EP4065378B1

EP4065378B1 - Verfahren und vorrichtung zum markieren von aneinanderreihbaren elektrischen geräten

Info

Publication number: EP4065378B1
Application number: EP20816132.3A
Authority: EP
Inventors: Christian DÜLME; Stefan Lorenz; Farhad SARRAFZADEGAN; Jan MARRENBACH; Guido MÄNNCHEN; Detlef Reising; Peter LANGOSCH
Original assignee: Weidmueller Interface GmbH and Co KG
Current assignee: Weidmueller Interface GmbH and Co KG
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2020-11-24
Publication date: 2023-08-30
Anticipated expiration: 2040-11-24
Also published as: US11932036B2; PL4065378T3; EP4065378A1; CN114981093B; CN114981093A; WO2021105140A1; DK4065378T3; ES2966818T3; US20230016755A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Markieren von aneinanderreihbaren elektrischen Geräten, die auf einer Tragschiene angeordnet sind, mithilfe eines Laserkopfs. Dabei ist die Tragschiene im ihre Längsachse verschwenkbar und der Laserkopf zumindest entlang der Längsachse der Tragschiene verfahrbar geführt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zum Markieren.
Tragschienen werden zum Aufrasten von elektrischen Geräten in der Installationstechnik eingesetzt. Insbesondere im Apparatebau werden häufig vorkonfektionierte Tragschienenabschnitte, die dann vor Ort in Schaltschränke eingebaut werden, eingesetzt, die eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten elektrischen Geräten aufweisen. Unter den elektrischen Geräten sind häufig Reihenklemmen, von denen jede wiederum eine Mehrzahl von Anschlüssen aufweist. Um eine Verdrahtung der Anordnung innerhalb des Schaltkastens zu erleichtern, sind die einzelnen Geräte und auch deren Anschlüsse markierbar, beispielsweise indem sie entsprechende Markierungsflächen aufweisen.
Die Druckschrift WO 2010/057768 A1 zeigt eine Vorrichtung, mit der Tragschienen automatisiert mit elektrischen Geräten, insbesondere Reihenklemmen, bestückt werden können. Dabei ist eine Druckeinheit vorgesehen, die ein aus einem Magazin entnommenes elektrisches Gerät an seinen Markierungsflächen bedruckt, bevor es auf der Tragschiene montiert wird.
Aus der Druckschrift WO 2017/125364 A1 , die eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12 offenbart, ist ein alternativer Ansatz bekannt, bei dem die Tragschienen zunächst mit den elektrischen Geräten bestückt werden und danach die Geräte markiert werden. Zu diesem Zweck beschreibt die genannte Schrift eine Markiervorrichtung, die eine Tragschienenaufnahme aufweist sowie einen Laserkopf, der die gewünschten Markierungen auf Markierungsfeldern der Geräte aufbringt. Die Aufnahmevorrichtung für die Tragschiene ist dabei mit einer Linear- und Schwenkvorrichtung gekoppelt, so dass die Tragschiene mit den elektrischen Geräten vor dem Laserkopf verfahren und verschwenkt werden kann, um die zu beschriftenden Markierungsfelder in den Beschriftungsbereich des Laserkopfs bewegen zu können.
In großen Schaltschränken bzw. Schalteinrichtungen werden Tragschienen eingesetzt, die eine Länge im Bereich von einem bis über einem Meter erreichen und kann mit einer Vielzahl von elektrischen Geräten bestückt sein. Dabei kann vorgesehen sein, jedes elektrische Gerät an mehreren Positionen mit ggf. unterschiedlichen Ausrichtungen zu markieren. Insgesamt kann so eine große Anzahl von Markierungen für eine Tragschiene aufzubringen sein, wobei der Markierungsvorgang selbst und die vorgenommenen Verschwenkvorgänge der Tragschiene und Verfahrvorgänge des Laserkopfs Zeit kosten.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Markiervorgang der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem vorgegebene Markierungen auf die auf einer Tragschiene aufgerasteten elektrischen Geräte in möglichst kurzer Zeit und mit hoher Präzision aufgebracht werden können. Es ist eine weitere Aufgabe, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zum Markieren zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Markieren mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren der eingangs genannten Art zeichnet sich durch die folgenden Schritte aus: Es wird eine Anzahl von Markierungsanweisungen vorgegeben, die jeweils einen Markierungsinhalt, eine Position und eine Ausrichtung der Fläche, auf die der Markierungsinhalt aufzubringen ist, umfassen. Weiter wird ein Abbild zumindest eines Abschnitts der Tragschiene und zumindest eines elektrischen Gerätes von einer Bilderfassungseinrichtung erstellt. Anhand einer Auswertung des Abbilds wird dann mindestens eine der Positionen, an denen einer der Markierungsinhalte anzubringen ist, korrigiert. Dann werden die Markierungsanweisungen in Markierungsebenen derart gruppiert, dass alle Markierungsanweisungen einer Markierungsebene von dem Laserkopf ohne eine Bewegung des Laserkopfs oder der Tragschiene aufgebracht werden können, wobei sich die Markierungsebenen in Ortskoordinaten und/oder Parametern für den Laserkopf unterscheiden. Es wird eine erste der Markierungsebenen ausgewählt und - gemäß den Ortskoordinaten der ausgewählten Markierungsebene - der Laserkopf positioniert und/oder die Tragschiene verschwenkt. Auf diese ausgewählte Markierungsebene werden Markierungen mit den Parametern für den Laserkopf gemäß den Markierungsanweisungen aufgebracht. Anschließend wird eine nächste der Markierungsebenen zur Markierung ausgewählt, wobei diese Auswahl anhand der Bewegungen des Laserkopfs und der Tragschiene erfolgt, die notwendig wären, um Markierungen gemäß der nächsten der Markierungsebene aufbringen zu können.
Insbesondere bei längeren bestückten Tragschienen kann sich die tatsächliche Position eines Markierfeldes, das beschriftet werden soll, von der vorgesehenen Position unterscheiden. Grund sind unvermeidbare Größentoleranzen der einzelnen Geräte oder auch deren nicht völlig spaltfreie oder leicht schräge Anordnung auf der Tragschiene, sowie eine durch Temperatur und/oder Umgebungsfeuchtigkeit bedingte Größenänderung. Gerade bei längeren Tragschienen können sich diese Größentoleranzen bzw. -abweichungen oder Spaltmaße so addieren, dass tatsächliche Markierungspositionen von berechneten Positionen um einige Millimeter (mm) abweichen. Eine Angleichung der Positionen, an denen die Markierungen dann nachfolgend aufgebracht werden, anhand des Abbilds verhindert Fehlpositionierungen, wodurch eine präzise aufgebrachte Markierung, z.B. Beschriftung, erfolgen kann.
Bevorzugt erfolgt dazu das Erstellen und Auswerten des Abbilds vor dem Schritt des Gruppierens der Markierungsanweisungen in Markierungsebenen, wobei das Gruppieren dann anhand der korrigierten Positionen vorgenommen wird. Auf diese Weise wird die korrigierte Position bereits bei der Aufteilung der Markierungen auf die verschiedenen Markierungsgruppen berücksichtigt. Es wird so sichergestellt, dass eine am Rand eines Markierungsbereichs liegende Markierung an ihrer korrigierten Position auch tatsächlich erstellt werden kann und nicht durch die Korrektur in einen bei der gegebenen Position des Laserkopfs nicht mehr zugänglichen Bereich gelangt.
Bei dem Verfahren werden also zunächst die Markierungen in sogenannten Markierungsebenen so gruppiert, dass Markierungen, die jeweils mit gleichen Positionen von Laserkopf und Tragschiene und gleichen Einstellungen des Laserkopfs aufgebracht werden können, gebündelt werden. Es werden so unnötige Bewegungen und Änderungen der Einstelllungen verhindert. Insbesondere unnötige Bewegungen kosten Zeit, die den Markiervorgang verlängert.
Weiter werden die einzelnen Gruppen dann in einer möglichst effizienten Reihenfolge abgearbeitet, indem bei einem Wechsel zur nächsten Markierungsebene die vorzunehmenden Bewegungen berücksichtigt werden, wodurch ebenfalls unnötige Bewegungsabläufe beim Positionieren des Laserkopfs bzw. der Tragschiene vermieden werden.
Um alle Markierungen effizient in möglichst kurzer Zeit aufzubringen, werden die Schritte des Positionierens des Laserkopfes und/oder Verschwenkens der Tragschiene, des Aufbringens der Markierungen, und des Auswählens einer nächsten der Markierungsebenen wiederholt, bis alle Markierungsebenen abgearbeitet sind.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ist unter dem Begriff "elektrisches Gerät" jedes Gerät mit einer Tragschienenaufnahme zur Anordnung auf einer Tragschiene zu verstehen. Dieses sind beispielsweise rein passive Reihenklemmen, aber auch Geräte mit Schalt- oder Sicherungselementen, wie z.B. Sicherungsautomaten, fallen unter den Begriff des "elektrischen Geräts", ebenso wie auf eine Tragschiene aufsetzbare Geräte mit elektronischen Bauelementen oder Komponenten.
In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens wird die nächste der Markierungsebenen so ausgewählt, dass ein Verschwenken der Tragschiene gegenüber einer Bewegung des Laserkopfs in der Längsrichtung bevorzugt wird. Die unterschiedlichen Bewegungsvorgänge (Verfahren des Laserkopfs bzw. Verschwenken der Tragschiene) werden demgemäß bei dem Auswählen der nächsten Markierungsebene unterschiedlich gewichtet.
In einer möglichen Ausgestaltung des Verfahrens werden zum Auswählen der nächsten der Markierungsebenen den verbleibenden, noch nicht abgearbeiteten Markierungsebenen anhand der Ortskoordinaten der Markierungsebenen Prioritätswerte zugeordnet und die nächste zu bearbeitende Markierungsebene wird anhand der Prioritätswerte ausgewählt. Ein solches Verfahren lässt sich gut systematisch durchführen und an die apparativen Eigenschaften der Markierungsvorrichtung anpassen. Beispielsweise kann anhand der Ortskoordinaten der Markierungsebenen ermittelt wird, welche Bewegungen des Laserkopfs und/oder der Tragschiene notwendig sind, wobei unterschiedlichen Bewegungen unterschiedliche Prioritätskennzahlen zugeordnet sind. Die Prioritätskennzahlen ermöglichen eine optimale Anpassung des Verfahrens an die Eigenschaften der Markiervorrichtung. Die Prioritätskennzahlen von notwendigen Bewegungen werden dann aufaddiert, um den Prioritätswert einer Markierungsebene zu erhalten.
In einer Ausgestaltung wird einer Bewegung des Laserkopfes in der Längsrichtung eine größere Prioritätskennzahl zugeordnet als einem Verschwenken der Tragschiene, falls kleinere Prioritätswerte bei dem Auswählen bevorzugt werden. Das Verschwenken lässt sich bei geeigneter Ausgestaltung der Markiervorrichtung schneller durchführen als ein Verfahren des Laserkopf in der Längsrichtung, was entsprechend durch dieses widerspiegelnde Prioritätskennzahlen berücksichtigt wird. Bewegungen des Laserkopfes in einer anderen als der Längsrichtung können dagegen kleinere Prioritätskennzahlen zugeordnet werden als einer Bewegung des Laserkopfes in der Längsrichtung. Ein Verschieben des Laserkopfs in solche anderen Bewegungsrichtungen dient z.B. einer Veränderung des Abstands des Laserkopfs von den zu beschriftenden Geräten, und um Bereiche zu erreichen, die an den Geräten weiter oben bzw. unten liegen.
In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens werden mindestens zwei Abbilder in verschiedenen Schwenkstellungen der Tragschiene erstellt, um auch schräg stehende Markierfelder bestmöglich erkennen zu können.
Vorteilhaft wird bei der Auswertung der mindestens einen Abbildung eine oder mehrere Positionen eines Markierfeldes für eine aufzubringende Markierung erkannt. Das kann bei einem kleinen Markierfeld beispielsweise ein Mittelpunkt des Markierfeldes sein, dessen Koordinaten dann zur Positionskorrektur verwendet werden. Bei einem größeren Markierfeld werden bevorzugt mindestens zwei Positionen des Markierfeldes für eine aufzubringende Markierung erkannt, wodurch neben der Position der aufzubringenden Markierung auch ihre Ausrichtung korrigiert werden kann.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Markieren von aneinanderreihbaren elektrischen Geräten, die auf einer Tragschiene angeordnet sind, weist eine Aufnahme für die Tragschiene und einen Laserkopf zum Aufbringen der Markierung auf den elektrischen Geräten auf. Dabei ist die Aufnahme um ihre Längsachse verschwenkbar gelagert ist, und der Laserkopf in zumindest einer Längsrichtung, die parallel zu der Längsachse der Aufnahme verläuft, verfahrbar geführt ist. Die Vorrichtung weist eine Steuereinrichtung auf, die zur Durchführung eines derartigen Verfahrens eingerichtet ist. Weiter weist die Vorrichtung eine Bilderfassungseinrichtung zum Abbilden der in die Aufnahme eingesetzten Tragschiene sowie der darauf angeordneten elektrischen Geräte auf.
Bevorzugt ist die Bilderfassungseinrichtung direkt oder indirekt an dem verschiebbaren Schlitten der Linearführung angeordnet und ist besonders bevorzugt eine Zeilenkamera. Die Bilderfassungseinrichtung ermöglicht es, vorgegebene Positionen der aufzubringenden Markierungen an tatsächliche Gegebenheiten anzupassen, wenn sich diesbezüglich toleranz- oder spaltbedingte Abweichungen ergeben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist parallel zu der Aufnahme eine Linearführung mit einem verschiebbaren Schlitten, an dem der Laserkopf direkt oder indirekt montiert ist, angeordnet. Es kann vorgesehen sein, den Laserkopf über eine oder mehrere weitere Linearführungen, die senkrecht zu der Linearführung verlaufen, an dem Schlitten zu montieren. Eine zusätzliche weitere Linearführung in horizontaler Richtung ermöglicht es, den Laserkopf in einen geeigneten Fokusabstand zu der zu markierenden Fläche zu bringen, falls nicht der Laserkopf intern über Möglichkeiten verfügt, den Fokusabstand zu variieren. Eine zusätzliche weitere Linearführung in vertikaler Richtung erweitert den Markierungsbereich nach oben und unten.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung weist die Aufnahme einen Längsträger mit einem Aufnahmebett zum Aufnehmen der Tragschiene auf, der von Schwenkarmen exzentrisch zu einer Drehachse gehalten ist. Bevorzugt ist das Aufnahmebett dabei etwa 20 bis 30 mm außermittig vom Zentrum der Drehachse angeordnet.
Der exzentrischen Schwenkbewegung der Aufnahme und damit der Tragschiene beruht auf der Erkenntnis, dass im Durchschnitt der Massenschwerpunkt der zu beschriftenden elektrischen Geräte, insbesondere bei Reihenklemmen, etwa die genannten 20 bis 30 mm über der Tragschienenaufnahme der elektrischen Geräte liegt. Dadurch, dass das Aufnahmebett um den genannten Abstand von der Drehachse beabstandet ist, werden die elektrischen Geräte im Durchschnitt in ihrem eigenen Massenschwerpunkt gedreht, was eine schnelle und möglichst trägheitslose Drehbewegung ermöglicht. So werden die bei einer Beschleunigung der Drehbewegung auftretenden Kräfte minimiert. Auf diese Weise wird eine möglichst hohe Drehbeschleunigung und damit schnell auszuführende Schwenkbewegung erreicht, was den Markierungsvorgang insgesamt verkürzt.
Weiter vorteilhaft ist die Aufnahme so gelagert, dass sie ohne Anschlag um einen Drehwinkel größer als 360° verschwenkbar ist. Bevorzugt ist der Drehwinkel auch deutlich größer als 360° und beträgt beispielsweise 720°. Auch kann vorgesehen sein, dass beliebige Drehwinkel ohne Anschlag möglich sind. Die Drehdurchführung ist dabei so ausgebildet, dass eine Stromversorgung für die Elektromagnete für den gesamten Drehbereich erfolgen kann. Die so erreichte freie Verschwenkbarkeit ermöglicht es, die Tragschiene in beliebiger Richtung zu verschwenken, und so in jeder Situation auf dem kürzesten Drehweg zu weiteren Beschriftungspositionen zu wechseln. Es ist dadurch möglich, in jedem Fall mit einer Drehbewegung von weniger als 180° zu einer nächsten Beschriftungsposition zu wechseln.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung weist der Laserkopf einen Laser auf, der in einem ultravioletten (UV) Wellenlängenbereich emittiert. Licht im UV-Wellenlängenbereich bietet den Vorteil, dass Markierungen auf nahezu jeder Kunststoffoberfläche angebracht werden können. Die zu markierenden elektrischen Geräte können vorgesehene Felder zur Markierung aufweisen, diese müssen jedoch nicht mit einer speziellen Beschichtung oder einem speziellen Kunststoff versehen sein, wie es für Markierungen mit infrarotem (IR) Licht in der Regel nötig ist. Zudem ist es möglich, auch auf nicht extra ausgewiesenen Bereichen der elektrischen Geräte Markierungen anzubringen. Die aufgebrachten Markierungen können zudem nicht nur reine Farbumschläge sein, sondern gehen bei Verwendung geeigneter Parameter und Fokussierung der Laserstrahlung mit einem Materialabtrag oder einer Materialmodifikation einher, die die Markierungen ertastbar macht (taktile Markierung).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:

