DE69915574T2

DE69915574T2 - Hochgeschwindigkeits-herstellungssystem

Info

Publication number: DE69915574T2
Application number: DE69915574T
Authority: DE
Inventors: A. Imre PATTANTYUS-ABRAHAM; E. Chad LAW; J. Patrick WEBER; W. Stanley STEDMAN; T. Stephen CHANG
Original assignee: Eveready Battery Co Inc
Current assignee: Edgewell Personal Care Brands LLC
Priority date: 1998-06-26
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2019-06-24
Also published as: AU4713399A; US6478134B2; US6681915B2; EP1015361A2; US20030066733A1; WO2000000416A3; ATE261891T1; US6325198B1; CN1275115A; EP1015361B1; CA2307003A1; DE69915574D1; WO2000000416A2; US20010013459A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verarbeitungssystem für die Herstellung von Fertigungsartikeln, insbesondere ein modulares und vorzugsweise ein Hochgeschwindigkeitsverarbeitungssystem, das für die Herstellung von kleinen Artikeln, wie beispielsweise Batterien, geeignet ist.
Fertigungsartikel, die während ihrer Herstellung zahlreiche Verfahren erfordern, und insbesondere kleine Fertigungsartikel, die in großen Mengen hergestellt werden, wie beispielweise Trockenbatterien, dadurch fertiggestellt, daß die Artikel durch eine Reihe von einzelnen Vorrichtungen geführt werden, die jeweils spezifisch konstruiert werden, um ein oder mehrere Verfahren auszuführen.
Diese Verarbeitungsmaschinen sind oft selbständige Einheiten, die auf einer Massen-Eingabe-/Massen-Ausgabe-Basis arbeiten. Die Art der Massen-Ein- und -Ausgabe, in der diese Maschinen arbeiten, ist so, daß die Batteriehüllen auf zufällige Weise aus einem Behälter entnommen werden, wodurch eine richtige Ausrichtung erforderlich wird, um die Verarbeitung zu beginnen, und dann nach dem Verarbeiten aus der Maschine in einen anderen Behälter ausgegeben werden. Die verarbeiteten Hüllen werden danach in großen Mengen zur nächsten Verarbeitungsstation befördert, worauf die Behälterentnahme- und die Artikelausrichtungsvorgänge erneut wiederholt werden, was folglich das Handhaben und andere zeitraubende Vorgänge verdoppelt.
Andere Maschinen arbeiten nach einem Prinzip des Staudrucks, wobei die Batteriehüllen gestapelt und dadurch zu einer Verarbeitungsstation geschoben werden, daß eine Kraft auf die gestauten Hüllen ausgeübt wird, um die Artikel durch die Verarbeitungsmaschine zu drücken. Auf der Eingabeseite muß immer eine Zuführ von Batteriehüllen vorhanden sein, um einen ausreichenden Druck aufrechtzuerhalten, um die „Pumpe gefüllt" zu halten, wodurch der Verarbeitungsdurchsatz erleichtert wird.
Solche Verfahren der Eingabe und Ausgabe schließen das Verfolgen einzelner Batteriehüllen während des Verarbeitens und zwischen Einzelmaschinen aus. Daher verliert der Hersteller zwischen Produktmontage- oder -verarbeitungsschritten Informationen über einzelne Hüllen. Eine Folge der zufälligen Eingabe und Ausgabe ist ein Verlust an Qualitätskontrolle über einzelne Artikel, wobei das Ergebnis ist, daß über die Artikel wenig bis keine Prozeßdaten verfügbar sind und die verfügbaren Daten nicht mit den aus der Verarbeitungslinie entnommenen Qualitätskontrollproben übereinstimmen.
Am Abschluß der Qualitätskontrollprobenentnahme wird die Maschine wieder angehalten und wieder von Hand entleert. Diese zeitraubende, aber notwendige Aufgabe führt oft zusätzlich zu den damit verbundenen übermäßigen Arbeitskosten zu einem beträchtlichen Verlust an wertvoller Produktionszeit. Außerdem verursacht ein wiederholtes Starten und Anhalten der Maschine eine Veränderung des Herstellungsprozesses, welche die Erzeugnisqualität beeinträchtigen kann.
Außerdem arbeitet aktuelle Batterieverarbeitungsausrüstung typischerweise auf eine indizierte Weise und hat einen einzigen Hauptantriebsmotor, der sowohl die Schaltvorrichtung antreibt als auch die Anwendungsköpfe antreibt, welche das spezifische Verfahren ausführen. Die verschiedenen durch die Maschinen ausgeführten Arbeitsgänge werden mechanisch zeitgesteuert und werden durch einen oder mehrere Nocken gesteuert, um für einen gewünschten synchronisierten Arbeitsgang eine gewünschte ablaufgesteuerte Bewegung auf die an der Maschine angebrachten Verarbeitungsvorrichtungen zu übertragen. Es ist zeitraubend, eine solche mechanische Synchronisierung einzustellen, sie ist nicht flexibel, und es kann ihr an Genauigkeit mangeln. Jede Funktionsstörung dieser Maschinen erfordert allgemein, daß die gesamte Maschine für eine zeitraubende Reparatur abgeschaltet wird, und führt folglich zu unerwünschten Niveaus der Produktivität.
Zusätzlich dazu, daß der einzige Antriebsmotor die Verarbeitungsvorrichtung antreibt, betätigt und treibt der Motor auch eine kreisförmige Drehscheibe mit großer Masse, welche die Batteriehüllen um dieselbe herum zu den einzelnen Verfahrensstationen an der Maschine befördert. Typischerweise erfordern diese Drehscheiben mit großer Masse einen beträchtlichen Prozentsatz der durch die Maschine verbrauchten Energie, um die Drehscheibe während der Schaltvorgänge zu beschleunigen und zu verzögern. Die so verbrauchte Energie fügt dem Endprodukt wenig Mehrwert hinzu Außerdem nimmt das Beschleunigen und Verzögern von Drehscheiben mit großer Masse einen beträchtlichen Teil der Gesamtbetriebszeit in Anspruch, was daher die durchsatz der Verarbeitungsmaschinen stark begrenzt.
Wie erwähnt wurde, setzt die aktuelle Verarbeitungsausrüstung gesondert gesteuerte Verfahrensstationen ein, in denen Batteriehüllen zufällig von einer Maschine zur anderen übertragen werden, wodurch jede Möglichkeit beseitigt wird, eine gegebene Batteriehülle zu verfolgen. Um experimentelle Verfahrensoperationen auszuführen, erfordern herkömmliche Fertigungssysteme häufig, daß zuerst der normale Systembetrieb abgeschaltet, dann die experimentelle Ausrüstung installiert und danach das experimentelle Verfahren ausgeführt wird. Sobald der experimentelle Betrieb beendet ist, wird das herkömmliche System für die normale Artikelfertigung erneut konfiguriert. Daher erfordert eine experimentelle Verarbeitung eine ausgedehnte Abschaltzeit und Arbeit zum erneuten Konfigurieren des Systems und Ausführen des experimentellen Verfahrens.
Folglich sind die obigen Arten verwendeter Systeme arbeitsintensiv, und es mangelt ihnen an der Möglichkeit zu einer angemessenen Qualitätskontrolle, einer schnellen Wartung oder einer Verfolgung der gefertigten Artikel.
Daher besteht in der Industrie, und insbesondere bei der Verarbeitung von Trockenbatterien, ein Wunsch und ein Bedarf nach einem Verarbeitungssystem, das mit einem gesteigerten durchsatz arbeiten kann und das unnötiges Handhaben und doppelte Arbeitsgänge, die an den gefertigten Artikeln ausgeführt werden, beseitigt. Das benötigte Verarbeitungssystem hat die zusätzlichen Kennzeichen, flexibel beim Ermöglichen von Off-line-Einstellung und -Kalibrierung zu sein, die Möglichkeit zu haben, schnell entwickelt zu werden, und in der Lage zu sein, Veränderungen der Produktgestaltung schnell einzuarbeiten. Es wird ebenfalls gewünscht, daß ein solches System die Qualitätskontrolle bei Verfahren dadurch wirksamer überwacht, daß es die Fähigkeit, einen einzelnen Fertigungsartikel durch das Verarbeitungssystem zu verfolgen, und ebenfalls die Möglichkeit einschließt, für eine vergleichende Analyse von normal hergestellten Fertigungsartikeln mit Artikeln, die mit einem oder mehreren Erprobungsverfahren verarbeitet werden, neue Verfahren und Verarbeitungsausrüstung zu erproben.
Außerdem wäre es wünschenswert, ein Verarbeitungssystem bereitzustellen, das es ermöglicht, daß Batteriehüllen verfolgt und der Verbleib derselben durch den gesamten Bearbeitungsvorgang geklärt wird. Darüber hinaus wäre es wünschenswert, ein solches Verarbeitungssystem bereitzustellen, das ein leichtes experimentelles Verarbeiten ermöglicht, das keine übermäßige Systemabschaltung und Arbeit erfordert.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung in einem ersten Aspekt ein System nach Anspruch 1 bereit.
In einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren nach Anspruch 9 bereit.
Der Begriff „System", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf eine physikalische Vorrichtung im Unterschied zu einem abstrakten Konzept. Das System kann bei hoher Geschwindigkeit betrieben werden und dementsprechend beschleunigt das System die Artikel vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als die Erdbeschleunigung. Das System kann für jede Anwendung verwendet werden, bei der eine Vielzahl von Artikeln einem oder mehreren Verarbeitungsvorgängen unterworfen werden soll, insbesondere, wenn die Verfahren mit einer vorher gewählten Verarbeitungsgeschwindigkeit an Artikeln ausgeführt werden sollen. Vorzugsweise ist das System ein Fertigungssystem für die Montage von Fertigungsartikeln. Bei einer bevorzugten Anwendung ist das System ein Hochgeschwindigkeitsfertigungssystem, und die Fertigungsartikel sind Batterien.
Das System beginnt und endet an einer ersten Fördereinrichtung. So, wie hierin verwendet, wird eine zweite Fördereinrichtung wenigstens einem Verfahrensmodul zugeordnet. Die zweite Fördereinrichtung und das zugeordnete Verfahrensmodul können die Gesamtheit oder einen Teil einer Zweig-Verarbeitungsstation, angeordnet zwischen dem Beginn und dem Ende des Systems, bilden. Die erste Fördereinrichtung bildet vorzugsweise die Gesamtheit oder einen Teil eines Stamms in dem System, durch den Artikel aufeinanderfolgend vom Beginn des Systems zu einem Ende des Systems befördert werden können. Vorzugsweise werden die Artikel von einer ersten Fördereinrichtung in einem Stamm zu einer zweiten Fördereinrichtung in einer Zweig-Verarbeitungsstation befördert und werden, nach dem Verarbeiten an der Zweig-Verarbeitungsstation, zur ersten Fördereinrichtung des Stamms zurückgeführt. Folglich kann ein Stamm mehreren Zweig-Verarbeitungsstationen aufeinanderfolgend Artikel zuführen, wobei die Artikel zwischen den Zweig-Verarbeitungsstationen zum Stamm zurückgeführt werden. Benachbarte erste Fördereinrichtungen oder benachbarte zweite Fördereinrichtungen werden durch dazwischenliegende Kupplungen gekoppelt. Alternative Konfigurationen der ersten und der zweiten Fördereinrichtungen sind möglich. Es können weitere Anordnungen des Systems vorgesehen werden, um zu ermöglichen, daß das System auf spezifische Verarbeitungsanforderungen zugeschnitten wird.
Der erste Bewegungsmodus, für die erste Fördereinrichtung, kann eine ununterbrochene oder eine intermittierende Bewegung sein. Unabhängig davon kann der zweite Bewegungsmodus, für die zweite Fördereinrichtung, eine ununterbrochene oder eine intermittierende Bewegung sein. Obwohl das System so betrieben werden kann, daß der erste Bewegungsmodus der gleiche ist wie der zweite Bewegungsmodus, sind der erste und der zweite Bewegungsmodus vorzugsweise unterschiedlich. Noch bevorzugterweise ist der erste Bewegungsmodus eine ununterbrochene Bewegung, und der zweite Bewegungsmodus ist eine intermittierende Bewegung.
