DE69411069T2 - Vorrichtung zur Steuerung der Auswahl von Teilen, deren Abfolge und deren Vollständigkeit - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Vorratssteuersysteme, insbesondere die Steuerung der Abfolge und der Vollständigkeit der Teileauswahl in sich wiederholender Weise.
• Besonders in Verbrauchermärkten, aber auch in anderen Bereichen des Handels ist es üblich, daß der Hersteller Gruppen von Teilen verpacken und versenden muß, damit die Teile beim späteren Zusammenbau eines Gegenstands verwendet werden. Beispielsweise werden große Spielzeuge und Fahrräder häufig in teilweise montiertem Zustand verkauft, und sie werden mit der erforderlichen Anzahl und Art von Befestigungselementen und Teilen verpackt, die die Fertigmontage durch den Käufer ermöglichen. Wenn allerdings die verkehrten Typen oder Mengen von Befestigungselementen und Kleinteilen geliefert werden oder letztere fehlen, verzögert sich der Zusammenbau durch den Käufer, und dieser muß den gekauften Artikel entweder zurückgeben oder eine Nachlieferung der zusätzlichen Teile anfordern. Diese unvollständige oder fehlerhafte Verpackung ist also Ursache dafür, daß der Käufer mit seinem Einkauf nicht mehr zufrieden ist, wobei er schließlich das Vertrauen in die Fähigkeit des Herstellers verliert, eine vollständige Garnitur für die Montage zu liefern.
• In der Vergangenheit bestand die Schwierigkeit für den Hersteller im menschlichen Fehler bei der manuellen wiederholten Auswahl von Teilen, um die gewünschte Garnitur von Teilen zusammenzustellen. Bei einem solchen Auswahlverfahren ist es üblich, mehrere Kästen oder andere Behälter vorzusehen, die jeweils eine Mehrzahl der auszuwählenden Teile aufnehmen. Diese Kästen befinden sich üblicherweise nebeneinander, so daß der Arbeiter die gewünschten Teile oder Gegenstände zum Zusammenstellen der gewünschten Garnitur auswählen kann. Jedoch unabhängig davon, wie sorgfältig der Arbeiter vorgeht, kommt es bei dem Auswahlvorgang üblicherweise zu gelegentlichen Fehlern, wobei die Anzahl der Fehler vom Ausbildungsstand und der Sorgfalt des einzelnen Arbeiters abhängt. Deshalb ist es üblicherweise nötig, die von den Arbeitern ausgewählten Teilegruppen regelmäßig zu überprüfen, um sicherzugehen, daß der Auswahlvorgang korrekt und vollständig durchgeführt wird. Die Qualitätskontrolle beinhaltet üblicherweise die Prüfung ausgewählter Teilegruppen auf Zufallsbasis, um zu sehen, ob sie vollständig sind. Aber selbst eine solche Prüfung führt zu einigen fehlerhaften Gruppen von nicht richtig ausgewählten Teilen, die schließlich zu dem Verbraucher gelangen.
• In der US-A-5 201 429 ist ein bekanntes System offenbart, bei dem eine Vorrichtung zum Steuern der manuellen Teileauswahl-Reihenfolge und -Vollständigkeit durch eine Person vorgesehen ist, welches aufweist: eine Rahmenstruktur, die mehrere Öffnungen bildet, durch die hindurch eine Hand greifen kann, und denen jeweils ein Teilevorrat zugeordnet ist; mehrere Lichtquellen, die von der Rahmenstruktur benachbart zu den jeweiligen Öfffiungen dort angebracht sind, wo sie von der Person gesehen werden können; mehrere Sensoren, die von dem Rahmen gelagert werden, um den Zugriff mit der Hand der Person auf jedes Teil zu erfassen, wobei jeder Sensor benachbart zu einem auszuwählenden Teil angeordnet ist; eine programmierbare Logiksteuereinrichtung, die mit jedem Sensor verbunden ist, um von ihm Signale zu empfangen und zu speichern.