Fig. 1-4: ein Beispiel einer Vorrichtung zum Markieren von elektrischen Geräten in jeweils einer isometrischen Darstellung aus verschiedenen Blickrichtungen und/oder mit verschiedenen eingesetzten Tragschienen mit den zu beschriftenden elektrischen Geräten;
Fig. 5a-c: verschiedene Ansichten einer Schwenkvorrichtung der in den Fig. 1-4 gezeigten Markiervorrichtung;
Fig. 6: eine Querschnittsdarstellung eines Längsträgers der Schwenkvorrichtung gemäß den Fig. 5a-c;
Fig. 7a, b: eine Anordnung von elektrischen Geräten auf einer Tragschiene in jeweils einer isometrischen Darstellung aus verschiedenen Blickrichtungen;
Fig. 8: ein Flussdiagramm eines Verfahrensteils zum Ermitteln von Markierungsebenen;
Fig. 9: ein Flussdiagramm eines Verfahrensteils zum Ermitteln von Prioritäten für die Bearbeitung einer nächsten Markierungsebene;
Fig. 10a, b: verschiedene Reihenklemmen als Beispiele zu markierender elektrischer Geräte;
Fig. 10c: ein Endwinkel als weiteres Beispiel eines zu markierenden elektrischen Gerätes; und
Fig. 11, 12: jeweils eine Ansicht eines Blocks von Reihenklemmen mit einem Endwinkel mit unterschiedlichen Positionierungsfehlern bei einer der Reihenklemmen.