Es wird zu erkennen sein, daß die Umsetzvorrichtung auf der einen Seite derselben auf den ersten Bewegungsmodus und auf einer entgegengesetzten Seite auf den zweiten Bewegungsmodus ansprechen muß. Zu diesem Zweck kann die Umsetzvorrichtung ein Sammelelement einschließen. Die Umsetzvorrichtung umfaßt einen Kreisförderer, der einen ersten, im ersten Bewegungsmodus angetriebenen, Abschnitt und einen zweiten, im zweiten Bewegungsmodus angetriebenen, Abschnitt hat.
Der Kreisförderer umfaßt außerdem einen dritten, das eine Ende des ersten angetriebenen Abschnitts mit dem einen Ende des zweiten angetriebenen Abschnitts verbindenden, Abschnitt und einen vierten, das andere Ende des ersten angetriebenen Abschnitts mit dem anderen Ende des zweiten angetriebenen Abschnitts verbindenden, Abschnitt. Der dritte und der vierte Abschnitt passen sich an Veränderungen in der Länge des dritten und des vierten Abschnitts an, die durch Unterschiede zwischen dem ersten und dem zweiten Bewegungsmodus des ersten und des zweiten Abschnitts verursacht werden. Im einzelnen ist die kombinierte Länge des dritten und des vierten Abschnitts gleichbleibend, und die relativen Längen des dritten und des vierten Abschnitts verändern sich während der Bewegung des ersten und des zweiten Abschnitts in dem ersten und dem zweiten Bewegungsmodus.
Das System schließt allgemein eine erste Antriebsquelle zum Antreiben der ersten Fördereinrichtung und der Umsetzungsvorrichtungsseite des ersten Bewegungsmodus' im ersten Bewegungsmodus ein und schließt eine zweite Antriebsquelle zum Antreiben der zweiten Fördereinrichtung und der Umsetzungsvorrichtungsseite des zweiten Bewegungsmodus' im zweiten Bewegungsmodus ein.
Bei einem Ausführungsbeispiel, nach dem der zweite Bewegungsmodus eine Bewegung der Artikel in regelmäßigen vorher festgelegten Bewegungsschritten umfaßt, werden die auf dem System beförderten Artikel vorzugsweise in gleichen Zwischenräumen angeordnet auf demselben in ihrer Position gehalten. Die vorher festgelegten Bewegungsschritte der zweiten Fördereinrichtung und des zweiten Bewegungsmodus' der Umsetzvorrichtung können zum Beispiel in einem oder mehreren Vielfachen der gleichen Zwischenräume gemessen werden.
Das System kann außerdem Mitnehmer einschließen, die vorzugsweise mit gleichen Zwischenräumen angeordnet werden, um die Artikel zu befördern. In diesem Fall kann das System dann außerdem einen Adapter einschließen, der einen Abschnitt desselben, der durch jeden der Mitnehmer in Eingriff genommen wird, wobei der in Eingriff genommene Abschnitt zwischen allen Mitnehmern ausgetauscht werden kann, und einen Einfangabschnitt hat, der konstruiert wird, um einen spezifischen Fertigungsartikel zu tragen. Folglich ermöglichen die Adapter ein erneutes Konfigurieren des Systems, um unterschiedliche Artikel zu tragen, durch ein Ersetzen eines zum ersten konfigurierten Adapters mit einem ersten Einfangabschnitt durch einen zum zweiten konfigurierten Adapter mit einem zweiten Einfangabschnitt.
Die Umsetzvorrichtung kann wenigstens einen Sensor einschließen, um eine Bewegung, zum Beispiel eine Bewegung eines Sammelelements in der Umsetzvorrichtung in den vorher festgelegten Bewegungsschritten, zu erfassen. Das System kann außerdem ein Steuerungselement in Verbindung mit dem oder jedem Sensor umfassen, wobei das Steuerungselement als Reaktion auf die durch den Sensor erfaßte Bewegung, wie beispielsweise eine Bewegung des Sammelelements, Start- und Stopsignale an die zweite Antriebsquelle für den zweiten Bewegungsmodus der zweiten Fördereinrichtung und der Umsetzvorrichtung schickt.
Die Umsetzvorrichtung kann eine Förderbaugruppe zum Befördern der Artikel um dieselbe einschließen, wobei die Förderbaugruppe vorzugsweise einen Gurt mit einer glatten Außenfläche und einer Innenfläche, die eine Vielzahl von in regelmäßigen Abständen angeordneten Zähnen definiert, wobei die Zähne wesentlich senkrecht zu einer Längsachse des Gurts ausgerichtet werden, und eine Vielzahl von Mitnehmern umfaßt, die in regelmäßigen vorher festgelegten Abständen abnehmbar am Gurt befestigt werden. Jeder der Mitnehmer hat einen zum Befördern eines Fertigungsartikels konstruierten Abschnitt und einen Abschnitt zum Eingriff mit dem Gurt, wobei der Gurteingriffsabschnitt eine vertikale Rippe einschließt, die an die glatte Gurtfläche anstößt.
Das System umfaßt außerdem wenigstens eine zwischen die erste Fördereinrichtung und die Umsetzvorrichtung und zwischen die Umsetzvorrichtung und die zweite Fördereinrichtung geschaltete Kupplung, um das Umsetzen der Artikel zwischen der benachbarten ersten Fördereinrichtung, der Umsetzvorrichtung und der zweiten Fördereinrichtung zu unterstützen. Das System umfaßt sowohl zwischen die erste Fördereinrichtung und die Umsetzvorrichtung als auch zwischen die Umsetzvorrichtung und die zweite Fördereinrichtung geschaltete Kupplungen.
Wenn das System in regelmäßigen Abständen angeordnete Mitnehmer umfaßt, definieren die Kupplungen vorzugsweise eine Vielzahl von Taschen zum Mitnehmen der Artikel, wobei die Taschen in regelmäßigen Abständen um einen Umfang der Kupplung angeordnet werden, so daß sie mit den regelmäßigen vorher festgelegten Zwischenräumen der Mitnehmer übereinstimmen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel schließen die Kupplungen eine drehbare kreisförmige Drehscheibe ein, die einen Umfang hat, der wenigstens eine Tasche zum Mitnehmen des Fertigungsartikels definiert. Noch bevorzugterweise definiert der Umfang der kreisförmigen Drehscheibe eine Vielzahl von in regelmäßigen Abständen um denselben angeordneten Taschen, so daß jede der Taschen in eine seitliche Ausrichtung mit einem beförderten Fertigungsartikel auf einer benachbarten ersten Fördereinrichtung, Umsetzvorrichtung oder zweiten Fördereinrichtung kommt, wenn sich die kreisförmige Drehscheibe dreht. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel hat jeder eine Tasche formende Abschnitt des Umfangs wenigstens einen in einen Abschnitt desselben eingebetteten Magneten, um den Fertigungsartikel in der Tasche zu halten.
Die Kupplung kann außerdem eine mit einem vorher festgelegten Abstand von der kreisförmigen Drehscheibe angeordnete feststehende Umlenkplatte einschließen, um die Artikel weiter in jeder der Taschen zu halten, wenn sich die kreisförmige Drehscheibe dreht, insbesondere, falls dies bei hoher Geschwindigkeit geschieht. Die Umlenkplatte wiederum verschiebt vorzugsweise jeden der beförderten Artikel entweder von der ersten Fördereinrichtung, von der Umsetzvorrichtung oder von der zweiten Fördereinrichtung zum Einfangen durch eine der Taschen, wenn sich die Tasche wesentlich in seitlicher Ausrichtung mit dem Fertigungsartikel befindet.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts ist das System ein Hochgeschwindigkeitsfertigungssystem zum Verarbeiten von Fertigungsartikeln, in dem an den Artikeln Verfahren bei einer vorher gewählten Verarbeitungsgeschwindigkeit ausgeführt werden sollen. Das System schließt einen Stamm zum gleichzeitigen Befördern der Vielzahl von Fertigungsartikeln bei der vorher gewählten Verarbeitungsgeschwindigkeit im ersten Bewegungsmodus von einem Beginn des Systems zu einem Ende des Systems ein. Wenigstens eine Zweig-Verarbeitungsstation wird zwischen dem Beginn und dem Ende des Stamms angeordnet. Die Zweig-Verarbeitungsstation führt während ihres Betriebs wenigstens ein Verfahren an auf der Zweig-Verarbeitungsstation beförderten Fertigungsartikeln aus, bei der die Artikel in einem zweiten Bewegungsmodus befördert werden. Wenigstens eine Umsetzvorrichtung wird zwischen dem Stamm und der Zweig-Verarbeitungsstation angeordnet, um fortlaufend Fertigungsartikel aus dem Stamm herauszulösen und die Bewegung der herausgelösten Fertigungsartikel zum Umsetzen zur Zweig-Verarbeitungsstation vom ersten Bewegungsmodus zum zweiten Bewegungsmodus überzuleiten. Die Umsetzvorrichtung löst weiterhin jeden der verarbeiteten Fertigungsartikel aus der Zweig-Verarbeitungsstation heraus und leitet die Bewegung der Artikel zum Umsetzen zum Stamm vom zweiten Bewegungsmodus zum ersten Bewegungsmodus über. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt der Stamm die erste Fördereinrichtung, und die Zweig-Verarbeitungsstation umfaßt die zweite Fördereinrichtung.
Vorzugsweise umfaßt die Zweig-Verarbeitungsstation eine Endloszufuhr-Schaltvorrichtung zum Befördern der Fertigungsartikel längs der Zweig-Verarbeitungsstation im zweiten Bewegungsmodus, bei der wenigstens ein Abschnitt der Schaltvorrichtung die Fertigungsartikel auf eine lineare Weise befördert, und wenigstens ein an der Schaltvorrichtung angebrachtes Verfahrensmodul zum Ausführen des wenigstens einen Verfahrens an den Artikeln. Die Schaltvorrichtung schließt außerdem vorzugsweise eine Förderbaugruppe zum Befördern der Artikel ein, wobei die Förderbaugruppe die zweite Fördereinrichtung und eine Vielzahl von in regelmäßigen Abständen angeordneten, an der zweiten Fördereinrichtung befestigten, Mitnehmern umfaßt, wobei jeder Mitnehmer einen Halteabschnitt zum Halten und Befördern der Artikel um die Schaltvorrichtung hat.
Die erste oder die zweite Fördereinrichtung ist zum Beispiel eine Kette oder ein Gurt. Bei einem Ausführungsbeispiel hat der Fördergurt eine Vielzahl von in regelmäßigen Abständen um einen Innenumfang angeordneten Zähnen, und in regelmäßigen Abständen angeordnete Mitnehmer werden um einen Außenumfang des Gurts positioniert, wobei sich jeder der Mitnehmer wesentlich in seitlicher Ausrichtung mit einem der Zähne befindet. Die Mitnehmer werden vorzugsweise mit einem abnehmbaren Stift am Gurt befestigt, wodurch ein Ersetzen jedes der Mitnehmer ohne ein Entfernen des Gurts von der Schaltvorrichtung gewährleistet wird.