• Zusätzlich zu der Prüfung auf Zufallsbasis ist es bekannt, ein System für die wiederholte Auswahl von Teilen vorzusehen, bei dem Mittel vorhanden sind, um festzustellen, wann jedes Teil einer gewünschten Teilegarnitur aus einem Kasten ausgewählt wurde, und ob die vollständige Teile garnitur in der richtigen Abfolge ausgewählt wurde. Dies eliminiert jeden Fehler bei der Auswahl von Teilen für die spezielle Teilegarnitur, die für die Auswahl vorgesehen ist. Allerdings ist dieses System "fest verdrahtet" und ist für eine spezielle Auswahlabfolge ausgestaltet. Deshalb muß man eine Neuverdrahtung vornehmen oder ein vollständig neues System schaffen, wenn die Auswahlabfolge in irgendeiner Weise geändert wird. Damit ist ein solches System ungeeignet für den vielfachen Einsatz und muß gesondert für eine spezielle auszuwählende Gruppe von Teilen gebaut werden.
• Die US-A-3 908 800 offenbart ein Teileauswahlsystem, welches eine Karte mit einer Anzahl von Aufnahmelöchern aufweist, wobei die Karte in einem Warenhaus zusammen mit einer Anzeige/Speichereinheit bewegt wird. Diese Speichereinheit besitzt eine Mengenanzeige (wie viele Artikel zu ziehen sind) und eine Anzeige, die den Aufnehmer zu dem speziellen aufzunehmenden Teil leitet (zum Beispiel Lagernummer, Ort, etc.). Diese Anordnung ist dazu da, die Gehzeit in dem Warenhaus dadurch zu verringern, daß eine optimale Sequenz erzeugt wird, gemäß der die Person zu der richtigen Stelle innerhalb des Warenhauses geleitet wird, damit sie den Behälter oder die Verpackung in einem speziellen Aufnahmeloch mit den richtigen Teilen auffüllen kann, um dies dann in ahnlicher Weise mit dem Behälter oder der Verpackung in dem nächsten Aufnahmeloch zu tun.
• Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Steuern der Reihenfolge und Vollständigkeit der manuellen Teileauswahl durch eine Person geschaffen, wobei die Vorrichtung aufweist:
• eine Rahmenstruktur, durch die hindurch eine Hand greifen kann, und der mehrere Teilevorräte zugeordnet sind;
• mehrere Lichtquellen, die von der Rahmenstruktur in der Nachbarschaft der jeweiligen Öffnungen dort angeordnet sind, wo sie von der Person gesehen werden können;
• mehrere Sensoren, die durch den Rahmen gehalten werden, um den Zugriff durch die Hand der Person zu jedem Teil festzustellen, wobei jeder Sensor einem auszuwählenden Teil entspricht; und
• eine programmierbare Logiksteuereinrichtung, die mit jedem Sensor verbunden ist, um von diesem Signale zu empfangen und zu speichern, wobei die programmierbare Logiksteuereinrichtung derart verschaltet und ausgebildet wird, daß eine Anfangssequenz aufgezeichnet wird, in welcher die Signale empfangen werden,
• wobei eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, die in eine Lernstellung bewegbar ist, in der es der programmierbaren Logiksteuereinrichtung ermöglicht wird, die Signale zu empfangen und zu speichern, und die in eine Betriebsstellung bringbar ist, um der programmierbaren Logiksteuereinrichtung zu ermöglichen, spätere Signale von den Sensoren mit den aufgezeichneten Signalen zu vergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenstruktur getrennt von einer die mehreren Teilevorräte aufweisenden Vorrichtung ausgebildet und vor dieser angeordnet ist, wobei die Größe, Form und Anzahl der von dem Rahmen gebildeten Öffnungen veränderlich ist, um den Anforderungen einer speziellen Vorrichtung zu entsprechen, und daß die programmierbare Logiksteuereinrichtung anschließend zeitlich nacheinander die Lichtquellen in der gespeicherten Sequenz aktiviert, um die Person bei der Auswahl-Abfolge anzuleiten, wobei die Einrichtung außerdem nachfolgende Signale von den Sensoren, wenn die Person mit ihrer Hand eingreift, mit der aufgezeichneten Sequenz von Anfangssignalen vergleicht und die Lichtquellen in der Sequenz deaktiviert, wenn die Person ein Teil greift, und ein Warnsignal für die Person liefert, wenn die Abfolge abweicht.
