[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschriften von in
einer Arbeitslinie gefertigten Teilen als auch eine Laserzelle hierfür.
[0002] Die eindeutige Kennzeichnung von Teilen, wie beispielsweise von Maschinenteilen,
ist für die Rückverfolgung der Produktion von Teilen heutzutage von großer Bedeutung.
Zur Kennzeichnung werden die Teile in der Regel direkt mittels eines Lasers beschriftet.
Die Beschriftung umfasst typischerweise eine Seriennummer, das Datum und den Hersteller,
um so eine problemlose Rückverfolgung des Produktionsvorgangs, beispielsweise der
Charge eines Teiles, zu ermöglichen.
[0003] Aus der DE 27 26 454 sind beispielsweise ein derartiges Verfahren und eine derartige
Vorrichtung bekannt. Dabei werden die Teile zwischen einer Inspektionsstelle und der
Kennzeichnungsstelle in Zonen von der Länge der aufzubringenden Kennzeichnung aufgeteilt.
Es wird jede einzelne Zone zwischen der Inspektionsstelle und der Kennzeichnungsstelle
elektronisch verfolgt. Die Oberfläche jeder verfolgten Zone wird durch eine Laserlichtquelle
oxidiert und geschmolzen.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschriften
von in einer Arbeitslinie gefertigten Teilen sowie eine Lasereinheit zum Einsatz in
einem derartigen Verfahren und/oder einer derartigen Vorrichtung derart weiterzubilden,
dass die Fertigung und die Beschriftung effizienter abläuft.
[0005] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschriften von Teilen
mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 8 und eine Laserzelle mit den Merkmalen des
Anspruchs 14 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0006] Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, Teile, die in einer Arbeitslinie
hergestellt wurden und sich auf einem Trägerteil befinden entweder unmittelbar oder
mittelbar nach ihrer Herstellung zu beschriften und einsatzfertig vorzubereiten. Auf
alle Fälle sollen die Teile auf dem Trägerstreifen verbleiben. Insbesondere kann der
Beschriftungsvorgang möglichst unmittelbar nach dem Produktionsvorgang der Teile erfolgen,
um so eine Beschriftung "on the fly" zu ermöglichen. Dadurch können hohe Durchsatzgeschwindigkeiten
bei der Herstellung von Teilen, insbesondere von Massenteilen wie beispielsweise Kontakten
für Stecker, erzielt werden.
[0007] Alternativ hierzu werden die Teile unmittelbar nach dem Produktionsvorgang auf eine
Spule aufgewickelt, zwischengelagert und dann von der Spule dem Beschriftungsvorgang
zugeführt.
[0008] Konkret betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Beschriften von Teilen, wobei die
Teile nach ihrer Herstellung in Form eines Bandes von einer Antriebsvorrichtung unmittelbar
oder mittelbar einer Beschriftungsvorrichtung zugeführt, gezählt, beschriftet und
von einer Aufwickelvorrichtung auf eine Spule aufgewickelt werden. Der Vorteil dieses
Verfahrens besteht insbesondere darin, dass die Teile direkt nach ihrer Herstellung
auf ihrem Trägerband verbleiben können, dieses Trägerband auch für den Beschriftungsvorgang
verwendet wird und die Teile zusammen mit ihrem Trägerband dann auf eine Spule fertig
für die weitere Verarbeitung aufgewickelt werden. Die Spule mit den beschrifteten
Teilen kann dann unmittelbar weiterverarbeitet werden, beispielsweise in einen Bestückungsautomaten
eingesetzt werden, der die beschrifteten Teile zum Bestücken von anderen beliebigen
Komponenten verwendet. Ein typisches Anwendungsbeispiel ist die Herstellung von elektrischen
Steckern, welche Kontakte aufweisen. Die Kontakte sind zur Rückverfolgung beschriftet
und Massenteile, die am Band von einer Maschine hergestellt werden.
[0009] Vorzugsweise werden die Teile durch Stanzen aus einem Materialband hergestellt. Die
Teile, z. B. Kontakte verbleiben am Materialband und können somit als kontinuierliches
Kontaktmaterial der Beschriftungsvorrichtung zugeführt werden. Dies ist bei der Herstellung
von Massenteilen, wie beispielsweise Endloskontaktmaterial, von Vorteil, da der Beschriftungsvorgang
mit einer wesentlich geringeren Zeitspanne durchgeführt werden kann. Es kann sich
aber auch um Teile handeln, die nach einem weiteren Prozess, z. B. nach einem Umspritzen,
galvanischen Veredeln und ähnlichem, im Durchlauf zu beschriften sind.
[0010] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Beschriftungsvorrichtung
einen Laser, der von einem Rechner gesteuert die Teile beschriftet. Ein Laser besitzt
den Vorteil, dass mit einer sehr hohen Geschwindigkeit beschriftet werden kann. Die
typische Beschriftungsdauer eines Kleinteiles kann hierbei beispielsweise in nur 23
ms durchgeführt werden. Durch die fortlaufende Zuführung der Teile zum Laser kann
der Beschriftungsvorgang ohne große Zeitverzögerung direkt im Anschluss an die Produktion
der Teile durchgeführt werden.