Der zweite Bewegungsmodus ist bei einem Ausführungsbeispiel eine indizierte intermittierende Bewegung, die eine vorher festgelegte Translation der zweiten Fördereinrichtung umfaßt, die sich mit einem vorher festgelegten Zeitraum einer Verweilzeit abwechselt, während dessen die zweite Fördereinrichtung nicht in Bewegung ist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die vorher festgelegte Translation der zweiten Fördereinrichtung in einem oder mehreren Vielfachen der Zwischenräume der in regelmäßigen Abständen angeordneten Mitnehmer gemessen. Das Verfahrensmodul führt sein Verfahren vorzugsweise während des Verweilzeitraums aus.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfaßt das Verfahrensmodul einen Verarbeitungsmechanismus zum Ausführen des Verfahrens an den Artikeln, einen Eingriffsmechanismus, um den Verarbeitungsmechanismus in eine Arbeitsposition im Verhältnis zu den Artikel zu bringen, und ein Regelelement, um den Eingriffsmechanismus und den Verarbeitungsmechanismus in einer Aufgabenfolge zu steuern, den Verarbeitungsmechanismus in die Arbeitsposition zu bringen, die Ausführung des Verfahrens durch den Verarbeitungsmechanismus zu steuern und den Verarbeitungsmechanismus vom Fertigungsartikel zu trennen. Falls der zweite Bewegungsmodus eine indizierte intermittierende Bewegung ist, empfängt das Regelelement vorzugsweise ein Koordinationssignal vom Fertigungssystem, um die Aufgabenfolge während des Verweilzeitraums auszuführen.
Das Verfahrensmodul kann außerdem eine Basis mit einem vorkalibrierten Positionierelement einschließen. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel schließt die Schaltvorrichtung außerdem eine Verfahrensmodulhalterung ein, welche die Basis und das vorkalibrierte Positionierelement aufnimmt, so daß das Verfahrensmodul durch ein anderes ähnliches Verfahrensmodul ersetzt werden kann, ohne daß ein Kalibrieren des Verfahrensmoduls im Verhältnis zur Schaltvorrichtung erforderlich wird, während es auf der Schaltvorrichtung angebracht ist.
Der Eingriffsmechanismus verschiebt den Verarbeitungsmechanismus vorzugsweise in die Arbeitsposition im Verhältnis zum Fertigungsartikel, während der Fertigungsartikel während des Ausführens des Verfahrens fortdauernd durch die Schaltvorrichtung gehalten wird. Darüber hinaus entnimmt der Eingriffsmechanismus vorzugsweise den Fertigungsartikel aus der Schaltvorrichtung, verschiebt den Fertigungsartikel in die Arbeitsposition im Verhältnis zum Verarbeitungsmechanismus und führt den verarbeiteten Fertigungsartikel zur Schaltvorrichtung zurück.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel umfaßt das System außerdem ein verteiltes Regelungsnetzwerk, das eine Koordinationsregeleinrichtung zum Koordinieren des Verarbeitens der Artikel und wenigstens eine Verfahrensstationsregeleinrichtung einschließt, die jeder Zweig-Verarbeitungsstation zugeordnet wird, wobei die Verfahrensstationsregeleinrichtung das an den auf der zugeordneten Zweig-Verarbeitungsstation beförderten Artikeln auszuführende Verfahren regelt.
Jede Zweig-Verarbeitungsstation schließt wenigstens ein Verfahrensmodul ein, und das verteilte Regelungsnetzwerk umfaßt vorzugsweise außerdem wenigstens eine Verfahrensmodulregeleinrichtung, jeweils jedem Verfahrensmodul zugeordnet, das sich an der Zweig-Verarbeitungsstation befindet, wobei jede Verfahrensmodulregeleinrichtung mit der Verfahrensstationsregeleinrichtung in Verbindung steht. Folglich überwacht zum Beispiel die Koordinationsregeleinrichtung das Verarbeiten jedes Artikels, die Verfahrensstationsregeleinrichtung startet einzelne Verarbeitungsvorgänge, die durch einzelne Verfahrensmodule ausgeführt werden, und die Verfahrensmodulregeleinrichtung regelt einen durch das einzelne Verfahrensmodul ausgeführten Vorgang. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel regelt das verteilte Regelungsnetzwerk ein Batteriefertigungssystem.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel umfaßt das System außerdem eine Stammregelungseinrichtung zum Regeln der Bewegung des Stamms.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel regelt das verteilte Regelungsnetzwerk außerdem die indizierte intermittierende Bewegung der oder jeder Zweig-Verarbeitungsstation. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel überwacht das verteilte Regelungsnetzwerk den Status jedes Fertigungsartikels und überwacht außerdem die Position von Artikeln auf der oder jeder Zweig-Verarbeitungsstation auf einen Bereitschaftspositionszustand, wobei das verteilte Regelungsnetzwerk beim Erfassen des Bereitschaftspositionszustands der oder jeder Zweig-Verarbeitungsstation nach einer spezifizierten Verarbeitungsfolge einen Verfahrensvorgang an einem Fertigungsartikel startet. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel verfolgt das verteilte Regelungsnetzwerk die auf der zugeordneten Zweig-Verarbeitungsstation beförderten Artikel und ermöglicht eine experimentelle Verarbeitung an spezifizierten Artikeln, ohne ein Abschalten des Fertigungssystems zu erfordern. Darüber hinaus kann das verteilte Regelungsnetzwerk die Position jedes Fertigungsartikels auf dem Fertigungssystem verfolgen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel umfaßt das System außerdem eine Verfahrensregelungseinrichtung, um die Verarbeitung der Artikel während eines normalen ersten Fertigungsvorgangs zu regeln und gleichzeitig eine zweite Fertigungsverarbeitung an spezifizierten Artikeln zu ermöglichen, ohne ein Abschalten des Fertigungssystems zu erfordern. Das System ist in diesem Fall vorzugsweise ein Batteriefertigungssystem.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel entnimmt die Umsetzvorrichtung Fertigungsartikel von einem Stamm, der in einem ersten Bewegungsmodus arbeitet, und setzt die Fertigungsartikel zum Verarbeiten zu eine Zweig-Verarbeitungsstation um, die in einem zweiten Bewegungsmodus arbeitet, und führt die verarbeiteten Fertigungsartikel zum Stamm zurück. Die Umsetzvorrichtung schließt einen ersten Abschnitt mit einer ersten Antriebsquelle, die in dem ersten Bewegungsmodus arbeitet, und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Antriebsquelle ein, die in dem zweiten Bewegungsmodus arbeitet. Eine Förderbaugruppe erstreckt sich um den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt und wird in einer Betriebskonfiguration getragen, um Fertigungsartikel zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt zu befördern. Ein Sammelelement trennt den ersten Abschnitt vom zweiten Abschnitt und spricht am ersten Abschnitt auf den ersten Bewegungsmodus der Förderbaugruppe an und spricht am zweiten Abschnitt auf den zweiten Bewegungsmodus an.
Die Umsetzvorrichtung wird vorzugsweise in einer Kreuzform angeordnet, die eine Längsachse und eine Seitenachse hat, und vorzugsweise bewegt sich das Sammelelement längs der Seitenachse hin und her.
Die Förderbaugruppe schließt vorzugsweise in regelmäßigen Abständen längs derselben angeordnete Mitnehmer zum Mitnehmen der Fertigungsartikel ein. Der zweite Bewegungsmodus ist vorzugsweise eine indizierte Bewegung, die umfaßt, die Förderbaugruppe um ein oder mehrere Vielfache der regelmäßigen Zwischenräume zu verschieben und die Förderbaugruppentranslation mit einem vorher festgelegten Verweilzeitraum abzuwechseln. Darüber hinaus ist eine Durchschnittsgeschwindigkeit des zweiten Bewegungsmodus' vorzugsweise gleich einer Durchschnittsgeschwindigkeit des ersten Bewegungsmodus'.
Die Umsetzvorrichtung schließt vorzugsweise ein Regelungselement zum Regeln des zweiten Bewegungsmodus' und des Verweilzeitraums der zweiten Antriebsquelle ein. Die Umsetzvorrichtung schließt vorzugsweise außerdem wenigstens einen Sensor ein, der Signale als Reaktion auf die Bewegung des hin- und hergehenden Elements erzeugt und mit dem Regelungselement in Verbindung steht.
Bei einem Ausführungsbeispiel schließt die Umsetzvorrichtung außerdem eine erste Antriebsscheibe, durch die erste Antriebsquelle angetrieben und in treibendem Eingriff mit der Förderbaugruppe, und eine zweite Antriebsscheibe ein, durch die zweite Antriebsquelle angetrieben und in treibendem Eingriff mit der Förderbaugruppe. Vorzugsweise schließt die Umsetzvorrichtung außerdem wenigstens eine erste Kupplung angrenzend an die erste Antriebsscheibe und wenigstens eine zweite Kupplung angrenzend an die zweite Antriebsscheibe ein, um die Batteriehüllen von und zu den Mitnehmern des Kreisfördergurts umzusetzen. Jede der Kupplungen schließt vorzugsweise außerdem eine drehbare kreisförmige Drehscheibe mit einem Umfang ein, der eine Vielzahl von in regelmäßigen Abständen um denselben angeordneten Taschen definiert, um die Fertigungsartikel mitzunehmen, so daß jede der Taschen in eine seitliche Ausrichtung mit einem Mitnehmer auf der Förderbaugruppe kommt, wenn sich die kreisförmige Drehscheibe im Einklang mit der Bewegung des Fördergurts dreht.
Vorzugsweise schließt die Umsetzvorrichtung außerdem eine feststehende erste Umlenkplatte ein, angrenzend an die erste Antriebsscheibe und angeordnet zwischen der ersten Antriebsscheibe und der kreisförmigen Drehscheibe der ersten Kupplung, wobei die erste Umlenkplatte eine mit einem vorher festgelegten Abstand von der ersten Antriebsscheibe angeordnete Oberfläche hat, um die Fertigungsartikel in jedem der Mitnehmer zu halten, wenn die Förderbaugruppe durch die erste Antriebsscheibe angetrieben wird, und bei der die erste Umlenkplatte außerdem die Fertigungsartikel zum Einfangen durch einen der Mitnehmer auf der Förderbaugruppe von der Drehscheibe der ersten Kupplung verschiebt. Die Umsetzvorrichtung schließt vorzugsweise außerdem eine feststehende zweite Umlenkplatte ein, angrenzend an die zweite Antriebsscheibe und angeordnet zwischen der kreisförmigen Drehscheibe der zweiten Kupplung und der zweiten Antriebsscheibe, wobei die zweite Umlenkplatte eine mit einem vorher festgelegten Abstand vom Umfang der zweiten kreisförmigen Drehscheibe angeordnete Oberfläche hat, um die Fertigungsartikel in jeder der Taschen zu halten, wenn sich die zweite Drehscheibe dreht, und bei der die zweite Umlenkplatte außerdem die Fertigungsartikel zum Einfangen durch eine der Taschen auf der Drehscheibe der zweiten Kupplung von den Fördergurtmitnehmern an der zweiten Antriebsscheibe verschiebt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts wird ein Verfahren zum Verarbeiten von Fertigungsartikeln bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfaßt: Befördern einer Vielzahl von Fertigungsartikeln in einer wesentlich ununterbrochenen Bewegung von einem Beginn eines Fertigungssystems zu einem Ende des Fertigungssystems, Umsetzen der Vielzahl von Fertigungsartikeln aufeinanderfolgend auf eine Zweig-Verarbeitungsstation, Befördern der Vielzahl von Fertigungsartikeln auf der Zweig-Verarbeitungsstation in einer indizierten intermittierenden Bewegung, um einen Verweilvorgang und einen Schaltvorgang zu gewährleisten, und Ausführen wenigstens ein Verfahren an den Fertigungsartikeln während des Verweilvorgangs. Der Schritt des Ausführens schließt vorzugsweise einen Batterieverarbeitungsvorgang ein.
Das Verfahren umfaßt außerdem vorzugsweise den Schritt, die indizierte intermittierende Bewegung der Zweig-Verarbeitungsstation abzufühlen und die Verarbeitung der Artikel und die Fertigung durch das Beginnen des wenigstens einen Verfahrens in Abhängigkeit von der abgefühlten intermittierenden Bewegung zu regeln. Vorzugsweise umfaßt das Verfahren außerdem, die Schritte des Abfühlens und Regelns zu wiederholen.
Das Verfahren kann außerdem den Schritt umfassen, außerdem die Verarbeitung der Fertigungsartikel zu regeln, um gleichzeitig während eines normalen Produktionslaufs ein experimentelles Verfahren an den Fertigungsartikeln auszuführen.