In den Fig. 1-4 ist ein Beispiel einer Vorrichtung zum Markieren von aneinanderreihbaren elektrischen Geräten, nachfolgend kurz Markiervorrichtung genannt, in jeweils einer isometrischen Darstellung gezeigt. Ein anmeldungsgemäßes Markierverfahren, das mit dieser Vorrichtung durchgeführt werden kann, wird im Zusammenhang mit den Fig. 7a bis 9 beschrieben. Beispiele von einzelnen aneinanderreihbaren elektrischen Geräten und von Blöcken derselben, die mit der Vorrichtung markiert werden können, sind in den Fig. 10a-c, 11 und 12 wiedergegeben.
Die Markiervorrichtung ist jeweils mit einer aufgenommenen Tragschiene 1 dargestellt, auf die sich eine Anzahl von elektrischen Geräten 2 aufgerastet ist. Alle in den Figuren dieser Anmeldung gezeigten aufgerasteten Geräte 2 sind Reihenklemmen. Es versteht sich jedoch, dass auch andere aufgerastete elektrische oder auch elektronische Geräte, wie beispielsweise Sicherungen oder Lastschalter, auf die Tragschiene 1 aufgereiht und durch die gezeigte Vorrichtung markiert werden können. Lediglich der einfacheren Darstellung halber werden die elektrischen Geräte 2 nachfolgend auch als Reihenklemmen 2 bezeichnet.
Die Fig. 1, 2 und 4 zeigen die Markiervorrichtung mit unterschiedlich bestückten Tragschienen 1. Die Blickrichtung, in der die Vorrichtung dargestellt ist, ist in den drei genannten Fällen dieselbe. Fig. 3 zeigt die Markiervorrichtung mit der Tragschiene 1 und den Reihenklemmen 2 gemäß Fig. 2 aus einer anderen Blickrichtung.
Zur Aufnahme und auch zur Durchführung einer Schwenkbewegung der Tragschiene 1 mit den Reihenklemmen 2 weist die Markiervorrichtung eine Schwenkvorrichtung 10 auf. Die eigentliche Markierung (Beschriftung) auf den Reihenklemmen 2 wird von einer Laseranordnung 20 vorgenommen. Die Markiervorrichtung einschließlich der Laseranordnung 20 wird von einer hier nicht dargestellten Steuereinrichtung angesteuert. Nachfolgend wird zunächst die Schwenkvorrichtung 10, dann die Laseranordnung 20 detaillierter beschrieben.
Die Schwenkvorrichtung 10 weist einen Rahmen 11 auf, in dem eine in Art einer Schaukel ausgebildete Aufnahme 12 drehbar um ihre Längsachse angeordnet ist. Die Aufnahme 12 umfasst einen sich in Längsrichtung erstreckenden Längsträger 13, der an beiden Enden über Schwenkarme 14 exzentrisch gegenüber einer Drehachse angeordnet ist. Diese Drehachse ist in entsprechenden Lagern in Stirnteilen des Rahmens 11 drehbar gelagert und mit einem Antrieb 16 gekoppelt. Der Antrieb 16 ist beispielsweise Stellantrieb mit Positionsencoder. Um hohe Drehmomente und entsprechend schnelle Drehbeschleunigung und damit kurze Positionierzeiten zu erreichen, ist insbesondere ein ggf. drehzahluntersetzter Gleichstrommotor für den Stellantrieb geeignet.
Die Tragschiene mit den Reihenklemmen 2 wird zum Markieren auf den Längsträger 13 aufgesetzt, der zu diesem Zweck ein Aufnahmebett 131 bereitstellt. Dieses Aufnahmebett 131 und weitere Details des Längsträgers 13 sind gut in den Fig. 5a-5c zu erkennen, die die Schwenkvorrichtung 10 in verschiedenen Ansichten separat von der Laseranordnung 20 und ohne aufgesetzte Tragschiene 1 darstellen. Fig. 5a zeigt die Schwenkvorrichtung 10 in einer isometrischen Ansicht, die Fig. 5b in einer Seitenansicht und die Fig.5c in einer Draufsicht.
An einem Ende des Längsträgers 13 ist eine feste Aufnahmelasche 132 angeordnet, unter die ein Endabschnitt der Tragschiene 1 geschoben wird, um die Tragschiene an dieser Seite an dem Aufnahmebett 131 festzulegen. Das gegenüberliegende Ende der Tragschiene 1 wird mit einer vergleichbaren Aufnahmelasche 152 fixiert, die jedoch nicht ortsfest, sondern an einem verschiebbaren Reiter 15 angeordnet ist. Der Reiter 15 ist längs verschiebbar an dem Längsträger 13 geführt, wozu in diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise Führungsschienen 135 seitlich am Längsträger 13 vorgesehen sind. Der Reiter 15 ist mit einem Schnellspannhebel 151 ausgestattet, der ein Fixieren bzw. Lösen einer Arretierung des Reiters 15 am Längsträger 13 erlaubt. Nach Lösen des Reiters 15 kann dieser in Richtung der aufgesetzten Tragschiene 1 verschoben werden, bis die am Reiter 15 befestigte Aufnahmelasche 152 (s. Fig. 5b, c) die Tragschiene 1 im Aufnahmebett 131 fixiert.
Zusätzlich sind Seitenführungsbleche 133 in Längsrichtung des Längsträgers 13 an den seitlichen Rändern des Aufnahmebetts 131 vorgesehen, die die Tragschiene 1 entlang ihrer gesamten Länge seitlich führen.
In Fig. 6 ist ein Querschnitt durch den Längsträger 13 mit einer aufgesetzten Tragschiene 1 dargestellt. Die Seitenführungsbleche 133 umgreifen die Tragschiene 1 seitlich in einem unteren Bereich. Die Seitenführungsbleche 133 sind bevorzugt als Federstahlbleche ausgeführt, so dass sie Toleranzen in der Breite der Tragschiene 1 ausgleichen können. Die Seitenführungsbleche 133 sind bevorzugt so dünn ausgebildet und ragen nur so weit über das Aufnahmebett 131 hervor, dass sie die Tragschiene 1 zwar führen und positionieren, aber mit aufgerasteten elektrischen Geräten 2 nicht kollidieren. Dieses ist möglich, da die Tragschienenaufnahmen an den elektrischen Geräten 2 üblicherweise einen kleinen seitlichen Freiraum zumindest im unteren Bereich der Tragschiene aufweisen. Die Seitenführungsbleche 133 sind insbesondere für längere Tragschienen 1 hilfreich, da produktions- und/oder transportbedingt längere Tragschienen 1 dazu neigen, sich durchzubiegen. Aufgrund dieser Durchbiegung wäre eine exakte Positionierung der Tragschienen und damit der zu beschriftenden elektrischen Geräte nicht gegeben bzw. wird durch die Seitenführungsbleche 133 erreicht.
Weiter sind in Längsrichtung der Tragschiene 13 im Aufnahmebett 131 eine Mehrzahl von Elektromagneten 134 beabstandet voneinander angeordnet. Nach einem Aufsetzen der Tragschiene 1 werden die Elektromagnete 134 einzeln, in Gruppen oder gemeinsam bestromt, so dass sie die Tragschiene 134 fest und ohne einen Spalt aufgrund einer Durchbiegung in dem Aufnahmebett 131 fixieren. Eine Stromzuführung für die Elektromagnete 134 erfolgt über eine Rotationsdurchführung 17, die bevorzugt an der dem Antrieb 16 gegenüberliegenden Seite der Schwenkvorrichtung 10 angeordnet ist.
Durch die Verschiebbarkeit des Reiters 15 ist die Möglichkeit gegeben, Tragschienen 1 unterschiedlicher Länge in die Schwenkvorrichtung 10 einzusetzen.
Durch die beschriebene Art der Fixierung der Tragschiene können zudem unterschiedlich hohe Tragschienen eingesetzt werden.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel mit einer kürzeren eingesetzten Tragschiene 1. Es kann vorgesehen sein auch in diesem Fall alle Elektromagnete 134 zu bestromen. Alternativ kann vorgesehen sein, nur eine Anzahl von Elektromagneten 134 zu bestromen, die im Bereich der tatsächlich eingesetzten Tragschiene 1 liegen.
Wie Fig. 6 weiter zeigt, ist ein in Längsrichtung des Längsträgers 13 verlaufender Kanal in dem Längsträger 13 ausgebildet, durch den Kabel zur Bestromung der Elektromagnete 134 verlaufen können. Der Kanal 136 dient weiterhin der Gewichtsreduzierung, um das Rotationträgheitsmoment der Aufnahme 12 zu minimieren, um mit möglichst geringen Drehmomenten eine hohe Drehbeschleunigung zu erreichen.
Aufgrund der Schwenkarme 14 ist das Aufnahmebett 131 für die Tragschiene 1 bei der Drehbewegung exzentrisch von der Drehachse angeordnet. Bevorzugt liegt der Abstand, um den das Aufnahmebett 131 von der Drehachse beabstandet ist, im Bereich von 20 bis 30 Millimetern (mm) und besonders bevorzugt bei etwa 23 mm. Grund ist, dass im Durchschnitt der Massenschwerpunkt der zu beschriftenden elektrischen Geräte 2 - insbesondere bei Reihenklemmen - etwa 23 mm über der Tragschienenaufnahme der elektrischen Geräte 2 liegt. Wird das Aufnahmebett 131 um den genannten Abstand von der Drehachse beabstandet, werden die elektrischen Geräte 2 im Durchschnitt in ihrem eigenen Massenschwerpunkt gedreht, was eine schnelle und möglichst trägheitslose Drehbewegung ermöglicht. So werden die bei einer Beschleunigung der Drehbewegung auftretenden Kräfte minimiert. Auf diese Weise wird eine möglichst hohe Drehbeschleunigung und damit schnell auszuführende Schwenkbewegung erreicht, was den Markierungsvorgang insgesamt verkürzt.
Bevorzugt sind der Antrieb 16 und die Rotationsdurchführung 17 so ausgebildet, dass ein unbegrenzter Drehwinkel bei der Drehung der Aufnahme 12 möglich ist. Auf diese Weise kann die Dreh- bzw. Schwenkbewegung der Aufnahme 12 unbeeinträchtigt von anderenfalls gegebenen Einschränkungen jederzeit in jede Richtung erfolgen. Die sich für den Markierungsprozess ergebenen Vorteil werden später noch detaillierter erläutert.
Wie bereits zuvor erwähnt ist, ist seitlich neben der Schwenkvorrichtung 10 im Bereich der Aufnahme 12 die Laseranordnung 20 angeordnet. Die eigentliche Markierung auf den elektrischen Geräten 2, also in dem dargestellten Beispiel auf den Reihenklemmen 2, erfolgt durch einen Laserkopf 21, der alle zur Aufbringung der Beschriftung notwendigen Komponenten, insbesondere einen Laser sowie Ablenk- und ggf. Fokussiereinheiten, um den Laserstrahl zur Aufbringung der Markierung ablenken zu können, umfasst.
Zur Markierung der elektrischen Geräte 2 mit einem Laser können verschiedene Techniken eingesetzt werden. Beispielsweise ist es möglich, als Laser des Laserkopfs 21 einen Infrarotlaser einzusetzen, z.B. einen CO₂-Laser, der Licht einer Wellenlänge von etwa 10,6 Mikrometern (µm) emittiert. Bei einem Einsatz eines Infrarotlasers ist es üblich, dass auf den elektrischen Geräten 2 für Infrarotstrahlung sensitive Markierfelder vorgesehen sind, die sich beim Auftreffen von infraroter Laserstrahlung verfärben, so dass eine Markierung angebracht werden kann. Die Markierfelder können in Form von Aufklebern, aufgebrachten Beschichtungen und/oder durch abschnittsweise Verwendung eines entsprechend infrarotsensitiven Kunststoffs bei den elektrischen Geräten vorliegen.