[0011] Insbesondere werden alle Teile, die auf eine gemeinsame Spule aufgewickelt werden,
jeweils mit einem Kode beschriftet, der die gemeinsame Spule eindeutig kennzeichnet.
Dieser Kode ist insbesondere für die Rückverfolgung der Teile von Bedeutung. Ihm lässt
sich entnehmen, von welcher Spule ein Teil stammt. Dadurch kann festgestellt werden,
welche Maschine das Teil hergestellt hat und wann das Teil beschriftet worden ist.
Die Rückverfolgung wird also wesentlich erleichtert.
[0012] Eine Markierung, welche zu einem definierten Zeitpunkt angebracht wird, kann in dem
Band mit beschrifteten Teilen, einen Wechsel einer Spule auslösen. Die Markierung
dient sozusagen als eine Art externer Trigger, der einen Spulenwechsel auslöst. Alternativ
oder zusätzlich kann ein interner Trigger in Form eines Zählers vorgesehen sein, der
die bereits auf eine Spule aufgewickelten Teile zählt und bei Erreichen eines bestimmten
Zählerstandes einen Spulenwechsel auslöst.
[0013] Vorzugsweise wird die Markierung durch ein fehlendes Teil im Band mit beschrifteten
Teilen gebildet. Wenn zur Detektion der Teile eine Lichtschranke eingesetzt wird,
kann das fehlende Teil in dem Band schnell und einfach von der Lichtschranke detektiert
werden. Es könnte auch jede andere Art der Markierung verwendet werden, allerdings
ist beispielsweise ohne optische Markierung z. B. durch eine grafische Markierung
eines Teiles aufwendiger detektierbar als das fehlende Teil.
[0014] Bei einem Spulenwechsel kann aus dem Band mit beschrifteten Teilen ein Kontrollabschnitt
herausgetrennt werden, auf dem sich ein erstes Teil mit einer Beschriftung für eine
erste Spule und ein zweites Teil mit einer Beschriftung für eine zweite, nach der
ersten eingesetzten Spule befindet. Dieser Kontrollabschnitt kann beispielsweise zur
Dokumentation eines erfolgreichen Spulenwechsels dienen. Ebenso kann er den korrekten
Beschriftungswechsel beim Übergang von einer auf eine andere Spule belegen.
[0015] Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Beschriften von Teilen, mit einer
Antriebsvorrichtung zum Bewegen und Führen eines Bandes mit Teilen und einer Beschriftungsvorrichtung
zum Zählen und Beschriften der Teile sowie einer Aufwickelvorrichtung zum Aufwickeln
der beschrifteten Teile auf eine Spule. Dieser Vorrichtung kann das Band mit Teilen
beispielsweise direkt nach ihrer Herstellung zugeführt werden. Alternativ kann das
Band auch als Spulenware von einem Hersteller der Teile geliefert und in die Vorrichtung
eingesetzt werden, die dann über die Antriebsvorrichtung das Band mit den Teilen von
der Spule abwickelt, beschriftet und wieder auf eine Spule aufwickelt. Dadurch kann
die erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt werden, um eine Dienstleistung wie das
"Beschriften von Teilen" anzubieten, die als Band auf einer Spule geliefert werden.
[0016] In einer bevorzugten Ausführungsform kann der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch
eine Vorrichtung zum Erzeugen der Teile vorgeschaltet sein. Damit können die Teile
in einer Art integrierten Fertigungsprozess hergestellt und als Spulenware geliefert
werden.
[0017] Die Vorrichtung zum Erzeugen der Teile ist beispielsweise eine Stanzvorrichtung,
mit der die Teile aus einem Materialband gestanzt werden können und anschließend am
Trägerstreifen zum Weitertransport verbleiben. Die Beschriftungsvorrichtung umfasst
vorzugsweise einen Laser und einen Rechner, wobei der Rechner programmtechnisch eingerichtet
ist, um den Laser derart zu steuern, dass er die Teile beschriften kann.
[0018] Die Markierung kann auch durch Markierwerkzeug erfolgen. Abhängig von dieser Markierung
wird beim Aufwickeln ein Spulenwechsel durchgeführt. Es kann aber auch eine Trennvorrichtung
vorgesehen sein, die derart ausgebildet ist, dass bei einem Wechsel einer Spule aus
dem Band von beschrifteten Teilen ein Kontrollabschnitt herausgetrennt wird, auf dem
sich ein erstes Teil mit einer Beschriftung für eine erste Spule und ein zweites Teil
mit einer Beschriftung für eine zweite, nach der ersten eingesetzten Spule, befindet.
[0019] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Kameraprüfsystem vorgesehen,
das zum optischen Überprüfen der Teile ausgebildet ist.
