Sortiereinrichtung

Abstract

 

2.1. Bei Montagesystemen mit automatischer Verschraubung ist ein­wandfreies Schraubenmaterial notwendig. Fehlerhafte Schrauben wurden bisher meist von Hand oder durch aufwendige optische Sortiereinrichtungen eliminiert. Die neue Sortiereinrichtung soll fehlerhafte Befestigungsbauteile zuverlässig und preiswert aussondern.

2.2. Fehlerhafte Bauteile werden durch eine Hintereinanderschaltung von mechanischen (10, 13) und nach dem Wirbelstromprinzip ar­beitende elektrischen (21, 22, 25) Meßstationen erkannt und durch Auswurfeinrichtungen (10, 12, 3) von den maßhaltigen Be­festigungsbauteilen abgesondert. Die mechanische Vorsortierung verhindert weitgehend die Kompensation von Abmessungsfehlern bei den elektrischen Meßstationen. Dadurch wird eine sehr hohe Zuverlässigkeit der Gesamtanlage erreicht.

2.3. Die Sortiereinrichtung eignet sich bei automatischen Montage­systemen zur Zuführung von Schrauben an Schraubspindeln. Sie kann auch z.B. bei Schraubenherstellern zur Bereitstellung ein­wandfreien Schraubenmaterials eingesetzt werden.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Sortiereinrichtung nach der Gat­tung des Hauptanspruchs. Es ist bereits eine Sortiereinrichtung be­kannt, bei der die zu sortierenden Schrauben auf einem Förderband an einem optoelektronischen Sensor, speziell einer mit Fotodioden bestückten CCD-Sensorzeile vorbeigeführt werden. Dabei wird mit Hil­fe einer Lampe ein Schatten der zu beurteilenden Schraube auf den Sensor projiziert und dieses Bild mit den Sollmaßen verglichen. Wenn die Schraube an ihrer abgebildeten Kontur einen Fehler aufweist, wird sie durch ein Düsenband vom Förderband abgeblasen. Diese Sor­tiereinrichtung hat den Nachteil, daß bei jeder Messung nur der Pro­jektionsschatten in einer einzigen Ebene überprüft werden kann. Feh­ler am nicht projizierten Umfang, an der Oberfläche oder im Inneren (Schlitzform) können nicht erkannt werden. Außerdem ist die Meßge­nauigkeit von der Förderbandgeschwindigkeit am Meßpunkt und von der stabilen Lage der Schraube auf dem Förderband abhängig.

Vorteile der Erfindung

[0002] Die erfindungsgemäße Sortiereinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die vollständige Gestalt der Schrauben, sowohl deren Form als auch deren Abmessungen, deren Oberflächenbeschaffenheit sowie deren innere For­men (Schlitze, Risse), mit großer Genauigkeit erfaßt werden können. Weiter ist das Meßergebnis unabhängig von der Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung. Die Messung wird nicht - wie bei optischen Meßverfahren - von Schmutzteilen beeinträchtigt. Auch Temperaturein­flüsse sind unerheblich. Außerdem ist die Sortiereinrichtung gegen­über optischen Systemen wesentlich billiger. Die Fördereinrichtung kann beispielsweise aus einer einfachen Schiene mit einem Linerför­derer bestehen. Durch die Kombination von mechanischen und elektri­schen Meßstellen wird die Zuverlässigkeit der Sortiereinrichtung erheblich verbessert.

Zeichnung

[0003] Ein Ausführungsbeispiel der Sortiereinrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf die gesamte Sortiereinrichtung. Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch die Schablone 13 gemäß Linie II-II in Figur 1. Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch die Schaft­sensoren 21 und 22. In Figure 4 ist ein Meßdiagramm des Schaftsensors dargestellt. Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch den Kopfsensor 25. In Figur 6 ist eine Schraubspindel gezeigt. Figur 7 zeigt den Regelkreis der Sortiereinrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

[0004] Die Sortiereinrichtung ist in zwei Hauptteile gegliedert, einen För­dertopf 1 und eine Linearstrecke 2 mit den Einrichtungen zur Schrau­benerkennung und Aussonderung. An die Linearstrecke 2 kann sich eine Vereinzelungseinrichtung 3 und ein oder mehrere Schraubspindeln oder eine nicht gezeigte Verpackungsmaschine anschließen.