Weiter ist es möglich und bevorzugt, einen Laserkopf 21 mit einem im ultravioletten Wellenlängenbereich von etwa 190 bis 380 Nanometern (nm), insbesondere bei 355 nm emittierenden Laser einzusetzen. Ein solcher Laser kann beispielsweise ein Nd:YAG-Laser oder auch ein CO₂-Laser mit nachgeordnete Frequenzverdreifachung sein. Licht im UV-Wellenlängenbereich bietet den Vorteil, dass Markierungen auf nahezu jeder Kunststoffoberfläche angebracht werden können. Die elektrischen Geräte können nach wie vor vorgesehene Felder zur Markierung aufweisen, diese müssen jedoch nicht mit einer speziellen Beschichtung oder einem speziellen Kunststoff versehen sein. Zudem ist es möglich, auch auf nicht extra ausgewiesenen Bereichen der elektrischen Geräte Markierungen anzubringen. Durch geeignete Parameter und Fokussierung der Laserstrahlung können zudem nicht nur reine Farbumschläge zur Markierung genutzt werden, sondern es kann ein Materialabtrag oder ein Materialmodifikation des markierten Materials erreicht werden, die die Markierungen ertastbar macht (taktile Markierung).
Der Laserkopf 21 ist angesteuert durch die hier nicht dargestellte Steuereinrichtung, um innerhalb eines Fokusfelds 4 eine Beschriftung aufzubringen. Das Fokusfeld 4 ist in den Fig. 1-4 dargestellt. Die genaue Größe, sowie der Abstand, in dem sich das Fokusfeld 4 vor dem Laserkopf 21 befindet, sind abhängig von den Abbildungseigenschaften des Laserkopfs 21. Innerhalb des Fokusfelds 4 kann der Laserkopf 21 Markierungen, insbesondere Schriftzeichen, Ziffern und/oder Symbole, auf zu markierenden Flächen aufbringen. In der Regel wird ein im Laserkopf 21 erzeugter Laserstrahl über mehrere dreh- oder schwenkbare Spiegel abgelenkt, um jeden Punkt im Fokusfeld 4 zu erreichen. Da die Spiegel eine geringe Massenträgheit aufweisen, ist die Bewegung der Spiegel und damit die Ablenkung des Laserstrahls verglichen mit anderen mechanischen Bewegungen im System ein schneller Vorgang.
Wie in den Fig. 1-4 ersichtlich ist, ist das Fokusfeld 4 kleiner als die maximale Länge der Tragschiene 1 mit den zu beschriftenden elektrischen Geräten 2. Um eine Beschriftung entlang der gesamten Länge der Tragschiene 1 zu ermöglichen, weist die Laseranordnung 20 eine Linearführung 22 in Längsrichtung des Längsträgers 13 auf. Diese Richtung wird nachfolgend auch als z-Richtung bezeichnet. Die Linearführung 22 erstreckt sich über die im Wesentlichen gesamte Länge der Aufnahme 12 der Schwenkvorrichtung 10. Die Linearführung 22 kann z.B. in Form eines Spindel- oder Zahnstangenantriebs ausgebildet sein. Es sind jedoch auch andere Antriebe möglich. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind Antriebsmotoren der Linearführung 22 in den Figuren nicht explizit dargestellt.
An einem bewegbaren Schlitten der Linearführung 22 ist der Laserkopf 21 über eine Halterung befestigt, die eine Positionseinstellung des Laserkopfs 21 auch in die senkrecht zur z-Richtung stehenden x- und y-Richtungen ermöglicht. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Linearführung 23 in x-Richtung und eine Linearführung 24 in y-Richtung vorgesehen. Die x-Richtung verläuft im dargestellten Beispiel horizontal und die y-Richtung senkrecht.
Durch Verschiebung des Laserkopfs 21 in x-Richtung über die Linearführung 23 kann der Abstand des Laserkopfs 21 von dem zu beschriftenden Bereich verändert werden. Durch die Verschiebung in y-Richtung mit Hilfe der Linearführung 24 können weiter oben bzw. unten liegende zu markierende Bereiche erreicht werden. Falls der Laserkopf 21 über eine interne Möglichkeit der Verstellung des Fokusabstands verfügt, kann ggf. auf die Linearführung 23 verzichtet werden und diese als Halterung mit einem festen Abstand ausgebildet sein. Falls die Modellvielfalt der zu beschriftenden elektrischen Geräte 2 keine großen Höhenunterschiede der Geräte vorsieht, kann unter Umständen auf eine Linearführung in y-Richtung verzichtet werden und die entsprechende Linearführung 24 kann als feste Halterung ausgebildet sein. Der Höhenunterschied bezieht sich auf eine Variation des Abstands der zu markierenden Bereiche von der Tragschiene.
Die Laseranordnung weist eine Bilderfassungseinrichtung 25 auf, z.B. eine Kamera, insbesondere eine Zeilenkamera. Diese kann unabhängig von dem Laserkopf 21 so angeordnet sein, dass sie auf die Schwenkvorrichtung 10 und damit eine eingesetzte Tragschiene 1 ausgerichtet ist. Vorteilhaft ist - wie auch bei der hier gezeigten Vorrichtung - die Bilderfassungseinrichtung so angeordnet, dass sie von der Linearführung 22 in x-Richtung entlang der Tragschienenaufnahme verfahrbar ist. Die Bilderfassungseinrichtung kann dazu an dem Laserkopf 21 angeordnet sein oder sie ist, wie vorliegend, integral in diesem ausgebildet. In dem Fall ist sie nicht nur in x-Richtung, sondern auch in z-Richtung und ggf. y-Richtung verfahrbar. Eine Kombination einer Zeilenkamera, deren aufgenommene Bildzeile quer, insbesondere senkrecht zur x-Richtung ausgerichtet ist, und einer Verfahrbarkeit in x-Richtung ermöglicht es, Tragschienen 1 jeder Länge in jeweils einem Bild mit variabler Pixelanzahl in x-Richtung abzubilden.
Die Bilderfassungseinrichtung 25 kann in verschiedenen Stadien des Markierungsvorgangs eingesetzt werden. Zum einen kann die Bilderfassungseinrichtung 25 genutzt werden, um eine Tragschiene 1 nach dem Einsetzen abzubilden, ggf. in verschiedenen Schwenkstellungen, um zu überprüfen, ob die eingesetzte und zu beschriftende Tragschiene 1 korrekt konfiguriert ist, z.B. ob sie tatsächlich die zu beschriftenden elektrischen Geräte 2 in der korrekten Orientierung und Reihenfolge aufweist. Weiter kann überprüft werden, ob die Geräte 2 dahingehend korrekt positioniert sind, dass Markierungsflächen, auf die die Markierungen aufgebracht werden sollen, sich an der Position befinden, die für die jeweilige Markierung gespeichert ist. Wenn sich dabei Abweichungen zeigen, die innerhalb eines vorgebbaren Toleranzbereichs liegen, kann eine Anpassung der Positionen, an denen die Markierungen nachfolgend aufgebracht werden, an die aufgefundenen Positionen der Markierungsflächen angepasst werden. Diese Vorgehensweise wird nachfolgend noch detaillierter erläutert.
Zum anderen kann die Bilderfassungseinrichtung 25 eingesetzt werden, um den eigentlichen Markierungsvorgang zu überwachen. Eine aufgebrachte Markierung kann auf Korrektheit und/oder Lesbarkeit überprüft werden. Dazu kann ein erneutes Abbild der Tragschiene 1 und den elektrischen Geräten 2 aufgenommen werden, nachdem die Markierungen aufgebracht wurden. Insbesondere wenn sich die Bilderfassungseinrichtung mit dem Laserkopf 21 mitbewegt, kann eine Prüfung jeder einzelnen Markierung unmittelbar nach oder sogar während ihres Aufbringens erfolgen.
Nachfolgend wird der Markierungsvorgang näher erläutert.
Zum Aufbringen der Markierung auf die elektrischen Geräte 2 der Tragschiene 1 wird der Laserkopf 21 mit Hilfe der Linearführung 22 so verfahren, dass zumindest ein Teil der aufzubringenden Markierungen im Bereich des Fokusfelds 4 liegen. Beispielsweise sind in der Fig. 1 Markierungsebenen 3 eingezeichnet, die Ebenen angeben, in denen Markierungen auf den verschiedenen Reihenklemmen 2 anzubringen sind. Beim Beispiel der Fig. 1 ist eine Mehrzahl gleicher Reihenklemmen 2 auf der Tragschiene 1 angeordnet, wobei zu markierende Bereiche auf verschiedenen Seiten der Reihenklemmen 2 an unterschiedlich hoch (gegenüber der Tragschiene 1) angeordneten Kontakten angeordnet sind. In einer Markierungsebene 3 sind alle Markierungen aufgenommen, die auf eine oder mehrere der Reihenklemmen 2 aufgebracht werden können, ohne dass entweder die Aufnahme 12 verschwenkt oder der Laserkopf 21 verfahren werden muss.
In den Fig. 7a und 7b ist die Tragschiene 1 mit aufgerasteten elektrischen Geräten 2, die auch in Fig. 5 zu sehen ist, separat von der Markiervorrichtung dargestellt, um die verschiedenen Markierungsebenen 3 besser veranschaulichen zu können. Die Fig. 7a und 7b geben die Tragschiene 1 jeweils aus unterschiedlichen Blickrichtungen in isometrischen Darstellungen wieder.
In diesen Figuren sind beispielhaft verschiedene bereits aufgebrachte Markierungen 5 auf den elektrischen Geräte 2, also den Reihklemmen 2, dargestellt. Die Markierungen 5 sind zum großen Teil Anschlussmarkierungen, die auf dafür vorgesehenen Feldern neben Anschlüssen angebracht sind. Weitere der Markierungen 5 betreffen z.B. kundenspezifische Identifikations- oder Auftragsnummern oder Baugruppenbezeichnungen o.ä.
Zum Aufbringen der Markierungen 5 werden nacheinander die verschiedenen Markierungsebenen 3 in die Ebene des Fokusfelds 4 gebracht, was durch Verschwenken der Aufnahme 12 und ggf. durch Betätigen der Linearführung 22 in z-Richtung und/oder der Linearführung 23 in x-Richtung und/oder der Linearführung 24 in z-Richtung erfolgt. Alle in der Markierungsebene 3, die sich dann im Fokusfeld 4 befindet, liegenden Markierungen werden vom Laserkopf 21 aufgebracht, bevor eine nächste der Markierungsebenen 3 in das Fokusfeld 4 gebracht wird.
Wie Fig. 3 zeigt können aufgrund der beliebigen Verschwenkbarkeit der Aufnahme 12 auch Markierungen an der Unterseite der Reihenklemmen 2 angebracht werden. Die freie Verschwenkbarkeit ermöglicht es auch, über die Unterseite des Längsträgers 13 auf die andere Seite der Reihenklemmen 2 zu wechseln. Wenn beispielsweise auf beiden Seiten der Reihenklemmen 2 schräg nach unten geneigte Beschriftungsfelder vorgesehen sind, würde ein Drehen über die Unterseite, also eine Drehung, bei der nicht die Oberseite der Reihenklemme 2 den Laserkopf 21 passiert, sondern die Unterseite des Längsträgers 13, zu einer Drehbewegung von weniger als 180° führen, anstelle eine Drehbewegung mit mehr als 180° über die Oberseite ausführen zu müssen.
Die verschiedenen Markierungsebenen 3 sind durch ihre Lage im Raum sowie ihre Abmessungen charakterisiert. Zusammenfassend werden diese Eigenschaften als Ortskoordinaten einer Markierungsebene 3 bezeichnet. Im Hinblick auf die Lage im Raum ist nicht nur die Position, sondern insbesondere auch eine Neigung der Markierungsebenen 3, relevant, da Markierungen, um nicht verzerrt und/oder unscharf zu werden, nur auf Flächen aufgebracht werden können, die im Hinblick auf den Abstand zum Laserkopf 21 aber auch im Hinblick auf die Neigung in dem Fokusfeld 4 liegen.