[0020] Das Kameraprüfsystem ist vor der Beschriftungsvorrichtung vorgesehen, um die zu beschriftenden
Teile zu überprüfen.
[0021] Damit wird sichergestellt, dass nur Gutteile beschriftet werden.
[0022] Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Laserzelle, die zum Einsatz
in einem Verfahren nach der Erfindung und/oder einer Vorrichtung nach der Erfindung
als Beschriftungsvorrichtung ausgebildet ist und ein Gehäuse, einen Bandantrieb mit
einer Regelung, eine Bandführung, eine Triggerlichtschranke, eine Mikrokontrollersteuerung
und einen Laser aufweist.
[0023] Insbesondere umfasst die Laserzelle einen Rechner, der programmtechnisch zum Ansteuern
des Lasers eingerichtet ist.
[0024] Der Rechner ist vorzugsweise ein Personal Computer, der programmtechnisch eingerichtet
ist, um über eine Benutzeroberfläche einen Beschriftungsvorgang einstellen zu können.
[0025] Ferner kann die Laserzelle eine Markiervorrichtung umfassen, die zum Markieren eines
Bandes mit Teilen für einen Spulenwechsel ausgebildet ist.
[0026] Schließlich kann sie auch mindestens ein Kameraprüfsystem zum Überprüfen von Teilen
umfassen.
[0027] Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung zwei Kameraprüfsysteme; ein erstes Kameraprüfsystem
ist zum Kontrollieren von Teilen vor der Beschriftung und ein zweites Kameraprüfsystem
ist zum Kontrollieren von Teilen nach der Beschriftung angeordnet. Das erste Kameraprüfsystem
prüft z.B. die zu beschriftenden Teile und kann vermeiden, dass schlechte Teile beschriftet
werden. Das zweite Kamerasystem prüft z.B. die beschrifteten Teile daraufhin, ob diese
korrekt beschriftet wurden.
[0028] Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen.
[0029] In der Beschreibung, in den Ansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung werden
die in der am Schluss der Beschreibung angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten
Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
[0030] Die Zeichnungen zeigen in
- Fig. 1
- ein Ausführungsbeispiel der schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- Fig. 2
- einen Ausschnitt eines Bandes mit Teilen, die gemäß der Erfindung beschriftet werden;
- Fig.3
- ein Blockschaltbild mit einer einen Antrieb aufweisenden Lasereinheit, einem Encoder
eines Motors, einer Kontrollereinheit/Interfacekarte und einer Einheit mit Türkontakten
und einer Leuchte, wie sie bei dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Laserzelle
zum Beschriften von Teilen zum Einsatz kommen;
- Fig. 4
- ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Beschriftung von
Teilen mittels eines Lasers;
- Fig. 5
- ein Ablaufdiagramm des Aufwickelns von beschrifteten Teilen auf eine Spule gemäß der
Erfindung und
- Fig. 6
- ein Ablaufdiagramm des gesamten Prozesses des Beschriftens von Teilen und Aufwickelns
auf einer Spule gemäß der Erfindung, in dem bestimmte Prozessschritte den einzelnen
Komponenten eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeordnet
sind.
[0031] In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 30 zum Herstellen von Teilen 34 in Form eines Bandes
32 dargestellt. Das Band 32 wird von einem Teil einer Lasereinheit 22 bildenden Fördervorrichtung
36 einer Beschriftungsvorrichtung 38 zugeführt, wird also gezogen. Die Beschriftungsvorrichtung
38 beschriftet die Teile 34 mit einem Laser. Das Band 32 mit den beschrifteten Teilen
42 wird weiter transportiert zu einer Aufwickelvorrichtung 40, die das Band 32 mit
den beschrifteten Teilen 42 auf einen Spule 44 aufwickelt. Die Spule 44 kann nun direkt
zum Weiterverarbeiten der beschrifteten Teile 42 verwendet werden. Wesentlich ist
bei der dargestellten Vorrichtung, dass eine Beschriftung der Teile 34 in sog. "on
the fly" -Betreibsweise unmittelbar nach der Produktion der Teile 34 erfolgt und ohne
dass es zu Verzögerungen beim Herstellen, Beschriften und Aufwickeln der Teile 34
bzw. 42 auf eine Spule 44 kommt.
[0032] Fig. 2 zeigt ein Band 10 mit Teilen 12, das beispielsweise durch eine Stanzvorrichtung
aus einem Blechband erzeugt worden ist. Die Teile 12 dienen können beispielsweise
Kontakte sein. Das Band 10 mit den Teilen 12 wird unmittelbar nach seiner Herstellung
einer (nicht dargestellten) Beschriftungsvorrichtung zugeführt. Hierbei werden die
Teile einer Spule - N - mit einem Code A und die Teile der nächsten Spule - N+1 -
mit einem Code B beschriftet. Der Code A bzw. B enthält jeweils die Spulennummer,
siehe Figur 2. Die Beschriftung erfolgt mittels eines Lasers, wie im Folgenden noch
ausführlich beschrieben werden wird. Nach der Beschriftung der Teile 12 werden diese
auf Spulen von einer Aufwickelvorrichtung aufgerollt. Die Spulen können in der Produktion
eingesetzt werden, um beispielsweise Stecker mit Kontakten zu versehen.