• Die vorliegende Erfindung überwindet die Schwierigkeiten und Nachteile der herkömmlichen Systeme und Verfahren bei der wiederholten Auswahl einer Gruppe von Teilen, und macht Gebrauch von einer Reihe von Sensoren, die den Teilevorräten zugeordnet sind, so daß die manuelle Auswahl eines Teils oder von Teilen aus einem Vorrat überwacht werden kann, und sie schafft eine Einrichtung, die es ermöglicht, daß das System "gelehrt" wird in der Weise, daß es mühelos für die wiederholte Auswahl vieler verschiedener gewünschter Teilegruppen eingesetzt werden kann, ohne daß die Notwendigkeit einer Neuverdrahtung oder eines vollständigen Geräteneubaus besteht.
• Die programmierbare logische Steuereinrichtung vergleicht außerdem spätere Signale von den Sensoren mit der aufgezeichneten Folge von Anfangssignalen, und sie liefert an den Benutzer ein Signal, wenn die Abfolge eine andere ist. Darüber hinaus enthält die erfindungsgemaße Vorrichtung eine Rahmenstruktur, die benachbart zu Teilevorräten angeordnet ist, aus denen Teile zur Zusammenstellung gewünschter Garnituren ausgewählt werden, und die mehrere Sensoren benachbart zu den jeweiligen Vorräten trägt, von denen jeder Sensor derart angeordnet und ausgebildet ist, daß er feststellt, wann eine Person in den zugehörigen Teilevorrat greift, um ein Teil aus diesem Vorrat zu entnehmen. Die Vorrichtung kann außerdem noch Mittel enthalten, um die Anzahl von Zugriffen zu den Teilevorräten zu zählen.
• Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsforrn der Erfindung;
• Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Ausführungsforrn nach Fig. 1, angeordnet neben einem gestapelten Satz von Kästen;
• Fig. 3 ist eine auseinandergezogene Teilschnittansicht einer Ecke der Ausführungsform nach Fig. 1, welche die Sensoren zeigt;
• Fig. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 1 und zeigt die Rahmenstruktur in der Nachbarschaft eines Satzes von Vorratskästen;
• Fig. 5 ist eine schematische Teildarstellung der Steuerschaltung, wobei die Sensoranschlüsse dargestellt sind; und
• Fig. 6 ist ein Blockdiagramm eines Teils der Steuerschaltung.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, enthält das erfindungsgemaße System vorzugsweise einen Rahmen 10, aufgebaut aus mehreren modularen Komponenten mit rechteckigem Querschnitt, darunter Winkeleckstücke 12, T-Stücke 14, Kreuzstücke 16 und Kupplungen 18. Die verschiedenen Komponenten werden zur Schaffung des Rahmens 10 mit mehreren etwa rechteckigen Öffnungen 20 kombiniert. Größe, Form und Anzahl dieser Öffnungen 20 können variieren, um den Erfordernissen für eine spezielle Vorrichtung zu genügen. Obschon für ein derartiges Fachwerk eine zusammenhängende Struktur gefertigt werden kann, ist diese modulare Struktur vielseitiger und ermöglicht ihr einfaches Modifizieren und Einsetzen für unterschiedliche Anwendungen, wenn zum Zusammenbau der Teile mechanische Befestigungsmittel verwendet werden.