Um die Markierungen 5 auf den elektrischen Geräten 2 der Tragschiene 1 aufzubringen, werden der Steuereinrichtung, die sowohl den Laserkopf 21 als auch die Linearführungen 22-24 und auch den Antrieb 16 der Schwenkaufnahme 12 ansteuert, Informationen über die Konfiguration der Tragschiene 1, d.h. über die aufgerasteten elektrischen Geräte 2 übermittelt, sowie Informationen darüber, auf welchem Gerät an welcher Position mit welcher Neigung welche Markierung 5 aufzubringen ist. Diese Informationen werden im Rahmen dieser Anmeldung zusammenfassend auch als Markierungsanweisungen bezeichnet.
Um die Markierungen 5 aufzubringen, werden in einem ersten Verfahrensteil zunächst die Markierungsebenen 3 ermittelt, in denen Markierungen 5 bzw. die zugrundeliegenden Markierungsanweisungen zusammengefasst sind. Eine Markierungsebene 3 beinhaltet somit mindestens eine, bevorzugt eine Mehrzahl von Markierungen 5, die alle in dieser Markierungsebene 3 liegen und die sich zudem im Hinblick auf zu verwendende Markierungsparameter nicht unterscheiden. Markierungsparameter betreffen die Einstellung des Lasers des Laserkopfs 21, die zur Aufbringung der Markierung eingestellt werden müssen. Ein Markierungsparameter ist z.B. die Leistung des Lasers und die Beschriftungsgeschwindigkeit, die gemeinsam den Energieeintrag pro Fläche der Beschriftung beeinflussen. Diese Markierungsparameter sind im Wesentlichen von dem Material, auf das die Markierung 5 aufgebracht wird, abhängig. Auch Informationen über das zu markierende Material sind mit dem Datensatz, der die Tragschiene 1 und die elektrischen Geräte 2 beschreibt, verfügbar. Sie können unmittelbar mit in die Markierungsanweisungen eingebunden sein oder auch über verlinkte Produktinformationen zugänglich sein.
Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Festlegen der verschiedenen Markierungsebenen 3 ist in Fig. 8 in Form eines Flussdiagramms dargestellt.
In einem ersten Schritt S1 wird zunächst aus den übertragenen Informationen über die aufzubringenden Markierungen 5 eine erste (bzw. in nachfolgenden Wiederholungen des Schrittes 1 eine nächste) Markierungsanweisung abgerufen.
In einem nächsten Schritt S2 wird ermittelt, ob die von dieser Markierungsanweisung spezifizierte Markierung 5 mit gleichen Markierungsparametern auf dem gleichen elektrischen Gerät 2 aufzubringen ist wie die zuletzt betrachtete. Falls dem nicht so ist - wie z.B. beim ersten Durchlauf des Verfahrens - verzweigt das Verfahren zu einem nächsten Schritt S3, in dem überprüft wird, ob die Ausrichtung der zu markierenden Fläche die gleiche ist wie bei zuvor vorgenommenen Markierungen 5. Ist dem nicht so, verzweigt das Verfahren zu einem nächsten Schritt S4, in dem eine neue Markierungsebene 3 erzeugt wird.
In einem nächsten Schritt S9 wird dann überprüft, ob weitere Markierungsanweisungen, die noch keiner Markierungsebene 3 zugeordnet sind, vorliegen Falls keine weiteren noch nicht zugeordneten Markierungsanweisungen vorliegen, ist dieser Verfahrensabschnitt abgeschlossen. Wenn weitere Markierungsanweisungen vorliegen, die noch keiner Markierungsebene 3 zugeordnet sind, verzweigt das Verfahren zurück zum Schritt S1, in dem die nächste Markierungsanweisung abgerufen wird.
Falls in dem Schritt S2 festgestellt wird, dass die aktuell betrachtete Markierungsanweisung dasselbe elektrische Gerät betrifft wie die zuvor bearbeitete und auch die dieselben Markierungsparameter eingesetzt werden, sind die benötigten Markierungsebenen in der Regel schon angelegt und es muss nicht unbedingt eine neue Markierungsebene eröffnet werden. Das Verfahren wird in dem Fall in einem Schritt S5 fortgesetzt. Der Schritt S5 wird ebenfalls erreicht, wenn im Schritt S3 festgestellt wird, dass die aktuelle Markierungsanweisung ein anderes als das zuvor betrachtete elektrische Gerät 2 betrifft, jedoch die Markierung 5 auf einer Fläche mit gleicher Ausrichtung aufgebracht werden soll.
In dem folgenden Schritt S5 wird abgefragt, ob die Markierung 5 auf gleichem zu markierenden Material oder zumindest auf einem Material, das gleiche Einstellung des Lasers des Laserkopfs 21 erfordert, erfolgen soll. Wenn das nicht so ist, d.h. wenn geänderte Markierungsparameter zu verwenden sind, verzweigt das Verfahren zum Schritt S4, in dem eine neue Markierungsebene 3 generiert wird.
Falls die Markierungsparameter nicht geändert werden müssen, verzweigt das Verfahren zu einem nächsten Schritt S6. In dem Schritt S6 wird überprüft, ob die aktuelle Markierung innerhalb des Fokusbereichs einer der bereits erstellten Markierungsebenen 3 liegt. Hintergrund ist, dass die Fokusebene 4 des Laserkopfs 21 eine - wenn auch kleine - Tiefenschärfe bis zu typischerweise einigen Millimetern im Abstand zulässt. Markierungen, die bei gleicher Ausrichtung der zu markierenden Fläche und gleichen geforderten Laserparametern, sich im Hinblick auf den Abstand des Laserkopfs 21 zur Fläche nur um wenige Millimeter (bzw. einen Abstandsunterschied im Bereich der Tiefenschärfe) unterscheiden, können daher in derselben Markierungsebene 3 zusammengefasst werden.
Falls die aktuelle aufzubringende Markierung 5 jedoch außerhalb des Fokusbereichs liegt, verzweigt das Verfahren wiederum zum Schritt S4, um eine neue Markierungsebene zu generieren. Falls die aktuelle Markierung in dem Fokusbereich einer bereits bestehenden Markierungsebene 3 liegt, verzweigt das Verfahren zu einem Schritt S7, in dem überprüft wird, ob die aufzubringende Markierung 5 eventuell verschattet ist. Eine Verschattungssituation kann z.B. vorliegen, wenn aus Sicht des Laserkopf 21 die Markierung 5 hinter einem hervorstehenden Teil eines benachbarten elektrischen Geräts 2 liegt, so dass die Laserstrahlen den Markierungsbereich aus der vorliegenden Position des Laserkopfes heraus gar nicht erreichen könnten. Falls eine solche Verschattungssituation für die aktuell betrachtete Markierungsanweisung vorliegt, verzweigt das Verfahren zum Schritt S4, um die Markierungsanweisung einer neuen Markierungsebene zuzuweisen.
Falls keine Verschattungssituation für die aktuelle Markierungsanweisung besteht, verzweigt das Verfahren zu einem nächsten Schritt S8, in dem die aktuelle Markierungsanweisung dieser bereits bestehenden Markierungsebene 3 zugefügt wird. Auch vom Schritt S8 wird das Verfahren mit dem Schritt S9 fortgeführt, um ggf. weitere Markierungsanweisungen zu betrachten.
Zum eigentlichen Aufbringen der Markierungen 5 auf die elektrischen Geräte 2 werden dann nacheinander die verschiedenen Markierungsebenen 3 in die Ebene des Fokusfelds 4 gebracht, was durch Verschwenken der Aufnahme 12 und ggf. durch Betätigen der Linearführung 22 in z-Richtung und/oder der Linearführung 23 in x-Richtung und/oder der Linearführung 24 in z-Richtung erfolgt. Alle in der Markierungsebene 3, die sich dann im Fokusfeld 4 befindet, liegenden Markierungen werden vom Laserkopf 21 aufgebracht, bevor eine nächste der Markierungsebenen in das Fokusfeld 4 gebracht wird.
Um die Reihenfolge zu ermitteln, in der die generierten Markierungsebenen 3 ausgehend von einer neutralen Startposition des Laserkopfs 21 und auch der Aufnahme 12 angefahren und abgearbeitet werden, werden anmeldungsgemäß die verschiedenen Bewegungen des Laserkopfs 21 bzw. der Aufnahme 12 für die Tragschiene 1, die für einen Wechsel zur nächsten Markierungsebene notwendig sind, berücksichtigt. Diese Bewegungen werden mit verschiedenen Prioritäten belegt, wobei die Bewertung von der involvierten Zeit für die Durchführung der Bewegung abhängt. Da insbesondere bei dem Aufbau der Markiervorrichtung, wie er im Zusammenhang mit den Fig. 1-6 beschrieben ist, ein Verschwenken der Tragschiene 1 deutlich schneller erfolgen kann als ein Verfahren des Laserkopfs entlang der Tragschiene 1, hat das Kriterium "kein Verfahren des Laserkopfs 21 in z-Richtung" eine höhere Priorität als das Kriterium "keine Drehung der Aufnahme 12".
Auch den anderen beiden Bewegungsfreiheitsgraden des Laserkopfs 21, also die Bewegung in x- bzw. y-Richtung, kann eine Priorität zugewiesen werden. Wenngleich die Vorschubgeschwindigkeiten der Linearführungen 23, 24 für die x- und y-Richtungen in der Regel mit denen der Linearführung 22 für die z-Richtung vergleichbar sind, sind bei diesen beiden Bewegungsachsen in der Regel die zurückzulegenden Wege kleiner. Von daher hat die Prämisse "keine Bewegung in z-Richtung" in jedem Fall höhere Priorität als die Prämisse "keine Bewegung in y-Richtung" und "keine Bewegung in x-Richtung". Die Prioritäten, die der Bewegung der x- und der y-Richtung eingeräumt werden, sind vergleichbar mit denen der Verschwenkbewegung und können in einer Prioritätenreihenfolge vor oder nach dieser einsortiert werden.
Bewegungen des Laserkopfs in x-Richtung sind häufig nur sehr klein. Bewegungen in y-Richtung können größer sein, kommen aber seltener vor, da eine Bewegung in der y-Richtung aus einer Normalstellung heraus nur bei sehr großen zu beschriftenden Geräten benötigt wird. Eine Prioritätenreihenfolge "Verschwenken vor Bewegung in x-Richtung vor Bewegung in y-Richtung vor Bewegung in z-Richtung" ist daher bevorzugt.
In Fig. 9 ist in einem Flussdiagramm dargestellt, wie eine Vergabe der Prioritäten in einem Ausführungsbeispiel mit dieser bevorzugten Prioritätenreihenfolge erfolgen kann, um eine nächste Markierungsebene zur Abarbeitung durch die Markiervorrichtung auszuwählen.
Das Verfahren iteriert durch die Menge der noch nicht abgearbeiteten Markierungsebenen, um diese mit einem Prioritätswert p zu versehen. Die Markierungsebene, die nach Abschluss des in Fig. 9 gezeigten Verfahrens den kleinsten oder einen der kleinsten Prioritätswerte p hat, wird als nächste Markierungsebene von der Markiervorrichtung abgearbeitet.