Das Verfahren umfaßt außerdem vorzugsweise den Schritt, die Position jedes der Fertigungsartikel durch das gesamte Fertigungssystem zu verfolgen und den Betrieb desselben über eine verteilte Regelung zu koordinieren. Das Verfahren umfaßt außerdem vorzugsweise den Schritt, jedes an den Fertigungsartikeln ausgeführte Verfahren zu verfolgen.
Das Verfahren kann außerdem den Schritt umfassen, die Verarbeitung der Fertigungsartikel durch das Beginnen von Verfahrensvorgängen zu regeln, die durch ein Verfahrensmodul an den Fertigungsartikeln ausgeführt werden, und außerdem einschließen, gleichzeitig zu einem normalen Vorgang an Fertigungsartikeln einen anderen experimentellen Verfahrensvorgang an ausgewählten Artikeln zu beginnen.
Vorzugsweise werden die Fertigungsartikel auf der Zweig-Verarbeitungsstation in einer indizierten intermittierenden Bewegung befördert, so daß das wenigstens eine an den Fertigungsartikeln ausgeführte Verfahren während eines Verweilvorgangs der indizierten intermittierenden Bewegung stattfindet.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein verteiltes Regelungssystem zum Regeln des Fertigungssystems, das einen Stamm und wenigstens eine Zweig-Verarbeitungsstation hat, verwendet. Das verteilte Regelungssystem schließt eine Koordinationsregeleinrichtung zum Überwachen des Verarbeitens jedes Fertigungsartikels auf dem Fertigungssystem und zum Koordinieren des Verarbeitens jedes Fertigungsartikels ein. Eine Verfahrensstationsregeleinrichtung wird mit der Koordinationsregeleinrichtung vernetzt und wird jeder Zweig-Verarbeitungsstation zugeordnet, um die auf denselben ausgeführten Verfahren für jeden Fertigungsartikel zu starten. Eine Verfahrensmodulregeleinrichtung wird jedem einzelnen Verfahrensmodul an jeder Zweig-Verarbeitungsstation zugeordnet und wird mit der Verfahrensstationsregeleinrichtung vernetzt. Die Verfahrensmodulkoordinationseinrichtung koordiniert den Verarbeitungsbetrieb des zugeordneten Verfahrensmoduls, bei dem die Regelungskoordinationseinrichtung den Verarbeitungsbetrieb jedes Fertigungsartikels koordiniert, die Verarbeitungsregeleinrichtung Regelvorgänge startet und die Verfahrensmodulkoordinationseinrichtung einzelne, jedem Verfahrensmodul zugeordnete, Regelvorgänge ausführt.
Bei einem Ausführungsbeispiel des verteilten Regelungssystems umfaßt das Fertigungssystem außerdem wenigstens eine zwischen dem Stamm und der Zweig-Verarbeitungsstation angeordnete Umsetzvorrichtung, um fortlaufend Fertigungsartikel aus dem Stamm herauszulösen, die Bewegung der herausgelösten Fertigungsartikel zum Umsetzen zur Zweig-Verarbeitungsstation von der ununterbrochenen Bewegung zur intermittierenden indizierten Bewegung überzuleiten, um jeden der verarbeiteten Ferigungsartikel aus der Zweig-Verarbeitungsstation herauszulösen und die Bewegung der Artikel zum Umsetzen zum Stamm von der intermittierenden Indexbewegung zur ununterbrochenen Bewegung überzuleiten.
Das Regelungssystem regelt vorzugsweise die Überleitung von Fertigungsartikeln von einer ununterbrochenen Bewegung auf dem Stamm zu einer der Verarbeitungsstation zugeordneten intermittierenden Indexbewegung. Das verteilte Regelungssystem regelt vorzugsweise ein Batteriefertigungssystem.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Zahl N der Zweig-Verarbeitungsstationen durch die Gleichung N = 2^x3^y bestimmt, in der X = 0 bis 5 und Y = 0 oder 1.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Zweig-Verarbeitungsstation für ein Hochgeschwindigkeitsfertigungssystem zum Ausführen von Fertigungsverfahren an Fertigungsartikeln verwendet. Die Zweig-Verarbeitungsstation schließt eine Endloszufuhr- Schaltvorrichtung ein, die einen Transportmechanismus zum Befördern der Fertigungsartikel längs der Zweig-Verarbeitungsstation in einer indizierten intermittierenden Bewegung hat, bei der wenigstens ein Abschnitt des Transportmechanismus' bogenförmig ist und die Fertigungsartikel auf eine bogenförmige Weise befördert. Jeder der Fertigungsartikel wird durch den Transportmechanismus an einem einzigen Tangentialpunkt längs des bogenförmigen Abschnitts aufgenommen, während der Transportmechanismus in Bewegung ist. Wenigstens ein Verfahrensmodul wird zum Ausführen des wenigstens einen Verfahrens an den Fertigungsartikeln an der Schaltvorrichtung angebracht.
Die Masse des Transportmechanismus' ist vorzugsweise annähernd gleich der Masse der durch denselben zu befördernden Fertigungsartikel.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Zweig-Verarbeitungsstation umfaßt der Transportmechanismus außerdem eine Fördereinrichtung und eine Vielzahl von in regelmäßigen Abständen an der Fördereinrichtung befestigten Mitnehmern, wobei jeder Mitnehmer einen Halteabschnitt zum Halten und Befördern eines Fertigungsartikels um die Schaltvorrichtung hat. Die Fördereinrichtung ist vorzugsweise eine Kette oder ein Gurt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel schließt die Zweig-Verarbeitungsstation außerdem einen Adapter ein, der einen ersten Abschnitt desselben in Eingriff mit jedem der Mitnehmer, wobei der in Eingriff genommene Abschnitt zwischen allen Mitnehmern ausgetauscht werden kann, und einen Einfangabschnitt hat, konstruiert zum Mitnehmen eines spezifischen Fertigungsartikels, wobei die Adapter, um unterschiedliche Fertigungsartikel mitzunehmen, die erneute Konfiguration des Systems dadurch ermöglichen, daß an jedem der Mitnehmer ein erster konfigurierter Adapter mit einem ersten Einfangabschnitt durch einen zum zweiten konfigurierten Adapter mit einem zweiten Einfangabschnitt ersetzt wird.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Fördereinrichtung ein Gurt, der um einen Innenumfang eine Vielzahl von in regelmäßigen Abständen angeordneten Zähnen hat, und die in regelmäßigen Abständen angeordneten Mitnehmer werden um einen Außenumfang des Gurts angeordnet, wobei sich jeder der Mitnehmer wesentlich in einer seitlichen Ausrichtung mit einem der Zähne befindet. Vorzugsweise wird jeder der Mitnehmer mit einem abnehmbaren Stift an dem Gurt befestigt, wodurch ein Ersetzen jedes der Haken ohne ein Abnehmen des Gurts von der Schaltvorrichtung gewährleistet wird. Der Stift verläuft vorzugsweise parallel zu einer Längsachse des Zahns durch den Zahn.
Vorzugsweise umfaßt die indizierte intermittierende Bewegung eine vorher festgelegte Translation der Fertigungsartikel um die Schaltvorrichtung, die sich mit einem vorher festgelegten Verweilzeitraum abwechselt, wenn die Fertigungsartikel nicht in Bewegung sind. Zum Beispiel kann die indizierte intermittierende Bewegung eine vorher festgelegte Translation eines Endlosgurts um die Schaltvorrichtung umfassen, die sich mit einem vorher festgelegten Verweilzeitraum abwechselt, wenn der Gurt nicht in Bewegung ist. Die vorher festgelegte Translation des Endlosgurts kann in einem oder mehreren Vielfachen der Zwischenräume der in regelmäßigen Abständen angeordneten Mitnehmer auf dem Gurt gemessen werden. Das Verfahrensmodul führt dann vorzugsweise wenigstens ein Verfahren während des Verweilzeitraums aus.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das Modul folgendes:
einen Verarbeitungsmechanismus zum Ausführen des Verfahrens an den Fertigungsartikeln,
einen Eingriffsmechanismus, um den Verarbeitungsmechanismus in eine Arbeitsposition im Verhältnis zu den Fertigungsartikeln zu bringen, und
ein Regelelement, um den Erfassungsmechanismus und den Verarbeitungsmechanismus in einer Aufgabenfolge zu steuern, den Verarbeitungsmechanismus in die Arbeitsposition zu bringen, die Ausführung des Verfahrens durch den Verarbeitungsmechanismus zu steuern und den Verarbeitungsmechanismus von dem Fertigungsartikel zu trennen. Das Regelelement schließt vorzugsweise einen Signaleingang zum Empfangen eines Koordinierungssignals vom Fertigungssystem zum Ausführen der Aufgabenfolge während der Verweilzeit ein.
Vorzugsweise schließt das Verfahrensmodul außerdem eine Basis ein, die ein vorkalibriertes Positionierelement hat. In diesem Fall kann die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung außerdem eine Verfahrensmodulhalterung einschließen, welche die Basis und das vorkalibrierte Positionierelement aufnimmt, so daß das Verarbeitungselement durch ein anderes ähnliches Verfahrensmodul ersetzt werden kann, ohne daß ein Kalibrieren des Verfahrensmoduls im Verhältnis zur Schaltvorrichtung erforderlich wird, während es auf der Schaltvorrichtung angebracht ist.
Der Eingriffsmechanismus verschiebt den Verarbeitungsmechanismus in die Arbeitsposition im Verhältnis zum Fertigungsartikel, vorzugsweise, während der Fertigungsartikel während des Ausführens des wenigstens einen Verfahrens fortdauernd durch die Schaltvorrichtung gehalten wird. Danach entnimmt der Eingriffsmechanismus vorzugsweise den Fertigungsartikel aus dem Transportmechanismus, verschiebt den Fertigungsartikel in die Arbeitsposition im Verhältnis zum Verarbeitungsmechanismus und führt den verarbeiteten Fertigungsartikel zum Transportmechanismus zurück.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahrensmodul zum Anbringen an einem Hochgeschwindigkeitsfertigungssystem verwendet, um ein Fertigungsverfahren an Fertigungsartikeln auszuführen, bei dem die Artikel unter der Kontrolle des Fertigungssystems stehen. Das Verfahrensmodul schließt ein Chassis mit einer Basis und einem an einem Äußeren des Chassis' angebrachten Verarbeitungsmechanismus zum Ausführen eines Verfahrens an den Fertigungsartikeln ein. Das Chassis schließt außerdem einen Erfassungsmechanismus ein, um den Fertigungsartikel unter die Kontrolle des Verfahrensmoduls zu bringen und um den Verarbeitungsmechanismus in eine Arbeitsposition im Verhältnis zum Fertigungsartikel zum Ausführen des Verfahrens an demselben zu bringen. Dem Chassis wird ebenfalls ein Regelelement zugeordnet, wobei das Regelelement den Erfassungsmechanismus steuert, um die Kontrolle des Fertigungsartikels zu gewinnen, und den Verarbeitungsmechanismus in einer Aufgabenfolge steuert, den Verarbeitungsmechanismus in die Arbeitsposition im Verhältnis zum Fertigungsartikel zu bringen. Das Regelelement steuert die Ausführung des Verfahrens durch den Verarbeitungsmechanismus und trennt den Verarbeitungsmechanismus vom Fertigungsartikel, um die Kontrolle des Artikels an das Fertigungssystem zurückzugeben. Das Regelelement spricht vorzugsweise auf ein äußeres Koordinierungssignal vom Fertigungssystem an, um die Aufgabenfolge während eines im Verhältnis zur Förderung der Fertigungsartikel längs des Ferigungssystems vorher festgelegten Zeitraums auszuführen.
Vorzugsweise schließt das Verfahrensmodul außerdem eine Basis mit einem vorkalibrierten Positionierelement ein, so daß das Verfahrensmodul durch ein anderes ähnliches Verfahrensmodul ersetzt werden kann, ohne daß ein Kalibrieren des Verfahrensmoduls im Verhältnis zum Fertigungssystem erforderlich wird, um es auf demselben anzubringen.