[0033] Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann z.B. jede Spule 4500 Teile aufnehmen. Dann ist
die Spule voll und muss gewechselt werden. Der Vorgang des Spulenwechselns wird im
Folgenden noch ausführlich erläutert, soll aber hier bereits kurz diskutiert werden.
Das Band 10 mit den Teilen 12 weist als Markierung für einen Spulenwechsel ein abgeschnittenes,
d. h. nicht vorhandenes Teil 13 (in der Fig. 2 gestrichelt dargestellt) auf. Dieses
abgeschnittene oder nicht vorhandene Teil 13 kann von einer Detektionseinrichtung
derart ausgewertet werden, dass diese ein Signal zum Spulenwechseln erzeugt. Um die
Beschriftung zu kontrollieren, wird bei einem Spulenwechsel aus dem Band 10 ein Teilausschnitt
zur Kontrolle 14 heraus getrennt. Dieser Teilausschnitt 14 umfasst zwei beschriftete
Teile 12. Ein Teil 12 ist das letzte Teil der Spule mit der Nummer N und ist mit dem
Code A beschriftet. Das Teil 12 hat die Teilenummer 4501. Das zweite Teil 12 ist das
erste Teil der darauf folgenden Spule mit der Nummer N+1 und trägt als Beschriftung
den Code B. Seine Teilenummer ist 0. Die beiden im Kontrollausschnitt 14 enthaltenen
Teile 12 werden ausschließlich zu einer Überprüfung der Beschriftung der Teile verwendet
und gelangen daher nicht auf die Spulen N und N+1.
[0034] Wie aus Fig. 2 hervorgeht, werden alle Teile einer Spule mit dem selben Code - in
Fig. 2 der Code A und der Code B - beschriftet. Um die Zählerstände der Aufwickelvorrichtung
und der Beschriftungsvorrichtung synchron zu halten, wird unter Berücksichtigung des
Kontrollausschnittes 14 ein Spulenwechsel bewirkt und durch ein markiertes Teil gekennzeichnet,
hier ein ausgetrenntes Teil.
[0035] An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Beschriftung bzw. der Code der Teile 12 das
Datum und eine Herstellerinformation umfassen kann. Beliebige weitere Informationen
können selbstverständlich auf die Teile 12 aufgebracht werden. Der Code selbst kann
beispielsweise von einer Anlagennummer, dem Fertigungsdatum und wie bereits erwähnt
der Spulennummer abhängig sein. Wesentlich ist, dass sich keine Teile 12 mit dem Code
A auf der Spule mit der Nummer N+1 und keine Teile 12 mit dem Code B auf der Spule
mit der Nummer N befinden dürfen. Die bereits erwähnte Markierung, die bei einem Spulenwechsel
angebracht wird, kann von der Aufwickelvorrichtung erkannt werden, sodass diese einen
Spulenwechsel durchführt.
[0036] Die Beschriftung der Teile 12 des Bandes 10 erfolgt "on the fly". Das bedeutet, dass
das Band 10 bzw. ein Streifen mit den Teilen 12 zum Beschriften nicht extra angehalten
werden muss. Statt dessen kann die Beschriftung in der Beschriftungsvorrichtung im
kontinuierlichen Durchlauf unmittelbar nach der Herstellung der Teile durchgeführt
werden. Hierdurch muss der Antrieb des Bandes 10 nicht ständig gestartet und gestoppt
werden, was zu Schwingungen des Bandes 10 führen kann. Dadurch kann eine höhere Durchsatzrate
erzielt werden, da die Totzeit des Transports der Teile 12 des Bandes 10 entfällt.
[0037] Die (nicht dargestellte) Beschriftungsvorrichtung kann eine Laserzelle umfassen,
die einen Beschriftungslaser mit PC, eine Kontrollereinheit, eine Triggerlichtschranke,
ein Antriebssystem, ein Markiermodul, elektrisches Zubehör wie Spannungsversorgung,
Taster, Relais, Leuchten, Verkabelung etc., ein Gehäuse der Zelle mit einem mechanischen
Aufbau wie Profile, Streifenführungen, Halterungen, Belüftung, Strahlenschutz etc.
und ein optionales Kamerasystem zum Prüfen der Teile 12 umfasst.
[0038] Der Beschriftungslaser kann vom Typ VMc3 der Firma Trumpf sein und ein Versorgungsgerät,
eine Optikeinheit, einen Monitor, eine Tastatur und eine Maus umfassen. Im Versorgungsgerät
sind vorzugsweise Schnittstellen und ein Personal Computer untergebracht, mit dem
der Laser angesteuert wird. Daher wird der Personal Computer (PC) im Folgenden als
Laser-PC bezeichnet.