In einem nächsten Schritt S11 wird eine erste der noch zu bearbeitenden Markierungsebenen ausgewählt und mit einem vorläufigen Prioritätswert p = 1 belegt. In einem nächsten Schritt S12 wird betrachtet, ob ein Bearbeiten dieser aktuell betrachteten Markierungsebene ein Verschwenken der Tragschienenaufnahme zur Folge haben würde. Falls dem so ist, wird der Prioritätswert p in einem Schritt S13 um einen Wert einer Prioritätskennzahl erhöht, der dieser Bewegung zugeordnet ist. Andernfalls wird der Prioritätswert p beibehalten. Die Prioritätskennzahl für das Verschwenken der Tragschienenaufnahme ist in diesem Beispiel gleich 1 gewählt.
In einem nächsten Schritt S14 wird ermittelt, ob ein Bearbeiten dieser aktuell betrachteten Markierungsebene ein Verfahren in x-Richtung zur Folge haben würde. Falls dem so ist, wird der Prioritätswert p in einem Schritt S15 um den Wert 2 einer dieser Bewegung zugeordneten Prioritätskennzahl erhöht, andernfalls behält er seinen Wert.
In einem nächsten Schritt S16 wird ermittelt, ob ein Bearbeiten dieser aktuell betrachteten Markierungsebene ein Verfahren in y-Richtung zur Folge haben würde. Falls dem so ist, wird der Prioritätswert p in einem Schritt S17 um den Wert 4 einer dieser Bewegung zugeordneten Prioritätskennzahl erhöht, andernfalls behält er seinen Wert.
In einem nächsten Schritt S18 wird ermittelt, ob ein Bearbeiten dieser aktuell betrachteten Markierungsebene ein Verfahren in z-Richtung zur Folge haben würde. Falls dem so ist, wird der Prioritätswert p in einem Schritt S19 um den Wert 8 einer dieser Bewegung zugeordneten Prioritätskennzahl erhöht, andernfalls behält er seinen Wert.
Nach dem Schritt S18 bzw. S19 wird in einem folgenden Schritt S20 abgeprüft, ob noch weitere zu bearbeitende Markierungsebenen vorliegen, denen noch kein Prioritätswert p zugeteilt wurde. Falls das so ist, verzweigt das Verfahren zurück zum Schritt S11, um die nächste noch zu bearbeitende Markierungsebene mit einem Prioritätswert p zu belegen.
Falls alle noch zu bearbeitenden Druckeben mit Prioritätswerten p belegt wurden, verzweigt das Verfahren zu einem Schritt S21, in dem die Markierungsebene 3 mit dem kleinsten Prioritätswert p ausgewählt wird. Falls es mehrere Markierungsebenen 3 mit dem kleinsten Prioritätswert p gibt, wird eine beliebige dieser Markierungsebenen 3 ausgewählt. Der Markiervorgang wird dann mit dieser Markierungsebene 3 fortgeführt.
Nach Fertigstellung des Markiervorgangs in dieser Markierungsebene 3 wird der in Fig. 9 gezeigte Teil des Markierverfahrens erneut durchgeführt, um wiederum ausgehend von der dann aktuellen Position des Laserkopfs 21 bzw. Drehposition der Aufnahme 12 wiederum die Prioritäten für alle weiteren Markierungsebenen 3 zu erfassen. Das Verfahren endet, wenn alle Markierungsebenen 3 abgearbeitet wurden.
Bei dem gezeigten Bespiel werden die verschiedenen Bewegungen durch Prioritätskennzahlen charakterisiert, die Zweierpotenzen darstellen. Ein solches binäres Bewertungsschema ist vorteilhaft, es können jedoch auch andere Prioritätskennzahlen vergeben werden.
Weiter sind die Prioritätskennzahlen so gewählt, dass Markierungsebenen ausgewählt werden, wenn sie einen möglichst kleinen Prioritätswert p aufweisen.
Es versteht sich, dass das Verfahren auch so gestaltet sein kann, dass ein möglichst hoher Prioritätswert p zu einer Auswahl führt.
In einer Erweiterung des dargestellten Verfahrens kann die Priorisierung zusätzlich mitberücksichtigen, wie weit die Verfahrwege sind, um eine nächste Markierungsebene einzustellen. Schließlich ist es auch möglich, bei bekannten Verfahr- und Anfahrgeschwindigkeiten, also bei vollständig bekannter Bewegungsdynamik der Linearführungen 22 bis 24 bzw. der Schwenkvorrichtung 10 die zu erwartenden Zeiten für den Wechsel von einer zur nächsten Markierungsebene zu ermitteln. Die Zeiten stellen dann die Prioritätswerte gemäß Fig. 9 dar. Auf diese Weise wird die insgesamt zur Markierung der elektrischen Geräte 2 der Tragschiene 1 benötigte Zeit bestmöglich minimiert.
Wie zuvor bereits erwähnt können verschiedene Umstände dazu führen, dass sich die Flächen der elektrischen Geräte 2 auf der Tragschiene 1, auf die die Markierungen angebracht werden sollen, real nicht an den Positionen befinden, an denen sie theoretisch gemäß der Markierungsanweisungen zu erwarten sind.
Anmeldungsgemäß wird während des Verfahrens die Bilderfassungseinrichtung verwendet, um mindestens ein Abbild relevanter Abschnitte der Tragschiene 1 und der zu markierenden Geräte 2 aufzuzeichnen. Anhand der Abbilder können Markierpositionen korrigiert werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bilderfassungseinrichtung eine Zeilenkamera, die in den Laserkopf 21 integriert oder an diesem angeordnet ist. Mit Hilfe der Linearführung 22 kann die Zeilenkamera entlang der Tragschiene 1 verfahren werden, um sie abzubilden. Die Verwendung einer Zeilenkamera ist dabei insofern vorteilhaft, als dass die Tragschiene 1 mit den elektrischen Geräten 2 innerhalb eines beliebigen Längsabschnitts mit entsprechend angepasster Pixelanzahl in dieser X-Richtung abgebildet werden kann. Bevorzugt wird dabei ein zusammenhängender Abschnitt in x-Richtung ermittelt, derart, dass alle aufzubringenden Markierungen in einer bestimmten Schwenkstellung sich in diesem einen zusammenhängenden Abschnitt befinden. Vergleichbare Abbildungen werden für weitere Schwenkstellungen der Schwenkvorrichtung 10 aufgezeichnet, bis die Tragschiene 1 und die elektrischen Geräte 2 in allen Bereichen, in denen Markierungen aufzubringen sind, erfasst sind. Vorteilhaft werden die Bereiche in Längsrichtung auf beiden Seiten um beispielsweise einige Prozent größer gewählt, als gemäß der Markieranweisungen notwendig ist, um sicherzustellen, dass alle Flächen, auf denen Markierungen angebracht werden sollen, von der Abbildung erfasst sind.
Um die sich aus der Auswertung der Aufnahmen ergebenen Positionskorrekturen bereits bei der Zuordnung der Markierungen zu Markierebenen berücksichtigen zu können, erfolgt das Abbilden und das nachfolgend beschriebene Auswerten der Abbildungen bevorzugt noch vor dem in Zusammenhang mit Fig. 8 beschriebenen Verfahren.
Für die Markierungen sind auf den elektrischen Geräte 2 in der Regel spezielle Bereiche vorgesehen, die nachfolgend Markierfelder genannt werden. Um eine gute Lesbarkeit zu gewährleisten, können diese Markierfelder mit einer Beschichtung versehen sein, die sich farblich von dem Basismaterial des Gehäuses des elektrischen Gerätes 2 unterscheidet. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass zur Markierung gesonderte "Markierer" eingesetzt werden. Dieses sind kleine Kunststoffplättchen, die wahlweise vorbeschriftet sein können oder für das hier beschriebene Verfahren unbeschriftet sind. Die Markierer werden an entsprechender Stelle an die elektrischen Geräte angeclipst. Diese Markierer können auch in Form sogenannter Markierstreifen vorliegen, die sich über zwei oder mehr nebeneinander liegende Markierfelder erstrecken. Als "Markierfeld" ist im Rahmen dieser Anmeldung jede Fläche zu verstehen, auf die eine Markierung aufgebracht werden soll.
Durch die Beschichtung oder den Einsatz von Markieren weisen die Markierfelder in der Regel einen Farb- oder Helligkeitsunterschied gegenüber dem Basismaterial eines Gehäuses der elektrischen Geräte 2 auf. Dieser Farb- oder Helligkeitsunterschied wird zur Auffindung der Markierfelder in den aufgenommenen Abbildungen genutzt. Dazu bieten sich beispielsweise an sich bekannte Auswertealgorithmen zur Kantendetektion an. Weiter ist es vorteilhaft, die Bilderfassungseinrichtung, also beispielsweise die Zeilenkamera, so auszuwählen oder so zu betreiben, dass sie einen Wellenlängenbereich nutzt, in dem Kontraste zwischen dem Markierfeld und dem Basismaterial des Gehäuses besonders deutlich hervortreten.
Bei der Auswertung der Abbildungen werden von erkannten Markierfeldern deren Mittelpunktskoordinaten bestimmt und diese mit Koordinaten gemäß den Markieranweisungen verglichen. Anhand des Vergleichs wird eine Zuordnung der tatsächlichen Koordinaten zu den erwarteten Koordinaten vorgenommen. Bevorzugt sind dabei Kriterien festgelegt, die die Grenzen dieser Zuordnung betreffen. Beispielsweise können maximal zulässige Verschiebungen definiert sein, die z.B. im Bereich von einigen Millimetern liegen. Wenn dann beispielsweise insgesamt die Anzahl der aufgefundenen Markierfelder kleiner ist als die Anzahl der Markierungsanweisungen oder wenn eine Zuordnung der aufgefundenen Markierfelder zu den Markieranweisungen Verschiebungen erfordern würde, die über der maximal zulässigen Verschiebung liegen, kann vorgesehen sein, dass das Verfahren zunächst gestoppt wird. Es kann eine manuelle Überprüfung angeregt werden, ob die eingesetzte Tragschiene 1 mit den elektrischen Geräten 2 tatsächlich der gemäß den Markieranweisungen vorgesehenen entspricht.
Sind zwei Markierfelder so nah beieinander angeordnet, beispielsweise weil sie nebeneinander auf einem Markiererstreifen liegen, dass sie nahtlos ineinander übergehen, können diese Markierfelder durch den beschriebenen Kantendetektionsmodus nicht voneinander unterschieden werden. Dieses kann im Auswerteverfahren dahingehend berücksichtigt werden, dass ein größeres aufgefundenes Markierfeld automatisch in zwei oder mehr Markierfelder der zu erwartenden Größe aufgeteilt wird, wobei zu jedem der Markierfelder entsprechend ein Mittelpunkt berechnet wird. Weiter kann vorgesehen sein, dass in einem Fall, in dem einzelne Markierfelder nicht sicher erkannt werden, die tatsächlichen Positionen dieser Markierfelder anhand ermittelter Positionen umliegender Markierfelder berechnet werden. Auf diese Weise kann insbesondere dann vorgegangen werden, wenn aufgrund der Markieranweisungen bekannt ist, dass die Materialkombination dieser Markierfelder zu dem Basismaterial des Gehäuses keinen ausreichenden Kontrast für eine sichere Erkennung bietet.
Insgesamt wird durch die genannten zusätzlichen Schritte des Abbildens der Tragschiene 1 und der elektrischen Geräte 2, des Analysierens der Abbildungen, des Ermittelns der tatsächlichen Positionen von Markierfeldern und des Berücksichtigens dieser tatsächlichen Positionen bei dem Aufbringen der Markierung das Markierverfahren zuverlässiger gestaltet werden, so dass es automatisiert mit geringsten Ausschussraten durchgeführt werden kann.