Der Eingriffsmechanismus verschiebt den Verarbeitungsmechanismus in die Arbeitsposition im Verhältnis zum Fertigungsartikel, vorzugsweise, während der Fertigungsartikel während des Ausführens des wenigstens einen Verfahrens fortdauernd durch das Fertigungssystem gehalten wird. Danach entnimmt der Eingriffsmechanismus vorzugsweise den Fertigungsartikel aus einer Fördereinrichtung im Fertigungssystem, verschiebt den Fertigungsartikel in die Arbeitsposition im Verhältnis zum Verarbeitungsmechanismus und führt den verarbeiteten Fertigungsartikel zum Batteriefertigungssystem zurück.
Das Verfahrensmodul kann außerdem einen demselben zugeordneten Mikrokontroller einschließen, um selbsttätig einen Zustand und die Gesundheit des Verfahrensmoduls zu verfolgen und aufzuzeichnen.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verarbeitungsfördersystem verwendet, um Fertigungsartikel zu verarbeiten. Das Fördersystem schließt eine Transportfördereinrichtung zum Transportieren der Fertigungsartikel von einem Beginn des Systems zu einem Ende des Systems ein. Wenigstens eine Artikelabsonderungsverbindung befindet zwischen dem Beginn und dem Ende, und eine Artikelabsonderungsvorrichtung wird an der Artikelabsonderungsverbindung angeordnet, um die Fertigungsartikel von der Transportfördereinrichtung abzusondern. Wenigstens eine Artikeleingliederungsverbindung wird unterhalb der Artikelabsonderungsverbindung angeordnet, und eine Artikeleingliederungsvorrichtung wird an der Artikeleingliederungsverbindung angeordnet, um die Fertigungsartikel auf die Transporfördereinrichtung einzugliedern. Zwischen der Artikelabsonderungsverbindung und der Artikeleingliederungsverbindung wird eine Artikelverarbeitungsfördereinrichtung angeordnet.
Vorzugsweise befördert die Transportfördereinrichtung die Fertigungsartikel in einer ununterbrochenen Bewegung, und die Verarbeitungsfördereinrichtung befördert die Fertigungsartikel in einer intermittierenden Bewegung. Die Artikelverarbeitungsfördereinrichtung schließt allgemein wenigstens ein Artikelverarbeitungsmodul längs derselben ein, wobei das Verarbeitungsmodul die Fertigungsartikel vorzugsweise während einer Verweilzeit der intermittierenden Bewegung verarbeitet.
Das Fördersystem umfaßt außerdem vorzugsweise ein verteiltes Regelungsnetzwerk, das eine Koordinationsregeleinrichtung zum Koordinieren des Verarbeitens der Fertigungsartikel und wenigstens eine Verfahrensstationsregeleinrichtung einschließt, die jeder der wenigstens einen Artikelverarbeitungsfördereinrichtung zugeordnet wird, wobei die Verfahrensstationsregeleinrichtung das an den auf der zugeordneten Artikelverarbeitungsfördereinrichtung beförderten Fertigungsartikeln ausgeführte Verfahren regelt. Das verteilte Regelungsnetzwerk steuert außerdem vorzugsweise die intermittierende Bewegung der wenigstens einen Artikelverarbeitungsfördereinrichtung. Darüber hinaus überwacht das verteilte Regelungsnetzwerk vorzugsweise den Status jedes Fertigungsartikels und überwacht außerdem die Position von Artikeln auf der wenigstens einen Verarbeitungsfördereinrichtung auf einen Bereitschaftspositionszustand, wobei das verteilte Regelungsnetzwerk beim Erfassen des Bereitschaftspositionszustands der wenigstens einen Verarbeitungsfördereinrichtung nach einer spezifizierten Verarbeitungsfolge einen Verfahrensvorgang an einem Fertigungsartikel startet.
Das Fördersystem schließt außerdem vorzugsweise einen Bewegungswandler zwischen der Transportfördereinrichtung und der Verarbeitungsfördervorrichtung ein, wobei der Bewegungswandler die Bewegung der Fertigungsartikel zwischen der ununterbrochenen Bewegung der Transportfördereinrichtung und der intermittierenden Bewegung der Verarbeitungsfördervorrichtung überleitet.
Die vorliegende Erfindung wird weiter zu verstehen sein unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die Zeichnungen, in denen:
1 eine Draufsicht eines modularen Hochgeschwindigkeitsfertigungssystems ist, das die vorliegende Erfindung ausführt, gezeigt in einer Konfiguration zum Verarbeiten von Batteriehüllen zu fertigen Batterien,
2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer zwischen zwei Stammsegmenten angeordneten Zweig-Verarbeitungsstation und Umsetzeinheit ist,
3 eine perspektivische Ansicht einer Zweig-Verarbeitungsstation ist,
4 ein Aufriß des Antriebsendes einer Endloszufuhr-Schaltvorrichtung ist,
5 ein Aufriß des Spannrollenendes einer Endloszufuhr-Schaltvorrichtung ist, der den Spannmechanismus zeigt,
6 eine perspektivische Ansicht eines gezähnten Segments des Kreisfördergurts von der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung ist,
7 eine perspektivische Ansicht eines gezähnten Segments des Kreisfördergurts, mit einem Batteriehüllen-Transporthaken im Eingriff mit demselben, ist,
8 ein Seitenriß des am Gurt befestigten Hakens ist und in denselben eingebettete Magneten zum Halten der Batteriehülle an dem Haken zeigt,
9 eine Draufsicht des am Endlosgurt befestigten Hakens ist und eine durch den Haken gehaltene Batteriehülle zeigt,
10 eine Draufsicht des Antriebsendes der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung ist, die Umlenkplatten um Abschnitte der Antriebsscheibe, zum Umsetzen von Batteriehüllen zu der und von der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung, zeigt,
11 ein Aufriß im Querschnitt der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung, längs der Linie XI-XI in 10, ist,
12 ein Seitenriß der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung ist, der die Batteriehüllen nach dem Verarbeiten zeigt und die erneute vertikale Ausrichtung der Batteriehüllen zeigt, bevor sie aus der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung herausgelöst werden,
13 eine Draufsicht des Ausgangsstellungssensors und der Schlitzscheibe für die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung ist,
14 eine perspektivische Ansicht einer Umsetzvorrichtung zum Umsetzen von Batteriehüllen vom Stamm mit ununterbrochener Bewegung zur Endloszufuhr-Schaltvorrichtung mit indizierter Bewegung ist,
15 eine auseinandergezogene Ansicht des hin- und hergehenden Elements der Umsetzvorrichtung ist,
16 eine Draufsicht der Umsetzvorrichtung ist,
17 ein vergrößerter Aufriß eines Endes des hin- und hergehenden Elements, angebracht auf seiner Führungsschiene, längs der Linie XVII-XVII von 16, ist,
18 ein Stirnaufriß längs der Linie XVIII-XVIII von 16 ist,
19 ein Seitenriß der Umsetzvorrichtung, längs der Linie XIX-XIX von 16, ist, der die optischen Sensoren zum Erzeugen von Regelungssignalen an die Regelungskoordinationsvorrichtung zeigt,
20 ein Seitenriß und ein Stirnaufriß der Schiene ist, auf der sich das hin- und hergehende Element verschiebt,
21 eine Querschnittsansicht einer der Umsetzvorrichtungsantriebsscheiben, längs der Linie XXI-XXI von 16, ist,
22 eine teilweise Querschnittsansicht einer feststehenden Spannrolle für die Umsetzvorrichtung, längs der Linie XXII-XXII von 16, ist,
23 eine Draufsicht von Batteriehüllen-Mitnehmerhaken, befestigt an der glatten Fläche eines gezähnten Kreisförderriemens, ist,
24 ein Aufriß der am Fördergurt befestigten Batteriehüllen-Mitnehmerhaken ist,
25 eine perspektivische Ansicht eines Batteriegehäuse-Mitnehmerhakens für die Umsetzvorrichtung ist,
26 eine perspektivische Ansicht von Enden zweier benachbarter Fördereinrichtungen mit ununterbrochener Bewegung, die einen Abschnitt des Stamms bilden, ist,
27 eine Draufsicht einer Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung ist,
28 ein Aufriß einer Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung ist,
29 ein Aufriß im Querschnitt der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung, längs der Linie XXIX-XXIX von 28, ist,
30 eine perspektivische Ansicht einer an einer Welle angebrachten Kupplung ist,
31 eine teilweise Querschnittsansicht einer Kupplung ist, welche die Drehscheibenbefestigung illustriert und außerdem Umlenkplattenträger und Umlenkplatten illustriert,
32 eine Draufsicht der Kupplungsdrehscheibe ist, die um einen Umfang der Drehscheibe definierte Taschen zeigt,
33 ein Aufriß einer Tasche der Kupplungsdrehscheibe, längs der Linie XXXIII- XXXIII von 32, ist,
34 die der Verbindung einer Zweig-Verarbeitungsstation mit dem Stamm zugeordneten Scheiben, Spannrollen und Kupplungen illustriert,
35 den Antriebsgurt mit ununterbrochener Bewegung zum Antreiben der benachbarten Fördereinrichtungen mit ununterbrochener Bewegung, der Kupplungen und einer Seite der Umsetzvorrichtung und den Antriebsgurt mit einer indizierenden Bewegung zum Antreiben der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung, der Kupplungen und der indizierenden Seite der Umsetzvorrichtung zeigt,
36 eine Draufsicht einer Verarbeitungsstation, einer Umsetzvorrichtung und von benachbarten Fördereinrichtungen mit ununterbrochener Bewegung ist, welche die Bewegungsbahn der Batteriehüllen längs derselben illustriert,
37 die Umlenkplattenträger für die Kupplungen, die Umsetzenden der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung, der Umsetzvorrichtung und der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung zeigt,
38 eine perspektivische Ansicht eines Umlenkplattensegments von 45 Grad ist,
39 ein Aufriß des in 38 gezeigten Umlenkplattensegments ist,
40 eine Unteransicht der Umlenkplattensegmente ist, welche die Paßstiftaufnahmenut illustriert,
41 eine teilweise Querschnittsansicht des Batterieumsetzens von der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung zur benachbarten Kupplung ist,
42 ein Aufriß eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrensmoduls zum Anbringen an einer Endloszufuhr-Schaltvorrichtung ist,
43 ein Seitenriß eines zweiten Ausführungsbeispiels eines an einer Endloszufuhr-Schaltvorrichtung angebrachten Verfahrensmoduls ist, um eine Batteriehülle zum Verarbeiten aus der Schaltvorrichtung herauszulösen und zur Schaltvorrichtung zurückzuführen,
44 ein vergrößerter teilweiser Querschnitt des Batteriehüllenverarbeitungsmechanismus' von 43 ist,
45 ein vorderer Aufriß des gekippten Antriebs zum Rotieren der Batteriehülle während des Verarbeitens ist,
46 eine Draufsicht längs der Linie XLVI-XLVI von 44 ist, die den von der Batteriehülle gelösten Batteriehüllen-Herauslösemechanismus zeigt,
47 eine Draufsicht des Batterieeingriffsmechanismus' ist, die zeigt, daß der Mechanismus die Batterie aus einem Haken herausgelöst hat und die Batteriehülle zum Verarbeiten rotiert,
48 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Präzisionshalterung zum Anbringen der Verfahrensmodule an einer Endloszufuhr-Schaltvorrichtung ist,
49 ein Blockdiagramm ist, das die bei dem Hochgeschwindigkeitsverarbeitungssystem der vorliegenden Erfindung eingesetzte Regelungssystem-Hardwarearchitektur illustriert,
50 ein Blockdiagramm ist, das die Regelungskoordinationsvorrichtung des verteilten Regelungssystems illustriert,
51 ein Blockdiagramm ist, das die dezentrale Verfahrensstationsregelungsvorrichtung des verteilten Regelungssystems illustriert,
52 ein Blockdiagramm ist, das die Verfahrensmodulregelungsvorrichtung des verteilten Regelungssystems illustriert,
53 ein Blockdiagramm ist, das die Regelungsvorrichtung des verteilten Regelungssystems für die Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung illustriert,
54 eine Illustration eines Übertragungsprotokolls zum Weiterleiten von Meldungen und Berichten im verteilten Regelungssystem nach einem ersten Ausführungsbeispiel ist,
55 eine Illustration eines Verfahrensstationskettenprotokolls zum Weiterleiten von Meldungen und Berichten im verteilten Regelungssystem nach einem zweiten Ausführungsbeispiel ist,
56 eine Illustration eines Hybridprotokolls zum Weiterleiten von Meldungen und Berichten im verteilten Regelungssystem nach einem dritten Ausführungsbeispiel ist,
57 eine Illustration eines zentralisierten Protokolls mit Zellenidentifikation zum Weiterleiten im verteilten Regelungssystem nach einem vierten Ausführungsbeispiel ist,
58 ein Blockdiagramm ist, das Betriebsmodi der Regelungskoordinationsvorrichtung und denselben zugeordnete Handhabungsaufgaben illustriert,
59 ein Blockdiagramm ist, das Betriebsmodi der Verfahrensstationsregelungsvorrichtung und denselben zugeordnete Handhabungsaufgaben illustriert,
60 ein Blockdiagramm ist, das eine Klassenhierarchie und jeder Klasse zugeordnete Verfahren illustriert,
61 ein Vergleichsgraph ist, der den in Abhängigkeit von der Zahl von Verfahrensmodulen und der Verarbeitungszeit zu verwirklichenden Fertigungsartikeldurchsatz illustriert,
62 ein Regelungswechselwirkungsdiagramm ist, das die Folge von Mitteilungen zwischen Regelungsmitteln während des Normalbetriebs des Hochgeschwindigkeitsfertigungssystems illustriert,
63 ein schematisches Diagramm ist, welches das Verarbeiten von Fertigungsartikeln auf einer vierhebigen Endloszufuhr-Schaltvorrichtung mit vier Verfahrensmodulen und einem experimentellen Verfahrensmodul illustriert,
64 ein Graph ist, der die intermittierende Bewegung von Schalten und Verweilen der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung illustriert,
65 ein Blockdiagramm ist, das weiterhin die verschiedenen Näherungssensoren zum Überwachen der Position der Umsetzvorrichtung illustriert,
66 ein Zustandsdiagramm ist, das die Regelung der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung als Reaktion auf die in 65 gezeigten Näherungssensoren illustriert, und
67 ein Graph ist, die Bewegung des Tänzers in Abhängigkeit von der Zeit illustriert.