[0039] Um die Teile 12 zu zählen und zu überwachen und zum Steuern von zeitkritischen Vorgängen
in Echtzeit kann eine Kontrollereinheit der Firma Vester Elektronik GmbH eingesetzt
werden. Diese Kontrollereinheit wird nachfolgend kurz als Kontroller bezeichnet. Der
Kontroller kann mit einem Schnittstellen-Steckverbinder X20 mit dem Laser-PC verbunden
sein. Der Spannungspegel für einen Datenaustausch zwischen Kontroller und Laser-PC
ist 24 Volt.
[0040] Die Laserzelle selbst kann zur Gewährleistung einer erforderlichen Sicherheit Türen
zum Laser aufweisen, die mit Türschaltern ausgestattet sind. Die Türschalter dienen
dazu, beim Öffnen einer Tür den Laser abzuschalten. Die Türschalter können mit dem
Sicherheitskreis des Lasers über einen Schnittstellen-Steckverbinder X25 verbunden
sein.
[0041] Zum genauen Beschriften der Teile 12 sollte dem Laser die Geschwindigkeit des Streifens
bzw. des Bandes 10 mitgeteilt werden. Hierzu wird ein Encodersignal von einem Motor
des Antriebssystems über eine spezielle Elektronik in Form einer Einsteckkarte für
den Laser-PC dem Laser mitgeteilt. Dadurch kann der Laser selbst bzw. der Laser-PC
die Beschriftung an die Vorwärtsbewegung und die Geschwindigkeit des Bandes 10 anpassen.
Insbesondere kann er die Vorwärtsbewegung ausgleichen. Beispielsweise kann er bei
einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Bandes 10 die Schriftart an die Geschwindigkeit
anpassen.
[0042] Im Folgenden werden kurz die zur Steuerung des Lasers verwendeten Signale des Steckverbinders
X20 und der Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle erläutert:
[0043] Der Laser umfasst zwei Eingänge:
1. Restart_Mark: Ein Triggersignal einer Lichtschranke wird zum Zählen der Teile 12
an den Kontroller geführt. Ohne Verzögerung wird dieses Triggersignal auf den Eingang
Restart_Mark des Lasers gelegt, wodurch die Beschriftung durch den Laser sofort gestartet
werden kann.
2. Neuer_Datensatz: wenn die maximale Teileanzahl pro Spule erreicht worden ist, kann
der Kontroller den Eingang Neuer_Datensatz des Lasers auf logisch High setzten. Dann
lädt der Laser-PC den nächsten Datensatz zum Beschriften aus einer Textdatei.
[0044] Im Folgenden werden kurz die Ausgangssignale des Lasers erläutert:
1. Mark_Aktiv: Solange der Laser beschriftet, ist dieses Signal logisch High. Es wird
auf logisch Low gesetzt, wenn die Beschriftung abgeschlossen ist. Solange es logisch
High ist, kann keine neue Beschriftung gestartet werden.
2. System_Ready: Dieses Signal wird auf logisch High gesetzt, nachdem die Schnittstelle
X20 initialisiert wurde. Solange es logisch Low ist, kann keine Beschriftung durch
den Laser stattfinden.
3. Error: Tritt beim Laser ein Fehler auf, wird dieses Signal auf logisch High gesetzt.
An einem Bildschirm kann eine Meldung über die Störung und zur Fehleranalyse ausgegeben
werden. Mit diesem Signal wird die komplette Vorrichtung zur Beschriftung von Teilen
abgeschaltet.
4. Laser_Ready: Sobald der Laser bereit ist, wird dieser Ausgang auf logisch High
gesetzt.
5. Daten_geladen: Nachdem der Kontroller das Signal Neuer_Datensatz ausgegeben hat,
hat der Laser-PC begonnen, den nächsten Datensatz für das Beschriften zu laden. Während
des Ladens wird das Signal Daten_geladen auf logisch Low gesetzt, also inaktiv. Erst
nach Abschluss des Ladens des neuen Datensatzes wird dieses Signal wieder auf logisch
High gesetzt. Danach legt der Kontroller das Signal Neuer_Datensatz wieder auf logisch
Low. Ab jetzt kann erneut beschriftet werden.
6. Datensatz_leer: Wurde vom Kontroller das Signal Neuer_Datensatz ausgegeben, hat
der Laser-PC versucht, den nächsten Datensatz aus der Liste zu lesen. Hierbei hat
der Laser-PC festgestellt, dass kein weiterer Datensatz mehr vorhanden ist und demgemäß
aktiviert er das Signal Datensatz_leer. Nun muss die Anlage abgeschaltet werden, da
keine Beschriftungsdaten mehr vorhanden sind.
7. Ablaufprogramm_Aktiv: Das Beschriftungsprogramm besteht aus Variablen. Diese Variablen
werden durch ein Ablaufprogramm mit Kode wie z.B. Datum, Hersteller, Spulennummer
gefüllt. Bei dem Signal Neuer_Datensatz steuert das Ablaufprogramm das Inkrementieren
der Spulennummer und speichert entsprechende Inhalte in Textdateien ab.