In den Fig. 10a-c sind beispielhaft elektrische Geräte 2, die mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung beschriftet werden können, dargestellt. In den Fig. 10a, b sind zwei verschiedene Reihenklemmen 30 in jeweils einer isometrischen Darstellung gezeigt. In Fig. 10c ist ein Endwinkel 35 in einer Aufsicht auf seine der Tragschiene gegenüberliegenden Front gezeigt.
Die Reihenklemmen 30 in den Fig. 10a, b weisen jeweils ein Gehäuse 31 auf, an dessen unterer Seite eine Tragschienenaufnahme 32 ausgebildet ist, mit der das Gehäuse 31 und mithin die Reihenklemme 30 an eine Tragschiene 1, wie sie in den zuvor gezeigten Figuren dargestellt ist, aufgeclipst werden kann.
Die Reihenklemmen 30 weisen jeweils eine Mehrzahl von Klemmeinrichtungen für Drähte auf, die vorliegend als sog. "Push-in-Klemmen" ausgebildet sind. Sie umfassen jeweils eine Drahtaufnahme 33, also eine Öffnung, in die ein zu klemmender Draht eingeführt wird. Der Draht wird durch die Drahtaufnahme 33 zu einer Klemmfeder 34 geführt, die ihn festlegt und elektrisch kontaktiert.
Zur Beschriftung der verschiedenen Anschlüsse sind bei den gezeigten Reihenklemmen 30 nicht vorgegebene Markierungsfelder vorgesehen, sondern in dem Gehäuse 31 Aufnahmen ausgebildet, in die Markierer 51 eingesetzt werden können. Dieses eröffnet die Möglichkeit, vormarkierte Markierer 51 einzusetzen oder Markierer 51, die unbeschriftet sind und die mit der in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Vorrichtung bzw. nach dem hier beschriebenen Verfahren von der Laseranordnung 20 beschriftet werden. Des Weiteren kann Markierermaterial auch in die Markiererkanäle eingespritzt werden, um anstelle des eingeclipsten Markierers 51 einen vergleichbaren integral an der Reihenklemme 30 auszubilden. Schließlich können geeignete Markierflächen anstelle der Aufnahmen für die Markierer 51 auch unmittelbar an dem Gehäuse 51 vorhanden sein.
Beim Anordnen von Reihenklemmen 30 auf einer Tragschiene wird eine Anzahl von Reihenklemmen 30 üblicherweise zwischen zwei Endwinkel 35, von denen einer in Fig. 10 c gezeigt ist, begrenzt und auf der Tragschiene 1 fixiert. Auch der Endwinkel 35 weist einen Markierer 51 auf, auf dem beispielsweise die Funktion oder Zuordnung der sich angrenzenden Reihenklemmen 30 angegeben werden kann. Der Markierer 51 des Endwinkels 35 zeichnet sich durch eine vielfache Länge (in einer Richtung quer zur Längserstreckung der Tragschiene 1) aus verglichen mit den Markierern 51 der Anschlüsse der Reihenklemmen 30.
Ein Vergleich der Positionen (relativ zur Tragschienenaufnahme 32) der Markierer 51 an den Reihenklemmen 30 sowie ihre unterschiedliche Ausrichtung verdeutlicht die große Flexibilität, die der Markiervorrichtung beim Beschriften der Markierer 51 abverlangt wird. Nachfolgend werden Weiterbildungen des Markierverfahrens beschrieben, die in Verbindung mit der zuvor erwähnten Bilderfassungseinrichtung die Qualität der aufgebrachten Markierungen verbessern kann.
Die in Fig. 10a gezeigte Reihenklemme 30 weist in ihrer Höhe (in einer Richtung senkrecht zur Tragschienenaufnahme 32) vier Markierfelder auf, die aufgrund der großen Bauhöhe der Reihenklemme 30 sich über einen weiten Bereich erstrecken. Bedingt durch den Blickwinkelbereich der Bilderfassungseinrichtung kann beispielsweise eine Situation eintreten, in der nur zwei, beispielsweise die beiden mittleren Markierer 51 erfasst werden.
Zu diesen Markierern 51 werden wie zuvor beschrieben Mittelpunktskoordinaten bestimmt. Sie sind in Form von Positionskreuzen 52 in Fig. 10a eingetragen. Anhand dieser Mittelpunktskoordinaten kann eine Positionskorrektur der Markierung erfolgen, wie in den vorherigen Abschnitten erläutert wurde. Eine derartige Positionskorrektur wäre natürlich auch für die Markierer 51, die nicht innerhalb des Bildbereichs der Bilderfassungseinrichtung liegen, wünschenswert. Im Beispiel der Fig. 10a können das z.B. die unterhalb bzw. oberhalb der beiden mittleren Markierer 51 liegenden Markierer 51 sein. Die Position dieser von der Bilderfassungseinrichtung nicht sichtbaren Markierer 51 ist jedoch nicht unabhängig von der der sichtbaren Markierer 51, da sie sich auf der gleichen Reihenklemme 30 befinden und somit hinsichtlich ihrer Position konstruktionsbedingt mit der Position der sichtbaren Markierer 51 verbunden sind.
In einer Weiterbildung des Markierverfahrens wird die Position solcher nicht sichtbaren Markierer 51 (oder allgemeiner Markierfelder) aufgrund der bekannten Konstruktionsinformationen über die Reihenklemme 30 (oder allgemeiner jedes elektrische Gerät 2, das markiert wird) mithilfe der ermittelten Mittelpunktskoordinaten von erkannten Markierern 51 extrapoliert. In der Fig. 10a sind solche extrapolierten Mittelpunktskoordinaten als gestrichelt dargestellte Positionskreuze 53 wiedergegeben.
Die geometrischen Informationen über die betreffende Reihenklemme 30 können dabei aus Konstruktionsinformationen aus einer Datenbank entnommen werden.
Fig. 10b zeigt, dass Markierer 51 (bzw. allgemein jede Art von Markierfeldern) nicht nur in einer Ebenenausrichtung senkrecht zur Tragschienenaufnahme 32 und parallel zur Tragschienenaufnahme 32 vorhanden sein können, sondern auch in beliebigen Winkeln dazwischen. Beim vorliegenden Beispiel sind mittig auf der Reihenklemme 30 zwei Markierer 51 angeordnet, die in einem Winkel von etwa 45° zur Tragschienenaufnahme 32 stehen. Um eine gute Erkennung der Mittelpunktskoordinaten zu ermöglichen (diese sind wiederum über Positionskreuze 52 symbolisiert) wird bevorzugt eine Kameraaufnahme bei einer Drehrichtung der Schwenkvorrichtung 10 vorgenommen, in der die schräg gestellten Markierer 51 senkrecht zur Hauptblickrichtung der Bilderfassungseinrichtung stehen.
Fig. 10c zeigt mit dem Endwinkel 35 eine Draufsicht auf ein elektrisches Gerät, bei dem die Abmessungen des Markierers 51 die der zuvor gezeigten Reihenklemmen 30 deutlich übersteigen.
Bei einem solchen Markierer 51 sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, bei einer Bildauswertung der Aufnahmen der Bilderfassungsvorrichtung nicht die Mittelpunktskoordinaten des Markierers 51 zu bestimmen, sondern beabstandet voneinander zwei Endbereichskoordinaten. Die ermittelten Koordinaten sind wiederum in der Figur durch Positionskreuze 52 symbolisiert.
Ein Vorteil dieser Vorgehensweise wird am Beispiel der Fig.11 erläutert.
Die Fig. 11 zeigt eine Mehrzahl von Reihenklemmen 30, die sich an einen Endwinkel 35 anschließen. In dem gezeigten Beispiel ist an dem Endwinkel 35 kein Markierer 51 vorgesehen, wohl aber an den Reihenklemmen 30, wobei die hier verwendeten Markierer ebenfalls in einer Längsrichtung der Reihenklemmen 30 gegenüber den Markierern der Reihenklemmen 30 aus den Fig. 10a, b vergrößert sind. Der Block der Reihenklemmen 30 ist nur an einer Seite von dem gezeigten Endwinkel 35 begrenzt. In einer solchen Konstellation kann es vorkommen, dass Reihenklemmen 30, die weiter weg vom Endwinkel 35 liegen, schräg auf der Tragschiene 1 positioniert sind und gegenüber der eigentlich gewünschten Ausrichtung eine Verdrehung um einen Winkel α aufweisen. Realistisch liegt eine solche Verdrehung maximal im Bereich von einem oder zwei Grad. Der besseren Darstellung halber ist in Fig. 11 die Verdrehung um den Winkel α mit etwa 5° künstlich vergrößert dargestellt.
Die gezeigte Verdrehung hat einen Einfluss sowohl auf die berechnete Position des Markierers 51 der ganz rechts angeordneten Reihenklemme 30, als auch auf seine Ausrichtung.
Würden die Markierer 51 auf den Reihenklemmen 30 nur über ihre Mittelpunktskoordinaten durch die Bildauswertung korrigiert, wäre zwar eine Positionsverschiebung des Markierers 51 aufgrund der Verdrehung um den Winkel α kompensiert, dennoch würde eine aufgebrachte Markierung von ihrer Ausrichtung her nicht korrekt auf den Markierer 51 aufgebracht werden. Sie würde zwar senkrecht zur Tragschiene 1 verlaufen, damit aber schräg auf dem schrägstehenden Markierer aufgebracht werden. Eine Korrektur anhand von zwei Endbereichskoordinaten 51, wie in den Fig. 10c bzw. Fig. 11 gezeigt, ermöglicht es, die Beschriftung in ihrer Ausrichtung der tatsächlichen Ausrichtung des Markierers 51 (bzw. allgemeiner eines jeden Markiererfelds) folgen zu lassen.
Ein weiterer typischer Effekt der Positionierung von Reihenklemmen in einem Bereich, der von einem Endwinkel 35 weiter entfernt ist, ist das sog. Auffächern des Endbereichs. Dieses ist in Fig. 12 dargestellt. Fig. 12 zeigt eine Anordnung von mehreren Reihenklemmen 30, die an einer Seite an einer Seite an einem Endwinkel 35 anliegen. An der dem dargestellten Endwinkel 35 gegenüberliegenden Seite ist auf der Tragschiene 1 kein weiterer Endwinkel vorgesehen. Als Folge "blättern" oder "blättert" die letzten der Reihenklemmen 30 bzw. zumindest die letzte Reihenklemme 30 der Anordnung auf. Das bedeutet, dass sie zwar auf der Tragschiene 1 an der richtigen Position sitzen, sich in ihrem oberen Bereich jedoch aus ihrer korrekten Position um einen Winkel β zur Seite neigen. Ein solches "Aufblättern" führt zwar nicht zu einer Änderung der Ausrichtung der Markierer 51 bzw. der Markierfelder, wohl aber zu einer Positionsverschiebung.
Tragschienen werden häufig so vorkonfiguriert, dass entlang der Tragschiene sich Blöcke mehrerer Reihenklemmen 30 und gegebenenfalls Endwinkeln 35 mit Lücken zwischen diesen Blöcken abwechseln. Beim Auswerteverfahren kann vorgesehen sein, dass sich eine Bildauswertung jeweils nur auf einem derartigen Block an Reihenklemmen bezieht. Abweichungen in der Gesamtpositionierung der Blöcke gegenüber den vorgesehenen Positionen können dann leicht für den gesamten Block korrigiert werden. Die eigentliche Positionskorrektur bezieht sich dann vor allem auf Fehler, die aus einer Schrägstellung um einen Winkel α (gemäß Fig. 11) oder ein "Aufblättern" um einen Winkel β (gemäß Figur 12) ergeben.