Zum Zweck der Beschreibung hierin sollen sich die Begriffe „oberer", „unterer", „rechts", „links", „hinterer", „vorderer", „vertikal", „horizontal" und Ableitungen derselben auf die Erfindung beziehen, wie sie in 2 im Verhältnis zu einem Betrachter vor dem Stamm ausgerichtet ist, der sich unmittelbar den Verarbeitungsstationen zuwendet. Es sollte sich jedoch verstehen, daß die Erfindung verschiedene alternative Ausrichtungen und Schrittfolgen annehmen kann, außer, wenn ausdrücklich das Gegenteil erklärt wird. Es sollte sich ebenfalls verstehen, daß die spezifischen, in den Zeichnungen illustrierten und in der folgenden Beschreibung beschriebenen Teile, Vorrichtungen und Verfahren nur exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind. Folglich sollen spezifische Abmessungen und andere physikalische Eigenschaften, die sich auf die hierin offengelegten Ausführungsbeispiele beziehen, nicht als eingrenzend betrachtet werden, wenn es nicht ausdrücklich anders erklärt wird.
Die Referenzzahl 2 (1) bezeichnet allgemein ein modulares Hochgeschwindigkeitsverarbeitungssystem, das die vorliegende Erfindung ausführt. Das modulare Hochgeschwindigkeitsverarbeitungssystem 2 ist besonders dafür geeignet, eine Verarbeitungslinie zum Fertigen und Verarbeiten von Fertigungsartikeln mit einer vorher gewählten Fertigungsgeschwindigkeit zu schaffen, und wenn ein Hersteller wünscht, die einzelnen Artikel durch die gesamte Verarbeitungsabfolge zu verfolgen und zu überwachen. Wie unten erörtert, besteht das modulare Hochgeschwindigkeitsbearbeitungssystem 2 aus einzigartigen einzelnen Funktionselementen, die in mehreren Konfigurationen angeordnet werden können, um ein Verarbeitungssystem zu schaffen, das auf die Bedürfnisse eines Herstellers zugeschnitten ist. Während das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel des modularen Hochgeschwindigkeitsverarbeitungssystems auf die Fertigung und Verarbeitung von Batteriezellen für Konsumelektronik-Anwendungen gerichtet ist, wird es sich von selbst verstehen, daß die beschriebenen Module und Funktionselemente für die Verarbeitung einer breiten Vielfalt von anderen Fertigungsartikeln angepaßt werden können.
Wie es in 1 und 2 illustriert wird, schließt das modulare Hochgeschwindigkeitsverarbeitungssystem 2 einzelne Zweig-Verarbeitungsstationen 6, 14 und 16 ein, verbunden durch einen Stamm 4, wobei die Verarbeitungsstationen 6, 14 und 16 die gewünschte Verarbeitung der auf denselben zu fertigenden Artikel ausführen und der Stamm 4 die Artikel zwischen den Verarbeitungsstationen befördert. Die Ablaufsteuerung und die Überwachung des Verarbeitungssystems 2 wird mit einem Regelungssystem ausgeführt, das eine Regelungskoordinationsvorrichtung 610 hat, die mit einzelnen Verfahrensstationsregelvorrichtungen 614, 616 und 618 kommuniziert. Die einzelnen Verfahrensstationsregelvorrichtungen 614, 616 und 618 stellen die Regelungsschnittstellen für die Verarbeitungsstationen 6, 14 bzw. 16 bereit, deren Funktionieren weiter unten ausführlicher beschrieben wird.
Das Verarbeitungssystem 2, wie es in 1 und 2 illustriert wird, umfaßt wenigstens eine Zweig-Verarbeitungsstation, wie beispielsweise die Station 14, die eine Vielzahl von längs derselben angeordneten Verarbeitungsmodulen 12 hat, um einzelne Fertigungsartikel, wie beispielsweise Batteriehüllen 34, zu verarbeiten. Wie es in 2 gezeigt wird, umfaßt die Zweig-Verarbeitungsstation 14 eine Vielzahl von einzelnen modularen Elementen, um die Beförderung und die Verarbeitung der Batteriehüllen 34 zu erleichtern, und ist typisch für andere Zweig-Verarbeitungsstationen. Eine Umsetzvorrichtung, wie beispielsweise die Vorrichtung 8b, wird an dem einen Ende einer Fördereinrichtung 18 mit ununterbrochener Bewegung oder zwischen den zwei Enden von Fördereinrichtungen 18 und 20 mit ununterbrochener Bewegung angeordnet. Die Umsetzvorrichtung 8b löst die Batteriehüllen 34 für eine Zufuhr zur Zweig-Verarbeitungsstation 14 aus der Fördervorrichtung 18 mit ununterbrochener Bewegung heraus. Nach dem Verarbeiten werden die Batteriehüllen durch die Umsetzvorrichtung 8b aus der Zweig-Verarbeitungsstation 14 herausgelöst und zur Beförderung zur nächsten Zweig-Verarbeitungsstation, wie beispielsweise der Station 16, der Fördereinrichtung 20 mit ununterbrochener Bewegung zugeführt.
Die Fördereinrichtungen 18 und 20 mit ununterbrochener Bewegung bilden den Stamm 4 zum Befördern der Batteriehüllen mit einer Bewegung mit gleichbleibender Geschwindigkeit zwischen den einzelnen Verarbeitungsstationen 6, 14 und 16, Eine Plattform 28b oder ein geeignetes Traggerüst wird verwendet, um die Enden der Fördereinrichtungen 18 und 20) mit ununterbrochener Bewegung, die Umsetzvorrichtung 8b und die Zweig-Verarbeitungsstation 14 zu tragen und in einem feststehenden Betriebsverhältnis zu halten. Kupplungen 32 werden verwendet, um die Batteriehüllen 34 zwischen benachbarten Elementen, wie beispielsweise zwischen der Fördereinrichtung 18 mit ununterbrochener Bewegung und der Umsetzvorrichtung 8b und zwischen der Umsetzvorrichtung 8b und der Zweig-Verarbeitungsstation 14 weiterzureichen. Die Zweig-Verarbeitungsstation 14 umfaßt eine Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15, welche die Batteriehüllen 34 auf eine indizierte Weise durch die Verfahrensmodule 12 befördert. Die indizierte Bewegung der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 befördert die Batteriehüllen 34 in einer abwechselnden Folge von Weiterschalten und Verweilen um die Schaltvorrichtung 15, wobei die Verfahrensmodule 12 während des Verweilabschnitts der Beförderung der Batteriehüllen 34 um die Schaltvorrichtung 15 ihr planmäßiges Verfahren an den Batteriehüllen 34 ausführen. Während das bevorzugte Ausführungsbeispiel einen Stamm 4 einschließt, der mit einer Bewegung mit gleichbleibender Geschwindigkeit arbeitet, und die Zweig-Verarbeitungsstationen 6, 14 und 16 mit einer indizierten intermittierenden Bewegung arbeiten, können die Geschwindigkeiten und Bewegungsmodi des Stamms und der Zweig-Verarbeitungsstationen ununterbrochen, veränderlich oder intermittierend sein, wobei die Umsetzvorrichtung 8 zwischen den unterschiedlichen Bewegungen überleitet.
Nach dem Verarbeitungssystem 2, wie es in 1 gezeigt wird, werden die Batteriehüllen 34 durch ein Eingabemodul 22 in die Zweig-Verarbeitungsstation 6 eingeführt. Das Eingabemodul 22 nimmt die Batteriehüllen 34, die in dasselbe eingegeben werden, auf eine zufällige Schüttweise und richtet die Hüllen 34 in eine übliche aufrechte Ausrichtung aus und führt die Hüllen auf eine indizierte Weise einer Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 zu, auf der die Hüllen zum Verarbeiten durch Verfahrensmodule 10 befördert werden.
Ein experimentelles Modul 36 kann an jeder gewünschten Position im gesamten System 2 angeordnet werden, um an Stelle einer Produktionsverarbeitung eine experimentelle Verarbeitung auszuführen und neue Verarbeitungsverfahren und -ausrüstung zu bewerten. Da die Regelungskoordinationsvorrichtung 610 jede Batteriehüllenposition während der Beförderung überwacht, kann die experimentelle Verarbeitung in Abstimmung mit der standardmäßigen Produktion stattfinden, und die experimentell verarbeiteten Batteriehüllen können identifiziert und am Abschluß des Verarbeitungszyklus' zur Bewertung herausgelöst werden.
Nach dem Abschluß der Verarbeitung durch die Verfahrensmodule 10 werden die Batteriehüllen 34 aus der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 herausgelöst, und ihre Bewegung wird durch die Umsetzvorrichtung 8a von einer indizierten Bewegung zu einer ununterbrochenen Bewegung umgewandelt. Danach werden die Batteriehüllen 34 zur Fördereinrichtung 18 mit ununterbrochener Bewegung umgesetzt, auf der sie zur Verarbeitung durch Verfahrensmodule 12 und 24 zu einer nachfolgenden Zweig-Verarbeitungsstation 14 und danach zur Verarbeitung durch Verfahrensmodule 13 zu einer dritten Zweig-Verarbeitungsstation 16 befördert werden. Die Zahl der Verfahrensmodule an jeder Zweig-Verarbeitungsstation wird durch die Zeit bestimmt, die für das einzelne Verfahren erforderlich ist, und gewährleistet eine ausreichende Menge von Verfahrensmodulen, um einen gewünschten Produktionsdurchsatz aufrechtzuerhalten. Die Art der Bestimmung der Zahl von Modulen wird weiter unten detaillierter erörtert. Nach dem Abschluß der Verarbeitung werden die Batteriehüllen 34 zum Prüfen, Verpacken und Versenden der Endprodukts durch ein Herauslösemodul 26 aus dem System 2 entnommen.