[0005] Der an sich bekannte Fördertopf 1 nimmt die Schrauben, Nägel, Kopf­bolzen oder ähnliches als Schüttgut auf und bringt sie in Reihe an einer Schiene 4 hängend aus. Die Schiene 4 weist einen Schlitz 5 auf, durch den die Schäfte der Schrauben, nicht aber die Köpfe hin­durchtreten können. Die Schiene 4 setzt sich übergangslos in der zur Linearstrecke 2 gehörigen Schiene 6 mit einem dem Schlitz 5 entspre­chenden Schlitz 7 fort. Die Schiene 6 ist mit einem an sich bekann­ten Linearförderer 8 fest verbunden, der durch Vibration eine mög­lichst konstante geradlinige Förderbewegung auf die Schrauben 9 aus­übt.

[0006] Der Schlitz 7 erweitert sich zu einem Loch 10, das geringfügig klei­ner als der Kopfdurchmesser der zu prüfenden Schraube 9 ist und durch das Schrauben mit zu kleinem Kopfdurchmesser in einen Auffang­behälter 11 für nicht brauchbare Schrauben fallen.

[0007] Ist der Kopfdurchmesser jedoch nicht zu klein, so wird die Schraube 9 weiter auf einen Wechselschieber 12 gefördert und kommt an eine Schablone 13. In die Schablone 13 sind die geförderten Schraubengeo­metrien in bezug auf Kopfdurchmesser A, Schaftdurchmesser B, Kopf­höhe C und Schaftlänge D eingearbeitet (Figur 2). Die Schablone 13 besteht aus zwei Hälften 14 und 15, um sie an die Schiene 6 anbauen zu können, z.B. durch nicht gezeigte Schrauben, die die Schablonen­hälften 14 und 15 durchgreifen und in die Schmalseiten der Schiene 6 eingeschraubt sind. Wird eines der geforderten Maße überschritten, so staut sich das Schraubenmaterial en der Schablone 13.

[0008] Der Wechselschieber 12 besteht aus zwei kurzen Schienenstücken 16 und 17, die an einer Stange 18 geführt, abwechselnd in eine Lücke der Schiene 6 einrückbar sind. Unterhalb des Wechselschiebers 12 be­findet sich ein Auffangbehälter 19, in den von dem Wechselschieber aus der Linearstrecke 2 entnommene nicht maßhaltige Schrauben auf­grund der auch auf die Schienenstücke 16 und 17 ausgeübte Förderwir­ kung des Linearförderers 8 hineinfallen. Der Wechselschieber 12 er­hält sein Ausrücksignal von einer Regeleinrichtung 50, die später noch beschrieben wird.

[0009] Im weiteren Verlauf der Linearstrecke 2 ist überhalb der Schiene 6 ein Stausensor 20 angeordnet, der erkennen kann, ob sich unter ihm Schrauben befinden oder nicht. Der Stausensor 20 kann nach mechani­schem, induktivem, kapazitiven, piezoelektrischem, dem Ultraschall oder dem Wirbelstromprinzip oder nach anderen Prinzipien arbeiten und gibt sein Signal an die elektrische oder pneumatische Regelein­richtung 50 (Figur 7) ab.

[0010] In Förderrichtung dem Stausensor 20 nachgeordnet ist der Schaftsen­sor 21, 22, der in Aussparungen der seitlichen Flanken der Schiene 6 eingesetzt ist (Figur 3). Der Schaftsensor besteht aus zwei Teilen 21, 22, in denen jeweils eine Spule 23, 24 angeordnet ist. Die Spu­len arbeiten vorzugsweise nach dem Wirbelstromprinzip, dessen Wir­kungsweise in unserer (am gleichen Tag eingereichten) Anmeldung P 37 06 574.2 genauer beschrieben ist und womit auch Oberflächenfeh­ler gut erkannt werden können. Statt der Spulen 23, 24 können aber auch Platten in dem Schaftsensor enthalten sein und die Messung ka­pazitiv vorgenommen werden.

