt,
und gegebenenfalls auch als Schnittstelle zum Bedienpersonal dient. In einem solchen Fall ist die mindestens
eine ortsfeste Schreib- und Leseeinrichtung SLG über ein Anschlußkabel AK an den zentralen Leitrechner angeschlossen.
Hierüber kann auch die Stromversorgung von SLG erfolgen.
Vorteilhaft sendet die Schreib- und Leseeinrichtung MDS zyklisch ein sogenanntes Startdatentelegramm ab, solange
sich keine Datenspeichervorrichtung MD in dem durch die Telegrammaussendung gebildeten Übertragungsfeld SF befindet.
Das Startdatentelegramm stellt dabei bevorzugt den Anfang eines Ubertragungsprotokolles dar und dient zur Aktivierung
einer im Übertragungsfeld befindlichen Datenspeichervorrichtung. Ist dies nicht der Fall, so wird eine sich
an das Startdatentelegramm anschließende Übertragungs-
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routine nicht durchlaufen, sondern das Startdatentelegramm
nach einer Wartezeit erneut abgesendet.
Falls nun eine Datenspeichervorrichtung MDS in ein derart aufgebautes Übertragungsfeld SF eintritt, spricht erfindungsgemäß
deren Detektor DK in der oben beschriebenen Weise an und aktiviert deren Verarbeitungseinheit DÜV durch Anschalten
an den Versorgungsstromkreis VS. Die Verarbeitungseinheit DÜV ist nun in der Lage das Startdatentelegramm der
Schreib- und Leseeinrichtung zu empfangen und auszuwerten. Bei einer derartigen Auswertung kann z.B. erkannt werden,
von welcher Schreib- und Leseeinrichtung das Startdatentelegramm stammt, und ob eine Datenübertragung mit dieser
Schreib- und Leseeinrichtung notwendig ist. Ist der Aufbau einer Datenbrücke zur Schreib- und Leseeinrichtung gewünscht,
so signalisiert die Verarbeitungseinheit DÜV der Sende- und Empfangseinrichtung durch Übertragung eines Erkennungsdatentelegrammes
die Bereitschaft zum Datenaustausch. Das Erkennungsdatentelegramm kann dabei Informationen über Art und
Nummer der Datenspeichervorrichtung MDS und gegebenenfalls eines damit verbundenen Werkstückes W beinhalten. Nun bricht
die Schreib- und Leseeinrichtung MDS die Datenübertragung nicht mehr mit Absenden des Startdatentelegrammes ab, sondern
setzt diese durch Bearbeitung der Übertragungsroutine fort.
Ein derartiges Verfahren hat den Vorteil, daß zur Aktivierung des Detektors DK in einer Datenspeichervorrichtung MDS
bei Annäherung derselben an ein Übertragungsfeld SF kein spezielles Rufsignal vorgesehen ist. Vielmehr spricht dieser
bereits bei Vorhandensein eines Übertragungsfeldes an,
welches nur von der Verarbeitungseinheit DÜV selbst logisch interpretierbar ist. So löst z.B. das von der Schreib- und
3 4 5 S BE
Leseeinrichtung zyklisch abgesendete Startdatentelegramm den Detektor DK aus und bewirkt gleichzeitig, daß die Datenspeichervorrichtung
MDS nach Aktivierung und Auswertung des Startdatentelegrammes z.B. in Empfangsbereitschaft bzw.
Sendebetrieb übergeht.
Eine Datenverarbeitungsvorrichtung der oben beschriebenen Art kann bevorzugt verwendet werden zur Kennzeichnung von
Werkstücken zumindest nach Art und aktuellem Bearbeitungszustand für den Lauf durch eine Bearbeitungseinrichtung. Derartige
Werstückidentifikationssysteme werden bevorzugt eingesetzt zur Produktdatenerfassung und Aktualisierung bei
komplexen Fertigungsanlagen. Dabei muß ein Werkstück bis zu seiner endgültigen Fertigstellung eine Vielzahl von Bearbeitungsstationen
im Inneren der Fertigungsanlage durchlaufen. Bei einem solchen System ist es notwendig, an
jeder Stelle der Anlage jederzeit Kenntnis davon zu haben, welches Werkstück gerade durchläuft und in welchem aktuellem
Bearbeitungszustand es sich befindet. Zu diesem Zweck wird jedem Werkstück W für den Lauf durch die Bearbeitungsvorrichtung
eine eigene Datenspeichervorrichtung MDS zugeordnet. Diese durchläuft im "Huckepack" die Bearbeitungseinrichtung gemeinsam mit dem Werkstück.