Aus einer detaillierten Beschreibung jedes der Module, die das Verarbeitungssystem 2 umfaßt, ist ein vollständigeres Verständnis der Bestandteile des Hochgeschwindigkeitsverarbeitungssystems 2 zu gewinnen.
ENDLOSZUFUHR-SCHALTVORRICHTUNG
Unter Bezugnahme auf 3 bis 5 umfaßt die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 ein Mittelgerüst 40, an dem an dem einen Ende eine Antriebsbaugruppe 49 und an einem gegenüberliegenden Ende eine Spannrollenbaugruppe 59 befestigt werden, wobei eine Fördererbaugruppe um dieselbe verläuft. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Fördererbaugruppe eine Kreisfördergurt-Baugruppe 68, die zwischen der Antriebsbaugruppe 49 und der Spannrollenbaugruppe 59 verläuft. Ein Verfahrensmodulträger 80 wird in der Nähe wenigstens einer Seite der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 angebracht und an demselben werden ein oder mehrere Verfahrensmodulhalterungen 82 befestigt, deren Konfiguration weiter unten ausführlicher erörtert wird.
Unter Bezugnahme auf 3 und 4 wird die Antriebsbaugruppe 49 an dem einen Ende des Gerüsts 40 befestigt. Die Antriebsbaugruppe 49 umfaßt ein Antriebsgerüst 110 und trägt eine Spindelbaugruppe 108, in der eine Antriebswelle 106 gelagert wird. An einem oberen Ende der Antriebswelle 106 wird ein gezahntes Antriebskettenrad 50 an der Welle 106 befestigt, um sich in einer horizontalen Ebene zu drehen. Ein Ausgangsstellungssensor 112, der eine an einem oberen Ende der Welle 106 zum Drehen mit derselben befestigte Schlitzscheibe 114 und einen am Gerüst 40 befestigten optischen Sensor 116 umfaßt, wird verwendet, um die Fördergurtbaugruppe 68 auf der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 auf eine Weise auszurichten, die weiter unten ausführlicher beschrieben wird. Eine Antriebsscheibe 52 wird an einem unteren Abschnitt der Welle 106 unterhalb der Spindelbaugruppe 108 befestigt, und ein Servo-Antriebsmotor 54 wird am Unterteil der Welle 106 befestigt, um der Antriebsscheibe 52 und dem Kettenrad 50 die Drehkraft bereitzustellen.
Unter Bezugnahme auf 3 und 5 werden die Spannrollenbaugruppe 59 und die Spannvorrichtungsbaugruppe 66 am gegenüberliegenden Ende des Gerüsts 40 angeordnet. Eine Endplatte 90 wird an dem der Antriebsbaugruppe gegenüberliegenden Ende des Gerüsts 40 befestigt. Die Endplatte 90 schließt eine obere und eine untere Buchse 87 und 89 ein, die sich in innere Kanäle 47 des Gerüsts 40 erstrecken. Die Spannrollenbaugruppe 59 schließt einen Spannrollenträger 61 ein, an dem ein gezahntes Spannkettenrad 60 befestigt wird, um sich in einer horizontalen Ebene zu drehen. Eine Endplatte 62 verläuft um das Spannkettenrad 60 und wird mit einem feststehenden seitlichen Abstand vom Kettenrad 60 angeordnet. Der feststehende Abstand der Endplatte 62 vom Spannkettenrad 60 ist geringfügig größer als der äußerste Abstand der Außenkante einer Batteriehülle, wenn sie um das Kettenrad 60 herumfährt, so daß die Batteriehüllen 34, wenn sie um das Kettenrad 60 herumfahren, wenigstens teilweise durch eine Bahn 63 in der Endplatte 62 zurückgehalten werden. Eine vertikale Spannrollenendplatte 84 wird am Spannrollenträger 61 befestigt und hat an derselben befestigte Ausrichtungsschäfte 86 und 88. Die Schäfte 86 und 88 verlaufen in Horizontalrichtung vorwärts von der Platte 84 und werden eng in den Buchsen 87 bzw. 89 aufgenommen, um die Längsausrichtung der Spannrollenbaugruppe 59 im Verhältnis zu dem Gerüst 40 und der Antriebsbaugruppe 49 zu ermöglichen.
Die Längsausrichtung der Spannrollenbaugruppe 59 wird durch die Spannvorrichtungsbaugruppe 66 ausgeführt und gewährleistet das richtige Spannen der Fördergurtbaugruppe 68 auf der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15. Die Spannvorrichtungsbaugruppe 66 umfaßt einen Scharnierbefestigungsbolzen 100, befestigt an einem oberen Ende der Endplatte 90 am Spannrollenende des Gerüsts 40. Ein Spannvorrichtungsarm 96 wird schwenkbar an dem einen Ende des Scharnierbefestigungsbolzens 100 befestigt und schwenkt um einen Scharnierbolzen 94, der in Horizontalrichtung durch den Spannvorrichtungsarm 96 und den Bolzen 100 verläuft. Ein unterer Abschnitt des Spannvorrichtungsarms 96 hat einen Ansatz 102, der an einem Punkt an der Spannrollenendplatte 84 anliegt, der mit der Ebene der Mittellinie 104 der Fördergurtbaugruppe 68 und der Rillenscheibe 60 übereinstimmt. Eine Einstellschraube 92 verläuft durch ein oberes Ende des Spannvorrichtungsarms 96 und nimmt die Endplatte 90 in Eingriff. Eine Vorspann-Schraubenfeder 98 wird über die Einstellschraube 92 geschoben und liegt am oberen Ende des Spannvorrichtungsarms 96 und an der Endplatte 90 an, um das obere Ende des Spannvorrichtungsarms 96 gegen die Einstellschraube 92 vorzuspannen.
Unter Bezugnahme auf 6 bis 9 umfaßt nun die Fördergurtbaugruppe 68 einen Endlosgurt 70 und eine Vielzahl von Haken 72. Der Gurt 70 könnte durch eine Kette ersetzt werden. Der Gurt 70 ist ein Endlosgurt einer gewünschten Länge, der um das Antriebskettenrad 50 und das Spannkettenrad 60 verläuft und eine Vielzahl von Nasen oder Zähnen 124 auf einer Innenseite 122 und eine glatte Außenseite 120 hat. Der Gurt 70 wird typischerweise aus einem metallverstärkten Polymer aufgebaut, jedoch sind alternative Kombinationen von Gurten und Haken möglich, um den Zweck der Baugruppe 68 zu erreichen. Die Zähne 124 haben Löcher 126, die in Vertikalrichtung durch dieselben verlaufen, zur Befestigung von Mitnehmern, um die Fertigungsartikel mitzunehmen. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Mitnehmer die Haken 72. Die Größe und der gewünschte Abstand der Haken 72 wird bestimmen, welche Zähne 124 dafür bestimmt werden, die Haken 72 aufzunehmen.
Jeder der Haken 72 hat einen oberen Flansch 128 und einen unteren Flansch 130, die durch einen vertikalen Steg 132 zueinander angeordnet werden. Der vertikale Steg 132 ordnet die Flansche 128 und 130 mit einem Zwischenraum an, um den Gurt 70 zwischen denselben aufzunehmen, so daß die glatte Oberfläche 120 des Gurts 70 an den vertikalen Steg 132 des Hakens 72 anstößt. Die Flansche 128 und 130 haben jeder ein in Vertikalrichtung durch dieselben verlaufendes Loch 145, das in Vertikalrichtung mit dem Loch 126 in den Gurtzähnen 124 ausgerichtet wird, wenn der Haken 72 an den Gurt 70 angelegt wird. Der Haken 72 wird durch Einsetzen eines Stifts 146 durch die Löcher 126 und 145 am Gurt 70 befestigt. Die Löcher 126 und 145 nehmen den Stift 146 eng auf, wodurch das unbeabsichtigte Verschieben des Stifts 146 verhindert wird. Der Gurt 70 wird leicht zusammengedrückt, um eine Preßpassung des Hakens 72 und des Stifts 146 am Gurt 70 zu schaffen. Jedoch kann der Stift 146 leicht entfernt werden, um das Ersetzen eines beschädigten Hakens 72 an der Gurtbaugruppe 68 zu erleichtern, ohne das Entfernen der Gurtbaugruppe 68 von der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 zu erfordern. Als Alternative dazu können die Zähne 124 einen in denselben befestigten Stift haben, der in die Löcher 145 paßt, um das Einbauen und das Entfernen der Haken 72 auf eine einrastende Weise zu erleichtern. Die Flansche 128 und 130 haben an einem distalen Ende derselben außerdem eine Nut 129 bzw. 131. Die Nuten 129 und 131 können in denselben eine längs des Gerüsts 40 befestigte Führungsschiene aufnehmen, um die Haken 72 seitlich zu stabilisieren, um der Magnetkraft entgegenzuwirken, wenn die Hüllen 34 herausgelöst werden, wodurch die Haken 72 in einer gewünschten Bahn um die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 gehalten werden.
Der Haken 72 hat außerdem einen oberen Flansch 134, der vom Steg 132 nach vorn verläuft und in einer Ebene mit dem Flansch 128 liegt. Auf die gleiche Weise verläuft ein unterer Flansch 136 vom unteren Flansch 130 nach vorn. Stahlpaßstifte 138 verlaufen von den Außenkanten der Flansch 134 und 136 nach vom und bilden eine Aussparung 135 zwischen denselben. Die Aussparung 135 nimmt in derselben zur Beförderung längs der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 eine der Batteriehüllen 34 auf. Die Flansche 134 und 136 haben außerdem in einen Mittelabschnitt derselben eingebettete Magneten 140 bzw. 142, um eine Batteriehülle 34 in der Aussparung 135 zu halten. Als Alternative dazu kann der Haken 72 so konstruiert werden, daß er einen Eingriffsabschnitt eines Adapters in Standardgröße hält, der wiederum einen Einfangabschnitt hat, um eine Batteriehülle einer gewünschten Größe zu halten. Auf diese Weise kann sich die Fördererbaugruppe durch einfaches Auswechseln von Adaptern Fertigungsartikeln unterschiedlicher Größe anpassen.