[0011] Mit Hilfe des Schaftsensors 21, 22 lassen sich folgende Abmessungen überwachen: Schaftdurchmesser, Schaftlänge, Gewindefehler, Material­fehler wie Risse oder Lunker, und Oberflächenfehler, z.B. mangel­hafte Oberflächenbehandlung. Es ergibt sich ein Meßsignal, welches in Figur 4 dargestellt ist. Nach rechts ist die Zeit t aufgetragen, nach oben die Höhe des Meßsignals. Die ersten drei Schrauben liegen innerhalb der Toleranzbreite T und sind in Ordnung. Die nächsten vier Schrauben sind fehlerhaft und erzeugen ein zu geringes Meßsig­nal. Da sich bei dieser Meßmethode Fehler kompensieren können, z.B. Schaftdurchmesser zu klein/Gewinde fehlt oder Schaft zu lang/Lunker wurden einige Kriterien bereits vorher mechanisch durch das Loch 10 und die Schablone 13 geprüft und fehlerhafte Schrauben aussortiert. Die von dem Schaftsensor 21, 22 zu überwachenden Prüfkriterien ver­ringern sich also auf: Schaftdurchmesser zu klein, Schaftlänge zu kurz, Gewinde-, Material- und Oberflächenfehler. Durch Anordnung mehrerer Spulenpaare untereinander entlang des Schraubenschaftes läßt sich die Zuverlässigkeit der Sortiereinrichtung noch steigern.

[0012] Der Schaftsensor 21, 22 registriert sowohl einen Zählimpuls Z (Figur 4) mit laufender Nunmer, der bei jeder vorbeigeführten Schraube aus­gelöst wird, als auch die Höhe des Schaftsignals. Liegt die Meßsig­nalspannung außerhalb der zulässigen Toleranzbreite T so wird dem Zählimpuls dieser Schraube ein Fehlersignal zugeordnet und die Schraube wird weiter bis zum Vereinzelungsblock 30 gefördert. Ein dort angeordneter Kopfsensor 25 registriert ebenfalls Zählimpulse mit laufender Nummer. Erscheint dort eine Schraube mit einer Nummer, der ein Fehlersignal zugeordnet ist, wird sie dem Zuteilschieber 38 für fehlerhafte Schrauben zugeteilt. Zweckmäßigerweise werden die Signale durch eine dafür entwickelte Steuerung verarbeitet.

[0013] Der Kopfsensor 25 ist in einem definierten konstanten Abstand K oberhalb der Schiene 6 bzw. der Aufnahmegabel 27 angebracht (Figur 5). Die in dem Kopfsensor 25 angeordnete Spule 26 arbeitet ebenfalls nach dem Wirbelstromprinzip gemäß unserer Anmeldung P 37 06 574.2. Der Kopfsensor 25 erkennt folgende Fehler: Kopfhöhe zu niedrig (Kopfhöhe zu hoch wird durch die Schablone 13 geprüft), Kopfdurch messer zu groß (Kopfdurchmesser zu klein wird ebenfalls durch die Schablone 13 geprüft, fehlerhafte Schlitzausprägung bzw. Kraftan­griffsflächen (z.B. Schlitz statt Torx, nicht vorhandener Schlitz) und Oberflächenfehler. Außerdem registriert er den oben beschriebe­nen Zählimpuls. Fehlerhafte Schrauben erzeugen - ähnlich wie bei dem Schaftsensor (Figur 4) - ein zu großes oder zu kleines Meßsignal. Dies bewirkt sofort die Betätigung des Zuteilschiebers 38 für feh­lerhafte Schrauben.