Ferner ist bevorzugt einer jeden Bearbeitungsstation im Inneren einer derartigen Bearbeitungseinrichtung eine eigene
Schreib- und Leseeinrichtung SLG zugeordnet, welche mit einem übergeordneten Leitrechner verbunden ist. Mit Erreichen
bzw. mit Beendigung des Aufenthaltes eines Werkstückes in einer Bearbeitungsstation erfolgt dabei
ein Datenaustausch der auf dem Werkstück aufsitzenden Datenspeichervorrichtung MDS mit der zur jeweiligen Bearbeitungsstation
gehörigen, ortsfest angebrachten Schreibund Leseeinrichtung SLG. Dieser Datenaustausch dient unter
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&iacgr;&ogr;
anderem dazu, dem Leitrechner zu signalisieren, daß das Werkstück die jeweilige Bearbeitungsstation erfolgreich
passiert hat. Gleichzeitig kann der Datensatz im Inneren der Datenspeichervorrichtung MDS aktualisiert werden, wobei z.B.
der nun erreichte Bearbeitungsgrad des Werkstückes eingetragen wird.
Die Zeiten, welche ein Werkstück mit aufsitzender mobiler Datenspeichervorrichtung MDS für den Transport zwischen den
Bearbeitungsstationen der Bearbeitungseinrichtung und für den Aufenthalt in jeder Bearbeitungsstation benötigt, sind
häufig viel länger als die Dauer des Datenaustausches zwischen Datenspeichervorrichtung MDS und den Schreib- und
Leseeinrichtungen an jeder Bearbeitungsstation. Der Vorteil der Erfindung kommt gerade hierbei besonders zum Tragen,
da auf diesen langen Wegen die Verarbeitungseinheit DÜV im Inneren einer jeden Datenspeichervorrichtung durch Abkoppeln
von der zweiten Batterie B2 deaktiviert wird, und mit Hilfe des Detektors DK mit Erreichen einer Schreib- und
Leseeinrichtung an einer Bearbeitungsstation der Fertigungsanlage nur noch kurzzeitig für die Dauer einer Datenübertragung
eingeschaltet wird. Gemäß der Erfindung aufgebaute mobile Datenspeichervorrichtungen MDS können somit ohne
Batterienwechsel für eine Vielzahl von Werkstückdurchläufen
selbst durch eine sehr umfangreiche Bearbeitungseinrichtung mit einer Vielzahl einzelner Bearbeitungsstationen und
mit langen Werkstückbearbeitungszeiten pro Bearbeitungsstation eingesetzt werden. Ist schließlich nach einer längeren
Nutzungsdauer die Kapazität der beiden Batterien Bl,B2 erschöpft, so können bereits benutzungsbedingte Beschädigungen
insbesondere eines Gehäuses bzw. einer Kapselung der mobilen Datenspeichervorrichtung MDS eingetreten sein, so
daß eine Entsorgung der gesamten Vorrichtung einem Batterienwechsel vorzuziehen ist.
Claims (4)
1. Datenverarbeitungsvorrichtung, insbesondere zur Kennzeichnung von Werkstücken zumindest nach Art und
aktuellem Bearbeitungszustand zu Beginn und während des Laufes durch eine Bearbeitungseinrichtung, mit
a) mindestens einer ortsfesten (TR,MFl) Schreib- und Leseeinrichtung
(SLG) zur kabellosen Datenübertragung (SE5SFl,SF), und
b) mindestens einer autarken Datenspeichervorrichtung (MDS) mit internem Speicher (DS), mit
bl) einer Verarbeitungseinheit (DÜV) für den kabellosen
Datenaustausch (SF3,SF) zwischen internem Speicher (DS) und Schreib- und Leseeinrichtung (SLG),
b2) einem Detektor (DK;SF2,SF), welcher bei Eintritt der
Datenspeichervorrichtung (MDS) in das Übertragungsfeld (SF) der Schreib- und Leseeinrichtung (SLG)
anspricht,
b3) einer ersten Batterie (Bl) zur Stromversorgung des Detektors (DK), und
b4) einem schaltbaren Versorgungsstromkreis (VS) aus einer zweiten Batterie (B2) mit Schalteinrichtung
(S), welcher durch Ansprechen des Detektors (DK) aktiviert wird und zumindest die Verarbeitungseinheit
(DÜV) zumindest für die Dauer eines Datenaustausches (SF) mit der Schreib-und Leseeinrichtung (SLG) an die
zweite Batterie (B2) anschaltet.
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12
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei
a) der Detektor (DK) einen Impuls (SL) zur Aktivierung der
Schalteinrichtung (S) erzeugt, und 5
b) die Schalteinrichtung (S) in Selbsthaltung für die Dauer eines Datenaustausches (SF) zwischen Verarbeitungseinheit
(DÜV) und Schreib- und Leseeinrichtung (SLG) eingeschaltet
bleibt, und anschließend sich selbsttätig deaktiviert. 10
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der interne Speicher (DS) bei Benötigung von Ruhestrom zur
Datenerhaltung an die erste Batterie (Bl) angeschlossen ist
4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
wobei die mindestens eine Schreib- und Leseeinrichtung (SLG) an einen übergeordneten Leitrechner angekoppelt (AK) ist,
welcher zur zentralen Datenverwaltung dient. 20
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