Wird das Ablaufprogramm gestartet, wird ein Ausgang auf High gelegt und erst dann
kann die Beschriftung begonnen werden. Wenn das Ablaufprogramm beendet wird, liegt
an diesem Ausgang ein Low-Signal an, und die Beschriftung wird gestoppt. Somit können
keine Teile beschriftet werden, welche vom Ablaufprogramm nicht überwacht werden.
[0045] Die oben erläuterten Signale sind in der Fig. 3 dargestellt, die ein Blockschaltbild
mit wesentlichen Einheiten eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeigt. Dargestellt sind ein Encoder 20 eines Motors der Antriebsvorrichtung, eine
Lasereinheit 22, der Kontroller 24 (in Fig. 3 als Kontrollereinheit/Interfacekarte
bezeichnet) und eine Einheit 26 für Türkontakte und eine Leuchte der Laserzelle. Das
dargestellte Blockschaltbild verdeutlicht, dass der Lasereinheit 22 vom Encoder des
Motors 20 die Geschwindigkeit über die Signale A und B übergeben wird. Dadurch kann
die Lasereinheit 22 ihre Beschriftung entsprechend an die Geschwindigkeit des Bandes
10 mit Teilen 12 anpassen. Der Kontroller 24 fungiert als zentrale Steuereinheit für
die Lasereinheit 22. Insbesondere wertet er die zugeführten Signale Laser_beschriftet,
System_bereit, Fehlermeldung, Laser_bereit, neuer_Datensatz_bereit, Datensatzliste_leer
und Ablaufprogramm_aktiv in Echtzeit aus und erzeugt die Ausgangssignale, Erneute_Beschriftung
und Lade_neuen_Datensatz zum Steuern der Lasereinheit 22.
[0046] Der Sicherheitskreis der Laserzelle wird im Wesentlichen durch die Einheit 26 gebildet,
und zwar durch die in dieser Einheit enthaltenen Türkontakte. Sobald eine Tür der
Laserzelle geöffnet wird, wird einer der Türkontakte geschaltet. Das entsprechende
Signal Türkontakt.ZU wird deaktiviert, was eine Abschaltung des Lasers der Lasereinheit
22 bewirkt. Als weiteres Sicherheitsmerkmal umfasst die Einheit 26 eine Leuchte, die
beispielsweise auf der Laserzelle montiert sein kann. Diese Leuchte zeigt den Betrieb
des Lasers an.
[0047] Ein typischer Funktionsablauf umfasst folgende Schritte: Nach dem Einschalten der
Laserzelle mit dem Laser-PC und dem Kontroller bootet der Laser-PC und die Software
zum Beschriften startet. Die Software liest aus einer Beschriftungscode-Liste in einer
Textdatei aktuelle Daten. Anschließend kann die erste Position der Textdatei an ein
so genanntes Scanlabkarte in der Lasereinheit 22 übertragen werden.
[0048] Innerhalb des Ablaufprogramms ermöglicht die Software nun noch, dass die Zählerstände
neu konfiguriert werden können. Hierzu stellt die Software auf einer grafischen Benutzeroberfläche,
wie beispielsweise dem Betriebssystem Windows der Firma Microsoft, ein Formular zur
Verfügung, in dem verschiedene Eingabe vorgenommen werden können, um die Zählerstände
zu überwachen und zu steuern. Dieses Formular weist einen ÜBERTRAGEN-Button auf, mit
dem die eingegebenen Daten über eine serielle Schnittstelle vom Laser-PC an den Kontroller
übertragen werden können. Um zu kontrollieren, ob die Daten korrekt übertragen wurden,
kann der Kontroller die empfangenen Daten an den Laser-PC zurücksenden. Der Laser-PC
kann dann die gesendeten und empfangenen Daten vergleichen und eine Meldung "Übertragung
erfolgreich" oder "Übertragung fehlgeschlagen" auf der grafischen Benutzeroberfläche
ausgeben.
[0049] Die neuen Einstellungen werden sofort übernommen, und nach Schließen dieses Eingabeformular
kann mit der Beschriftung begonnen werden. Die Beschriftung kann nun mit einem Highimpuls
mit einer Dauer von ca. 10 ms am Signal Restart_Mark gestartet werden, sofern die
Signale System_Ready, Laser_Ready, Daten_Geladen und Ablaufprogramm_aktiv alle logisch
High sind. Mit jedem neuen Triggersignal der Lichtschranke auf dem Signal Restart_Mark
wird ein Teil mit dem selben Code beschriftet. Zwischen zwei aufeinander folgenden
Triggerimpulsen wird geprüft, ob der Laser das Signal Mark_Aktiv auf logisch High
und anschließend wieder auf logisch Low gesetzt hat.