Bezugszeichen

1: Tragschiene
2: elektrisches Gerät
3: Markierungsebene
4: Fokusfeld
5: Markierung
51: Markierer
52, 53: Position

10: Schwenkvorrichtung
11: Rahmen
12: Aufnahme
13: Längsträger
131: Aufnahmebett
132: feste Aufnahmelasche
133: Seitenführungsblech
134: Elektromagnet
135: Führung
136: Kanal
14: Schwenkarm
15: verschiebbarer Reiter
151: Schnellspannhebel
152: verschiebbare Aufnahmelasche
16: Antrieb
17: Rotationsdurchführung

20: Laseranordnung
21: Laserkopf
22: Linearführung (in z-Richtung)
23: weitere Linearführung (in x-Richtung)
24: weitere Linearführung (in y-Richtung)
25: Bilderfassungseinrichtung

30: Reihenklemme
31: Gehäuse
32: Tragschienenaufnahme
33: Anschlusskanal
34: Klemmenfeder
35: Endwinkel

α, β: Fehlstellungswinkel

S1-S9: Verfahrensschritt
S11-S21: Verfahrensschritt

Claims

Verfahren zum Markieren von aneinanderreihbaren elektrischen Geräten (2), die auf einer Tragschiene (1) angeordnet sind, mithilfe eines Laserkopfs (21), wobei die Tragschiene (1) um ihre Längsachse verschwenkbar und der Laserkopf (21) zumindest entlang der Längsachse der Tragschiene (1) verfahrbar geführt ist, mit den folgenden Schritten:
- Vorgeben einer Anzahl von Markierungsanweisungen, jeweils umfassend einen Markierungsinhalt und eine Position und eine Ausrichtung der Fläche, auf die der Markierungsinhalt aufzubringen ist;

- Erstellen eines Abbilds zumindest eines Abschnitts der Tragschiene (1) und zumindest eines elektrischen Gerätes (2) von einer Bilderfassungseinrichtung, und korrigieren mindestens eine der Positionen, an denen einer der Markierungsinhalte anzubringen ist, anhand einer Auswertung des Abbilds;

- Gruppieren der Markierungsanweisungen in Markierungsebenen (3), derart, dass alle Markierungsanweisungen einer Markierungsebene (3) von dem Laserkopf (21) ohne eine Bewegung des Laserkopfs (21) oder der Tragschiene (1) aufgebracht werden können, wobei sich die Markierungsebenen (3) in Ortskoordinaten und/oder Parametern für den Laserkopf (21) unterscheiden;

- Auswählen einer ersten der Markierungsebenen (3);

- Positionieren des Laserkopfs (21) und/oder Verschwenken der Tragschiene (1) gemäß den Ortskoordinaten der ausgewählten Markierungsebene (3);

- Aufbringen von Markierungen (5) gemäß den Markierungsanweisungen der ausgewählten Markierungsebene (3) mit den Parametern für den Laserkopf (21); und

- Auswählen einer nächsten der Markierungsebenen (3) zur Markierung anhand der Bewegungen des Laserkopfs (21) und der Tragschiene (1), die notwendig wären, um Markierungen gemäß der nächsten der Markierungsebene (3) aufbringen zu können.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schritte des Positionierens des Laserkopfes (21) und/oder Verschwenkens der Tragschiene, des Aufbringens der Markierungen, und des Auswählens einer nächsten der Markierungsebenen (3) wiederholt werden, bis alle Markierungsebenen (3) abgearbeitet sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die nächste der Markierungsebenen (3) so ausgewählt wird, dass ein Verschwenken der Tragschiene (1) gegenüber einer Bewegung des Laserkopfs (21) in der Längsrichtung bevorzugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zum Auswählen der nächsten der Markierungsebenen (3) die folgenden Schritte ausgeführt werden:
- Zuordnen von Prioritätswerten (p) der verbleibenden Markierungsebenen (3) anhand der Ortskoordinaten der Markierungsebenen (3); und

- Auswählen einer nächsten der Markierungsebenen (3) zur Markierung anhand der Prioritätswerte (p).
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem anhand der Ortskoordinaten der Markierungsebenen (3) ermittelt wird, welche Bewegungen des Laserkopfs (21) und/oder der Tragschiene (1) notwendig sind, wobei unterschiedlichen Bewegungen unterschiedliche Prioritätskennzahlen zugeordnet sind, wobei Prioritätskennzahlen von notwendigen Bewegungen aufaddiert werden, um den Prioritätswert (p) zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem einer Bewegung des Laserkopfes (21) in der Längsrichtung eine größere Prioritätskennzahl zugeordnet wird als einem Verschwenken der Tragschiene (1), falls kleinere Prioritätswerte (p) bei dem Auswählen bevorzugt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem einer Bewegung des Laserkopfes (21) in einer anderen als der Längsrichtung eine kleinere Prioritätskennzahl zugeordnet wird als einer Bewegung des Laserkopfes (21) in der Längsrichtung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Erstellen und Auswerten des Abbilds vor dem Schritt des Gruppierens der Markierungsanweisungen in Markierungsebenen (3) erfolgt, wobei das Gruppieren dann anhand der korrigierten Positionen vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem mindestens zwei Abbilder in verschiedenen Schwenkstellungen der Tragschiene (1) erstellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem in dem Schritt des Auswertens der mindestens einen Abbildung eine oder mehrere Positionen eines Markierfeldes für eine aufzubringende Markierung erkannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem in dem Schritt des Auswertens der mindestens einen Abbildung mindestens zwei Positionen eines Markierfeldes für eine aufzubringende Markierung erkannt werden, wobei neben der Position der Markierung auch ihre Ausrichtung korrigiert wird.
Vorrichtung zum Markieren von aneinanderreihbaren elektrischen Geräten (2), die auf einer Tragschiene (1) angeordnet sind, wobei die Vorrichtung eine Aufnahme (12) für die Tragschiene (1) und einen Laserkopf (21) zum Aufbringen einer Markierung auf den elektrischen Geräten (2) aufweist, wobei die Aufnahme (12) um ihre Längsachse verschwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserkopf (21) in zumindest einer Längsrichtung, die parallel zu der Längsachse der Aufnahme (12) verläuft, verfahrbar geführt ist, wobei die Vorrichtung eine Steuereinrichtung aufweist, die eine Bilderfassungseinrichtung (25) zum Abbilden der in die Aufnahme (12) eingesetzten Tragschiene (1) sowie der darauf angeordneten elektrischen Geräte (2) aufweist und die zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der parallel zu der Aufnahme (12) eine Linearführung (22) mit einem verschiebbaren Schlitten, an dem der Laserkopf (21) direkt oder indirekt montiert ist, angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der der Laserkopf (21) über eine oder mehrere weitere Linearführungen (23, 24), die senkrecht zu der Linearführung (22) verlaufen, an dem Schlitten montiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei der die Aufnahme (12) einen Längsträger (13) mit einem Aufnahmebett (131) zum Aufnehmen der Tragschiene (1) aufweist, der von Schwenkarmen (14) exzentrisch zu einer Drehachse gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der das Aufnahmebett (131) 20 bis 30 mm exzentrisch der Drehachse angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei der die Aufnahme (12) ohne Anschlag um einen beliebigen Drehwinkel verschwenkbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei der der Laserkopf (21) einen Laser aufweist, der in einem UV-Wellenlängenbereich emittiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, bei der die Bilderfassungseinrichtung (25) direkt oder indirekt an dem verschiebbaren Schlitten der Linearführung (22) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Bilderfassungseinrichtung (25) eine Zeilenkamera ist.