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Rahmen 10 in der in Fig. 1 ersichtlichen Weise zusammengebaut, um die Reihe von Öffnungen 20 in der erforderlichen Anzahl zu bilden, im vorliegenden Beispiel sind es sechs derartige Öffnungen. In jeder Öffnung 20 sind in Fassungen 18 ein Infrarotstrahler 22 und ein Empfänger 24 gelagert. Sie sind an einer solchen Stelle angebracht, daß beim Eingreifen der Hand einer Person in die Öffnung 20 der normalerweise von dem Strahler 22 zum Empfänger 24 laufende Infrarotlichtstrahl unterbrochen wird und dadurch bewirkt, daß an die unten erläuterte Steuerschaltung ein Signal gesendet wird. Bei der bevorzugten Ausführungsforrn sind die Strahler 22 an den oberen Kupplungen 18 gelagert, mit denen jede Öffnung gebildet ist, während die Empfänger 24 an den unteren Kupplungen 18 gelagert sind, wenngleich dies nicht wesentlich ist, so lange die Strahler 22 und die Empfänger 24 derart bezüglich der Öffnungen 20 gelagert sind, daß das Einführen einer Hand einer Person in die Öffnung 20 nachgewiesen werden kann. Ebenso ist die Verwendung von Infrarotsensoren insofern nicht wesentlich, als jeder Sensor verwendet werden kann, der in der Lage ist, das Einführen einer Hand in die Öffnungen 20 festzustellen, und soweit die Empfmdlichkeit des Sensors beschränkt werden kann auf die einzelne Öffnung, zu der er gehört.
• An den Kupplungen 18 oberhalb jeder Öffnung 20 sind außerdem rote und grüne Anzeigelämpchen 26 bzw. 28 angeordnet. Sie sind so positioniert, daß sie für den Benutzer sichtbare Signale während der Benutzung des Rahmens 10 liefern. Ferner sind sie mit der unten erläuterten Steuerschaltung verbunden. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird ein grünes Anzeigelämpchen 26 oberhalb der Öffnung 20 eingeschaltet, bei welcher es sich in der vorab gelehrten Abfolge um die erste Öffnung handelt. Die Person langt in diese Öffnung 20 und holt das Teil, beispielsweise aus einem Kasten 30 oder 32. Wenn der Sensor das Eingreifen der Hand der Person feststellt, schaltet die Steuerschaltung das rote Lämpchen 28 über derselben Öffnung 20 ein, und anschließend wird ein zweites grünes Lämpchen 26 eingeschaltet, welches sich oberhalb der nächsten Öffnung 20 befindet, die in der vorab gelehrten Sequenz die zweite Öffnung sein soll. Dieser Prozeß wird solange wiederholt, bis die gesamte vorgegebene Sequenz des Kästchenzugriffs abgeschlossen ist. An dieser Stelle setzt die Schaltung die Lämpchen auf ihre Anfangsstellung zurück, um dem Benutzer zu zeigen, bei welchem Kasten der Abfolge erneut zu beginnen ist. Sollte eine Person in eine Öffnung 20 greifen, die nicht mit der vorbestimmten Sequenz übereinstimmt, oder in eine Öffnung, die nicht zu der Abfolge gehört, so ertönt ein Alarm, und die Abfolge wird gestoppt.
• Alternativ kann ein einzelnes Anzeigelämpchen anstelle der roten und grünen Anzeigelämpchen 26 und 28 verwendet werden. Beispielsweise würde eine einzelne Lichtquelle eingeschaltet, um die Öffnung anzugeben, aus der die Auswahl zu erfolgen hat. Nach der Entnahme des Teils durch die Öffnung 20 erlischt dieses Anzeigelämpchen, und das nächste Lämpchen in der vorbestimmten Abfolge wird erleuchtet, und so fort, bis die Abfolge abgeschlossen ist und dann das Anzeigelämpehen wieder über der ersten Öffnung 20 innerhalb der Abfolge erleuchtet wird, so daß erneut begonnen werden kann.