[0050] Beim Spulenwechsel, d.h. wenn eine neue Spule verwendet werden soll, und/oder wenn
ein neuer Datensatz zum Beschriften verwendet werden soll, gibt der Kontroller 24
das Signal Neuer_Datensatz aus. Daraufhin setzt der Laser-PC das Signal Daten_Geladen
auf logisch Low, d.h. auf inaktiv. Das Band 10 mit den Teilen 12 wird gestoppt. Der
Laser-PC lädt den nächsten Datensatz aus der erwähnten Textdatei auf die Scanlabkarte.
Anschließend meldet der Laser-PC Daten_Geladen, sobald die Scanlabkarte die neuen
Daten geladen hat und bereit ist. Nunmehr setzt der Kontroller das Signal Neuer_Datensatz
wieder zurück und das Band wird gestartet. Das nächste Triggersignal der Lichtschranke
löst am Signal Restart_Mark eine Beschriftung mit dem neuen Code aus.
[0051] Es sei hier noch erwähnt, dass der Laser immer aktiv ist, solange der Laser-PC eingeschaltet
ist und kein Fehlerzustand vorliegt. Das bedeutet, dass jederzeit mit der Beschriftung
von Teilen 12 begonnen werden kann. Insbesondere kann der Laser ohne Standby-Funktion
betrieben werden, was jedoch keine negativen Auswirkungen auf die Lebensdauer des
Lasers hat. Im Standby-Modus würde dagegen die Aufheizzeit des Lasers ca. 40 s betragen.
[0052] Die Textdatei mit einer Liste von Beschriftungscodes für die Teile kann folgenden
Aufbau besitzen:
Spulenanzahl |
Code |
Bemerkung |
1 |
Xyz1 |
|
2 |
Xyz2 |
|
3 |
Xyz3 |
|
[0053] Fig. 4 zeigt nun den Prozessablauf bei der Beschriftung von Teilen mit einem Laser.
Die Teile sind in einem Stanzstreifen enthalten, der aus 100% geprüften Teilen besteht.
[0054] In einem ersten Schritt S1 steuert eine Durchhanglichtschranke beispielsweise vom
Typ DHS80 die Motorgeschwindigkeit der Fördervorrichtung, die den Stanzstreifen bewegt.
Der Motor transportiert den Stanzstreifen (Schritt S2). Im Schritt S3 wird die Geschwindigkeit
dieses Motors an einen Laser zur Beschriftung zurückgekoppelt. Eine Lichtschranke
erkennt die Teile am Streifen (Schritt S4). Die Teile werden gezählt (Schritt S5).
Bei jedem neuen Teil wird ein Startimpuls für die Beschriftung an den Laser gesendet
(Schritt S6). Im Schritt S7 wird geprüft, ob die Markierungsanzahl der Teileanzahl
entspricht. Ist dies der Fall, wird in den Schritt S8 verzweigt, in dem eine Markierung
auf einem Stanzstreifen angebracht wird. Andernfalls wird direkt in den Schritt S9
verzweigt, in dem auch vom Schritt S8 verzweigt und in dem geprüft wird, ob die Spulenanzahl
der Teileanzahl entspricht. Ist dies nicht der Fall, wird zum Schritt S1 zurück gesprungen.
Andernfalls wird der Zähler für die Teileanzahl auf 0 gesetzt im Schritt S10. Im Schritt
S11 ermittelt der Laser einen neuen Beschriftungscode, den er im Schritt S12 in einer
Datei Data_New.txt in einem Speicher des Laser-PCs ablegt. Anschließend wird vom Schritt
S12 in den Schritt S1 zurück gesprungen.
[0055] Fig. 5 zeigt nun den Prozessablauf der Aufwickelvorrichtung für die beschrifteten
Teile bzw. Teile. Im Schritt S13 wird die Wickelgeschwindigkeit mittel Durchhang gesteuert.
Im Schritt S14 werden Teile auf eine Spule x aufgewickelt. Anschließend wird im Schritt
S15 geprüft, ob eine Markierung vorhanden ist. Ist dies nicht der Fall, wird zurück
in den Schritt S13 verzweigt. Andernfalls wird im Schritt S16 an der Markierung das
Band mit den Teilen abgeschnitten. Daraufhin wird im Schritt S17 der Spulenwechsel
an einen Tintenstrahldrucker gesendet, der den Spulenwechsel durch einen Ausdruck
dokumentiert. Im darauf folgenden Schritt S18 wird der Spulenwechsel durchgeführt
und im nächsten Schritt S19 der Spulenzähler inkrementiert.
[0056] Die im Zusammenhang mit Fig. 4 und Fig. 5 erläuterten Prozessschritte sind in Fig.