[0014] Die Schiene 6 endet kurz vor dem Kopfsensor 25 und setzt sich über­gangslos in der Aufnahmekabel 27 des Querschiebers 28 fort, der in einer Führungskulisse 29 des Vereinzelungsblocks 30 geführt ist. Die Führungskulisse 29 ist schräg zur Schieberichtung des Vereinzelungs­schiebers 31 angeordnet, der die geprüften Schrauben rechtwinklig zur Schiene 6 zu dem Zuteilloch 32 befördert. Die Verschiebung des Vereinzelungsschiebers 31 wird durch ein nicht gezeigtes Arbeits­aggregat bewerkstelligt, das mit der Schubstange 33 verbunden ist. Die Schubstange ist wiederum fest mit dem Vereinzelungsschieber 31 verbunden. Während der Verschiebung des Vereinzelungsschiebers 31 weicht der Querschieber 28 wegen der Führungskulisse 29 von der Schraube zurück (in Figur 1 nach rechts) und gibt den Schraubenkopf frei, so daß die Schraube frei durch das Zuteilloch 32 in einen der gezeigten Zuteilschieber 34 bis 38 fallen kann. Insgbesamt sind zwölf Zuteilschieber an die Platte 44 anbaubar.

[0015] Die Zuteilschieber weisen Gehäuse 39 auf, in denen Kolben 40 geführt sind. Die Kolbenstangen 41 der Kolben 40 tragen Kopfstücke 42 mit Bohrungen 43. Unterhalb der Bohrungen 43 sind in Figur 1 nicht ge­zeigte Zublasschläuche angeschlossen, durch die hindurch die verein­zelten Schrauben entweder zur Verpackung oder über die Zublasschläu­che 61 zu in Figur 6 dargestellten Schraubspindeln 60 gefördert wer­den.

[0016] Zur Steuerung der Vereinzelungseinrichtung 3 sind in den Zangen­backen 62 der Schraubspindeln 60 Sensoren 63 z.B. Wirbelsensoren eingesetzt, die entweder das Signal "Schraube in der Zange" oder "keine Schraube in der Zange" an die Vereinzelungseinrichtung 3 abgeben.

[0017] Die Regeleinrichtung 50 (Figur 7) hat als Eingangsgröße das Signal des Sensor 20 und als Quittung die Rückmeldung der Fördertopfes 1 über dessen Betriebszustand (Ein-Aus). Das Sensorsignal durchläuft einen Signalaufbereitung 51 und eine Zeitsteuerschaltung 51 mit zwei Ausgängen. Einer der Ausgänge schaltet den Fördertopf entweder ein oder aus, der andere betätigt den Wechselschieber 12 in der Weise, daß das gerade in der Linearstrecke 2 befindliche Schienenstück 16 oder 17 ausgerückt und das andere Schienenstück 17 oder 16 in die Lücke der Linearstrecke 2 eingerückt wird.

Ansprüche

1. Sortiereinrichtung für Befestigungsbauteile mit Köpfen, insbeson­dere Schrauben, mit einer Fördereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß and der als Linearstrecke (2) ausgebildeten Fördereinrichtung mehrere mechanische und elektrische Meßstationen (10, 13, 21, 22, 25), die nicht maßhaltige Bauteile erkennen sowie Auswurfeinrichtun­gen (10, 12, 3), die diese Bauteile aussondern, angeordnet sind.

2. Sortiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Meßstationen (10, 13) den elektrischen (21, 22, 25) vorgeordnet sind.

3. Sortiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Stausensor (20) der das Vorhandensein von Befestigungsbautei­len auf der Linearstrecke (2) erkennen kann und entsprechende Sig­nale an die Regeleinrichtung (50) abgibt.

4. Sortiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stausensor (20) nach dem Wirbelstromprinzip arbeitet.

5. Sortiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (50) einen Signalauf­bereiter (51) und eine Zeitsteuerschaltung (52) aufweist und zwei Ausgänge, einen zur Schaltung der Schraubenzuführungseinrichtung insbesondere des Fördertopfes (1) und einen zur Betätigung einer Auswurfeinrichtung insbesondere des Wechselschiebers (12) besitzt.

6. Sortiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (50) bei Auftreten eines Staus am Stausensor (20) den Fördertopf (1) abschaltet.

7. Sortiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (50) bei Auftreten eines Staus am Wechselschie­ber (12) diesen auslöst.

8. Sortiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (50) bei längerem Ausbleiben von Schrauben am Stausensor den Fördertopf (1) einschaltet.

9. Sortiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß an der Schiene (6) ein Linearförderer (8) angeordnet ist, der eine Förderung der Befestigungsbauteile in Rich­tung der Vereinzelungseinrichtung (3) bewirkt.

10. Sortiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß eine der mechanischen Meßstationen aus ei­nem Loch (10) in der Schiene (6) der Linearstrecke (2) besteht, das geringfügig kleiner als der Kopfdurchmesser der zu prüfenden Befe­stigungsbauteile, insbesondere der Schrauben (9) ist und durch das Bauteile mit zu kleinem Kopfdurchmesser in einen Auffangbehälter (11) fallen.

11. Sortiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß eine weitere der mechanischen Meßstationen aus einer Schablone (13) mit einer Öffnung für die Befestigungsbau­teile besteht, die so bemessen ist, daß Bauteile mit zu hoher Kopf­höhe, zu großem Durchmesser, zu großem Schaftdurchmesser, zu langem Schaft oder sonst abweichender Außenform zurückgehalten werden.

12. Sortiereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Förderstrecke unmittelbar vor der Schablone (13) als Auswurf­einrichtung ein Wechselschieber (12) angeordnet ist, der ein vor der Schablone (13) aufgestautes Bauteil aus der Linearstrecke (2) ent­fernt.

13. Sortiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß eine elektrische Meßstation, der Schaft­sensor (21, 22), an der Schiene (6) im Bereich des Schaftes der in der Schiene (6) befindlichen Befestigungsbauteile, insbesondere Schrauben (9) angeordnet ist und der bei nicht maßhaltigen oder feh­lerhaften Schäften ein anderes Meßsignal abgibt, als bei einwand­freien Bauteilen.

14. Sortiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß eine weitere elektrische Meßstation, der Kopfsensor (25) oberhalb der Schiene (6) angeordnet ist und bei feh­lerhalten Bauteilköpfen ein Signal zum Aussondern dieses Bauteils abgibt.

15. Sortiereinrichtung nach Anspruch 13 und/oder 14, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Sensoren (21, 22 oder 25) nach dem Wirbelstrom­prinzip arbeiten.

16. Sortiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß am Ende der Sortiereinrichtung eine Ver­einzelungseinrichtung (3) angeordnet ist, die maßhaltige von fehler­haften Befestigungsbauteilen trennt und an die Verpackungsvorrich­tungen oder Schraubspindeln (60) angeschlossen werden können.

17. Sortiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß eines der Aufnahmeorgane der Vereinze­lungseinrichtung (3), insbesondere einer der Zuteilschieber (38) beim Erkennen von fehlerhaften Bauteilen durch die Sensoren (21, 22 oder 25) aktiviert wird, und diese aufnimmt.

18. Sortiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß die Sensoren (21, 22 und 25) zusätzlich einen Zählimpuls registrieren.

19. Sortiereinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß bei auftreten von fehlerhaften Bauteilen am Schaftsensor (21, 22) dem Zählimpuls dieser Bauteile ein Fehlersignal zugeordnet wird.

20. Sortiereinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung vorgesehen ist, die die Zählimpulse der Sensoren (21, 22 und 25) registriert und den Zuteilschieber (38) für fehlerhafte Bauteile betätigt, wenn am Kopfsensor (25) ein Zählimpuls mit Feh­lersignal auftritt.

21. Sortiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß in den Zangenbacken (62) der Schraubspin­deln (60) Sensoren (63) angeordnet sind, die beim Vorhandensein ei­ner Schraube ein anderes Signal abgeben, als wenn sich keine Schrau­be in den Zangenbacken (62) befindet.

Zeichnung