• Fig. 5 zeigt die Schaltungsverbindung der Inftarotstrahler 22 und der Empfänger 24 mit der in dem Kasten 34 in Fig. 1 enthaltenen programmierbaren Logiksteuerung (PLC). Die Darstellung in Fig. 5 zeigt zwei Paare aus Strahler 22 und Empfänger 24, jedoch wird die gleiche Anordnung für jedes Paar aus Strahler 22 und Empfänger 24 im Rahmen der bevorzugten Ausführungsform verwendet. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Empfänger 24 photoelektrisch und besitzt einen zugehörigen Transistor, der, wenn der von dem Strahler 22 kommende Lichtstrahl unterbrochen wird, so vorgespannt ist, daß er ein Relais in dem Empfänger 22 auslöst, was wiederum auf eine Leitung 36 gegeben wird, die mit einem Eingang 37 des PLC verbunden ist. Da jede Öffnung 20 ihr eigenes Paar aus Strahler 22 und Empfänger 24 aufweist, und jedes Paar mit einem anderen Eingangsanschluß an die PLC gekoppelt ist, kann der PLC die Abfolge feststellen, in welcher der Lichtstrahl unterbrochen wird.
• Die für diesen Zweck verwendete PLC ist bei der bevorzugten Ausführungsform ein Sanuc-Modell 920 oder 930 von General Electric, jedoch ist jede PLC ein akzeptierbarer Ersatz, die in der Lage ist, die gewünschten Funktionen auszuführen.
• Um die PLC in den "Lehr"-Modus zu bringen, wird der in Fig. 1 gezeigte Zweistellungs-Drehschalter 38 an dem Steuerkasten 34 in die Position "Lernen" gebracht, wie schematisch in Fig. 6 zu sehen ist, wobei der Schalter mit der PLC gekoppelt ist, damit die PLC Signale über die Eingangsleitungen 36 empfängt, die zu jedem Paar von Strahler 22 und Empfänger 24 für jede der Öffnungen 20 in einem Rahmen 10 gehören. Wenn der Schalter 38 in die Position "Betrieb" gedreht wird, akzeptiert der Speicher der PLC keine Eingaben über die Leitungen 36 mehr, sondern das Eingabesignal wird verglichen mit dem zuvor abgespeicherten Eingabesignal und der Abfolge des Eingabesignals, um festzustellen, ob die richtige Reihenfolge befolgt wird. Wenn ein Fehler in der Reihenfolge vorkommt, gibt die PLC ein Signal an einen hörbaren Summer 40, der den Benutzer darüber informiert, daß er die Abfolge verletzt hat. Dann drückt der Benutzer die Rücksetztaste 42, die den Summer 40 abstellt und das Ausgangssignal der PLC für den Summer 40 beseitigt, so daß die PLC sich in einem Zustand befindet, in welchem sie ein nachfolgendes Signal über irgendeine der Leitungen 36 für den Vergleich in der richtigen Reihenfolge empfangen kann.
• Da jede Unterbrechung des Lichtstrahls von dem Strahler 22 in jeder der Öffnungen über ein Ausgangssignal von der PLC durch einen Zähler 44 verfolgt wird, ist es bei Auftreten eines Fehlers notwendig, den elektromechanischen Zähler 44 durch Drücken einer Rückstelltaste 46 zurückzusetzen, die mit dem Zähler 44 gekoppelt ist, was dann den Zähler um eins für jedes Drücken der Taste 46 verringert.
• Wenn eine neue Ablauffolge eingerichtet werden soll, schaltet die Bedienungsperson lediglich den Drehschalter 38 aus der Position "Betrieb" um in die Position "Lernen" und folgt der richtigen Abfolge beim Eingreifen und Herausziehen einer Hand bei den richtigen Öffnungen 20, um dann den Schalter 38 wieder in die Stellung "Betrieb" zu bringen, in der dann die anschließende Abfolge mit der neu eingerichteten Abfolge verglichen wird. Dies kann mit beliebiger Häufigkeit geschehen, so daß das erfindungsgemäße System äußerst vielseitig für verschiedene Anwendungen im Fertigungs- und Montagebereich ist.