6 noch einmal zusammenfassend dargestellt. Hierbei sind die einzelnen Prozessschritte
den Einrichtungen zugeordnet, welche die Prozessschritte jeweils ausführen. Das in
Fig. 6 dargestellte Ablaufdiagramm ist im Wesentlichen selbst erklärend.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0057]
- 10
- Band
- 12
- Teil
- 13
- fehlendes Teil
- 14
- Teilausschnitt für Kontrolle
- 20
- Encoder des Motors
- 22
- Lasereinheit
- 24
- Kontroller bzw. Kontrollereinheit/Interfacekarte
- 26
- Türkontakte/Leuchte
- 30
- Vorrichtung zur Herstellung von Teilen
- 32
- Band mit Teilen
- 34
- Teile
- 36
- Antriebsvorrichtung
- 38
- Beschriftungsvorrichtung
- 40
- Aufwickelvorrichtung
- 42
- beschriftete Teile
- 44
- Spule
- S1-S19
- Prozessschritte
1. Verfahren zum Beschriften von in einer Arbeitslinie gefertigten Teilen (12; 34), wobei
die Teile (12; 34) nach ihrer Herstellung an einem Trägerstreifen (10; 32) verbleiben
und über eine Antriebsvorrichtung (36) einer Beschriftungsvorrichtung (38) zugeführt,
gezählt, beschriftet und von einer Aufwickelvorrichtung (40) auf eine Spule (44) aufgewickelt
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile (12; 32) durch Stanzen aus einem Materialband hergestellt werden, das gleichzeitig
den Trägerstreifen bildet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschriftungsvorrichtung (38) einen Laser (22) umfasst, der von einem Rechner
gesteuert die Teile beschriftet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Teile (12; 42), die auf eine gemeinsame Spule aufgewickelt (44) werden, jeweils
mit einem Kode beschriftet werden, der die gemeinsame Spule (44) eindeutig kennzeichnet.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Markierung in dem Band mit beschrifteten Teilen einen Wechsel einer Spule auslöst.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung durch ein fehlendes Teil (13) im Band (10) mit beschrifteten Teilen
(12) gebildet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Spulenwechsel aus dem Band (10) mit beschrifteten Teilen ein Kontrollabschnitt
(14) herausgetrennt wird, auf dem sich ein erstes Teil mit einer Beschriftung N für
eine erste Spule und ein zweites Teil mit einer Beschriftung N+1 für eine zweite,
nach der ersten eingesetzten Spule befindet.
8. Vorrichtung zum Beschriften von Teilen (34), die auf einem Band (10, 32) angeordnet
sind, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
mit einer Antriebsvorrichtung (36) zum Bewegen und Führen des Bandes (10, 32) mit
den Teilen (34),
einer Beschriftungsvorrichtung (38) zum Zählen und Beschriften der Teile (34) und
einer Aufwickelvorrichtung (40) zum Aufwickeln der beschrifteten Teile (42) auf eine
Spule (44).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (30) zum Erzeugen der Teile (34) vorgeschaltet ist, die als eine
Stanzvorrichtung ausgebildet ist, mit der die Teile (34) aus einem Materialband gestanzt
werden können.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschriftungsvorrichtung (38) einen Laser (22) und einen Rechner umfasst, wobei
der Rechner programmtechnisch eingerichtet ist, um den Laser derart zu steuern, dass
er die Teile (34) beschriften kann.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennvorrichtung vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass bei einem
Wechsel einer Spule aus dem Band von beschrifteten Teilen ein Kontrollabschnitt (14)
herausgetrennt wird, auf dem sich ein erstes Teil N mit einer Beschriftung für eine
erste Spule und ein zweites Teil N+1 mit einer Beschriftung für eine zweite, nach
der ersten eingesetzten Spule befindet.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kameraprüfsystem vorgesehen ist, das zum Überprüfen der Teile ausgebildet
ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschriftungsvorrichtung ein Kameraprüfsystem vorgeschaltet ist, und dass nur
Gut-Teile beschriftet, gezählt und aufgespult werden.
14. Laserzelle, die zum Einsatz in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder
einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13 als Beschriftungsvorrichtung ausgebildet
ist und ein Gehäuse, einen Bandantrieb mit einer Regelung, eine Bandführung, eine
Triggerlichtschranke, eine Mikrokontrollersteuerung (24) und einen Laser (22) zum
Beschriften von insbesondere nach ihrer Herstellung an einem Trägerstreifen (10) verbliebenen
Teilen aufweist.
15. Laserzelle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Rechner umfasst, der programmtechnisch zum Ansteuern des Lasers (22) eingerichtet
ist.
16. Laserzelle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner ein Personal Computer ist, der programmtechnisch eingerichtet ist, um
über eine Benutzeroberfläche einen Beschriftungsvorgang einstellen zu können.
17. Laserzelle nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Markiervorrichtung umfasst, die zum Markieren eines Bandes mit Teilen für
einen Spulenwechsel ausgebildet ist.
18. Laserzelle nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens ein Kameraprüfsystem zum Überprüfen von Teilen umfasst.
19. Laserzelle nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Kameraprüfsysteme aufweist, wobei ein erstes Kameraprüfsystem zum Kontrollieren
von Teilen vor der Beschriftung und ein zweites Kameraprüfsystem zum Kontrollieren
von Teilen nach der Beschriftung angeordnet sind.