• Aus dem oben Gesagten ist ersichtlich, daß die verschiedenen Ziele der Erfindung erreicht und weitere vorteilhafte Ergebnisse erlangt werden.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Steuern der Reihenfolge und Vollständigkeit der manuellen Teileauswahl durch eine Person, umfassend:

eine Rahmenstruktur (10-14), durch die hindurch eine Hand greifen kann, und der mehrere Teilevorräte (30, 32) zugeordnet sind;

mehrere Lichtquellen (26, 28), die von der Rahmenstruktur in der Nachbarschaft der jeweiligen Öffnungen dort angeordnet sind, wo sie von der Person gesehen werden können;

mehrere Sensoren (22, 24), die durch den Rahmen gehalten werden, um den Zugriff durch die Hand der Person zu jedem Teil festzustellen, wobei jeder Sensor einem auszuwählenden Teil entspricht; und

eine programmierbare Logiksteuereinrichtung (24), die mit jedem Sensor verbunden ist, um von diesem Signale zu empfangen und zu speichern, wobei die programmierbare Logiksteuereinrichtung derart verschaltet und ausgebildet wird, daß eine Anfangssequenz aufgezeichnet wird, in welcher die Signale empfangen werden,

wobei eine Schalteinrichtung (38) vorgesehen ist, die in eine Lernstellung bewegbar ist, in der es der programmierbaren Logiksteuereinrichtung ermöglicht wird, die Signale zu empfangen und zu speichern, und die in eine Betriebsstellung bringbar ist, um der programmierbaren Logiksteuereinrichtung zu ermöglichen, spätere Signale von den Sensoren mit den aufgezeichneten Signalen zu vergleichen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenstruktur (10-14) getrennt von einer die mehreren Teilevorräte (30, 32) aufweisenden Vorrichtung ausgebildet und vor dieser angeordnet ist, wobei die Größe, Form und Anzahl der von dem Rahmen gebildeten Öffnungen veränderlich ist, um den Anforderungen einer speziellen Vorrichtung zu entsprechen, und daß die programmierbare Logiksteuereinrichtung (24) anschließend zeitlich nacheinander die Lichtquellen in der gespeicherten Sequenz aktiviert, um die Person bei der Auswahl-Abfolge anzuleiten, wobei die Einrichtung außerdem nachfolgende Signale von den Sensoren, wenn die Person mit ihrer Hand eingreift, mit der aufgezeichneten Sequenz von Anfangssignalen vergleicht und die Lichtquellen in der Sequenz deaktiviert, wenn die Person ein Teil greift, und ein Warnsignal für die Person liefert, wenn die Abfolge abweicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (38) veranlaßt, daß eine neue Sequenz von Signalen in der programmierbaren Logiksteuereinrichtung anstelle der Anfangssequenz aufgezeichnet wird, wenn sie von der Betriebsstellung in die Lemstellung umgeschaltet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, jeweils einen Teilevorrat aufnehmende Behälter (30, 32) benachbart zu den Öffnungen (20) angeordnet sind und einen Sensor (22, 24) benachbart zu jedem Behälter tragen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der programmierbaren Logiksteuerung ein Teileauswahlzähler, der einen Zählerstand der ausgewählten Teile beinhaltet, und eine Rücksetztaste (42) zugeordnet sind, welche den Teileauswahlzähler dann verringert, wenn von einem Sensor ein unrichtiger Zugriff erfaßt wurde.

5. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (20) jeweils durch Abschnitte (12-18) der Rahmenstruktur umgeben sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (12-18) zerlegbare Komponenten sind, die sich zusammenbauen lassen, wodurch die Größe, die Forrn und die Anzahl der Öffnungen derart variiert werden kann, daß den Erfordernissen einer speziellen Anlage entsprochen wird.