Unter Bezugnahme auf 11 wird nun eine Hakenstützschiene 167 an einem oberen Schlitz 47 des Gerüsts 40 befestigt, wobei eine Schraube 172 eine Mutter 170 in Eingriff nimmt, die im Schlitz 47 gehalten wird. Die Hakenstützschiene 167 läuft über die Länge des Gerüsts 40 und hat einen oberen und einen unteren Absatz 169 zum Aufnehmen der Flansche 128 und 130 des Hakens 72. Die Absätze 169 halten die Haken 72 in einer vorher festgelegten vertikalen Position längs der Schaltvorrichtung 15. Die Hakenstützschiene 167 kann außerdem eine Führungsschiene 168 haben, die eine oder beide der Nuten 129 und 131 des Hakens 72 in Eingriff nimmt, um ebenfalls eine seitliche Stabilität für den Haken 72 zu gewährleisten, um den Haken 72 in einem engen seitlichen Verhältnis mit der Stützschiene 167 zu halten. Unterhalb der Stützschiene 167 wird ein Träger 158 am Gerüst 40 befestigt. Der Träger 158 wird auf die gleiche Weise wie die Stützschiene 167 am Gerüst 40 befestigt, unter Verwendung von Muttern, unverlierbar in Schlitzen 42 des Gerüsts 40, und durch Anschrauben des Trägers 158 an dieselben. Eine untere Zellenträgerschiene 164 wird an einer oberen Fläche des Trägers 158 befestigt. Die untere Zellenträgerschiene 164 hat an einer Außenkante einen Absatz 165, um den Boden von Batteriehüllen 34 längs desselben aufzunehmen und auf demselben zu tragen, wenn die Hüllen 34 längs der Schaltvorrichtung 15 befördert werden. Die untere Zellenträgerschiene 164 hat außerdem eine obere Fläche, die wesentlich dem unteren Trägerflansch 136 des Hakens 72 entspricht. Seitliche Schienenträger 160 werden am Träger 158 befestigt und in regelmäßigen Abständen längs desselben angeordnet. Die seitlichen Schienenträger 160 haben an einer Innenseite derselben befestigte seitliche Schienen 162, die eine Innenfläche 163 zum Führen der Außenfläche der Batteriehüllen 34 haben. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird jede der Komponenten seitliche Schiene 162, untere Zellenträgerschiene 164 und Hakenstützschiene 167 aus einem selbstschmierenden Material, wie beispielsweise einem ölimprägnierten Nylon oder einem ähnlichen Material, hergestellt, um den Verschleiß auf ein Minimum zu verringern und die Bewegung der Gurtbaugruppe 68 um die Schaltvorrichtung 15 zu erleichtern. Als Alternative dazu können die Schienen 164 und 167 aus jedem reibungsarmen oder verschleißfesten Material hergestellt werden.
Unter Bezugnahme auf 12 können einzelne Hüllen 34, wenn die Hüllen auf der Schaltvorrichtung 15 verarbeitet und zum Stamm 4 zurückgeführt werden, im Verhältnis zum Mitnehmerhaken 72 in Vertikalrichtung verschoben worden sein. Daher werden alle Hüllen 34, die während des Verarbeitens in Vertikalrichtung verschoben worden sind, vor dem Herauslösen der Hüllen 34 aus der Schaltvorrichtung 15 erneut mit den Haken 72 ausgerichtet. Zu diesem Zweck werden an einer Vielzahl von Stellen längs der Schiene 164 einzelne Niederhaltemagneten 166 in die untere Zellenträgerschiene 164 eingebettet. Da sich die Gurtbaugruppe 68 auf eine Weise aus Bewegung und Verweilen um die Schaltvorrichtung 15 weiterschaltet, pausieren die Haken 72 an gleichbleibenden vorher festgelegten Positionen. Die Niederhaltemagneten 166 werden an diesen Stellen angeordnet. Wenn die Haken 72 während des Verweilabschnitts der Bewegung der Gurtbaugruppe 68 um die Schaltvorrichtung 15 anhalten, befinden sich die Batteriehüllen 34 unmittelbar über den Magneten 166. Das Magnetfeld der Magneten 166 wird so ausgelegt, daß es ausreicht, um eine einzelne Hülle 34 nach unten zu ziehen, so daß sie die Absatzfläche 165 der unteren Zellenträgerschiene 164 berührt.
Unter Bezugnahme auf 4 und 13 wird nun ein Ausgangsstellungssensor 112 oberhalb des Antriebskettenrads 50 der Antriebsbaugruppe 49 der Schaltvorrichtung 15 angebracht. Der Ausgangsstellungssensor 112 umfaßt eine Schlitzscheibe 114, die sich zusammen mit dem Antriebskettenrad 50 dreht. Die Schlitzscheibe 114 hat eine Vielzahl von radial ausgerichteten Schlitzen 115, mit einem Zwischenraum um dieselbe angeordnet, der dem radialen Zwischenraum der Haken um das Kettenrad 50 entspricht. Jeder der Schlitze 115 hat eine Vorderkante 113 und eine Hinterkante 117. Immer, wenn das Verarbeitungssystem 2 aus einem unbekannten Zustand erneut gestartet wird, wird jedes Element des Systems 2 auf eine bekannte „Ausgangsstellung" zurückgesetzt. Der Ausgangsstellungssensor 112 wird dadurch für diese Funktion verwendet, daß ein optischer Sensor 116 den durchgang der Hinterkante 117 eines der Schlitze 115 in der Scheibe 114 abfühlt, wodurch der Signalzustand des durch den Sensor 116 erzeugten optischen Signals unterbrochen wird. durch Abfühlen und Einstellen der Position des Schlitzrades 114 kann das System 2 die Schaltvorrichtung 15 auf eine bekannte Position zurücksetzen, in der die Haken 72 zu einer vorher festgelegten Position um die Schaltvorrichtung 15 bewegt werden. Als Alternative dazu könnte ein im Handel erhältlicher Drehwandler als Ausgangsstellungssensor zum nominellen Ausrichten des Fördergurts 68 verwendet werden.
UMSETZVORRICHTUNG
Unter Bezugnahme auf 14 und 16 wird nun eine Umsetzvorrichtung 8 zum Umsetzen der Batteriehüllen 34 von der Stamm-Fördereinrichtung 4 mit ununterbrochener Bewegung zu einer Verarbeitungsstation 14, um darauf verarbeitet zu werden, und zum Zurückführen der verarbeiteten Batteriehüllen 34 von der Verarbeitungsstation 14 zur Stamm-Fördereinrichtung 4 mit ununterbrochener Bewegung gezeigt. Außerdem leitet die Umsetzvorrichtung 8 die Bewegung der Batteriehüllen von der ununterbrochenen Bewegung des Stamms 4 zur indizierten Bewegung der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 über. Die Umsetzvorrichtung 8 schließt ein Antriebskettenrad 180 mit ununterbrochener Bewegung, das durch einen Servomotor 288 drehend angetrieben wird, und ein Antriebskettenrad 182 mit indizierter Bewegung in einer Linie mit dem Antriebskettenrad 180 mit ununterbrochener Bewegung ein. Die Antriebskettenräder 180 und 182 sind mit Zähnen oder Nasen versehene Kettenräder, die eine gezahnte Fördergurtbaugruppe 196 in Eingriff nehmen. Ein Schlitten 184 umfaßt eine fliegende Eingangsspannrolle 188 und eine fliegende Ausgangsspannrolle 190, die durch einen Gurtspannbalken 186 seitlich zueinander angeordnet oder als Alternative dazu durch eine Anordnung aus Drahtseil und Rillenscheibe auseinandergezogen werden, und wird auf halbem Weg zwischen den Kettenrädern 180 und 182 angeordnet. Der Gurtspannbalken 186 wird senkrecht zu einer Linie angeordnet, welche die Mittelpunkte der Kettenräder 180 und 182 verbindet, wodurch die Umsetzvorrichtung 8 in einer kreuzförmigen Konfiguration konfiguriert wird. Eine Kreisfördergurt-Baugruppe 196, die einen Endlosgurt 198 und eine Vielzahl von am Gurt 198 befestigten Haken 200 zum Mitnehmen von Batteriehüllen 34 umfaßt, verläuft um die Antriebskettenräder 180 und 182 und um die fliegenden Spannrollen 188 und 190. Der Gurtspannbalken 186 wirkt auf der Mittellinie des Gurts 198, um die auf eine lineare Schiene 174 und einen Schlittenblock 175 (17) ausgeübten Belastungskräfte zu verringern. Feststehende Spannrollen 194 werden in der Nähe der Überschneidung der zwei Achsen der Kreuzform angeordnet, wobei die Gurtbaugruppe 196 um die Innenseite der feststehenden Spannrollen 194 gedreht wird, wodurch die Gurtbaugruppe 196 so geleitet wird, daß sie einem Umfang der Kreuzform folgt.
Unter Bezugnahme auf 23 bis 25 umfaßt die Fördergurtbaugruppe 196 einen Zahnriemen 198, an dem in regelmäßigen Abständen eine Vielzahl von Haken 200 zum Mitnehmen von Batteriehüllen 34 um den Umfang der Umsetzvorrichtung 8 angeordnet werden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Gurt 198 bedeutend breiter als der auf der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 verwendete Gurt 70, und die Haken 200 werden auf eine andere Weise am Gurt 198 befestigt als die Haken 72 der Gurtbaugruppe 68. Der Haken 200 hat einen vertikalen Steg 246, der einen oberen Flansch 250 und einen unteren Flansch 252 in einem vertikal verteilten Verhältnis hält. Die Flansche 250 und 252 verlaufen von dem oberen bzw. dem unteren Ende des Stegs 246 in Horizontalrichtung. Jeder der Flansche 250 und 252 hat Paßstifte aus gehärtetem Stahl, die von den Außenkanten des Flanschs vorstehen, um zwischen denselben eine Aussparung 255 zu definieren, um eine Batteriehülle 34 zum Befördern um die Umsetzvorrichtung 8 aufzunehmen. Wie bei den Haken 72 haben die Haken 200 ebenfalls obere und untere, in einen Mittelabschnitt des oberen und des unteren Flanschs 250 bzw. 252 eingebettete, Magneten 256 und 258, um eine Batteriehülle 34 innerhalb der Aussparung 255 anzuziehen und zurückzuhalten. Eine vertikale Rippe 248 steht von der Rückseite des Stegs 246 vor und verläuft vom Oberteil des Stegs 246 zum Unterteil des Stegs 246. Die Rippe 248 ist der einzige Abschnitt des Hakens 200, der an den Gurt 198 anstößt, wodurch ein kleiner Freiraum zwischen dem Rest des Stegs 246 und dem Gurt 198 gelassen wird. Der Freiraum an den Enden des Hakens 200 ermöglicht, daß die Gurtbaugruppe 196 eine Innendrehung um die feststehenden Spannrollen 194 vornimmt. Die Haken 200 werden auf einem Zahn 244 des Gurts 198 zentriert und werden entsprechend dem Zwischenraum der Haken 72 auf der Schaltvorrichtungsgurtbaugruppe 68 benachbart mit Zwischenraum angeordnet. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Haken 200 mit Gewinde-Befestigungselementen 260 am Gurt 198 befestigt, wobei die Gewindegänge der Befestigungselemente 260 die Rippe 248 und den Steg 246 in Eingriff nehmen. Die Verwendung von Gewinde-Befestigungselementen ermöglicht das schnelle Ersetzen von Haken 200, ohne das Abnehmen der Gurtbaugruppe 196 von der Umsetzvorrichtung 8 zu erfordern. Alternative Mittel zum Festklemmen der Haken 200 am Gurt 198 sind jedoch möglich und liegen im Rahmen der Gurtbaugruppe 196.
Unter Bezugnahme auf 15, 17 und 18 und 20 umfaßt nun der Tänzerschlitten 184 eine lineare Schiene 174, die an einer Unterseite der Schiene 174 befestigte Grundplatten 173 zum Anbringen an einer Trägerbasis 172 hat. Die lineare Schiene 174 ist eine längliche Schiene, die, wie es in 20 gezeigt wird, ein Sanduhrprofil hat. Ein Gurtspannbalken 186 hat an jedem Ende einen daran befestigten Spannrollenträger 176 und bildet ein Sammelelement. Der Spannrollenträger 176 an einem Eingangsende des Schlittens 184 trägt eine drehbare fliegende Eingangsspannrolle 188 und eine Endplatte 189 an einem äußeren Ende derselben. Ähnlich trägt ein Spannrollenträger 176 an einem Ausgangsende des Schlittens 184 eine drehbare fliegende Ausgangsspannrolle 190 und eine Endplatte 191 an einem äußeren Ende derselben. Die Spannrollenträger werden an Schlittenblocks 175 angebracht. Die Schlittenblocks 175 haben ein inneres lineares, umlaufendes Kugellager, um sich mit minimaler Reibung längs der Schiene 174 zu verschieben. Um die richtige Spannung der Gurtbaugruppe 196 zu erreichen, wird der Gurtspannbalken 186 an jedem Ende desselben mit einstellbaren Verbindungsgliedern 187 versehen, um den Abstand zwischen den fliegenden Spannrollen 188 und 190 zu vergrößern oder zu verkleinern. Jede der fliegenden Spannrollen 188 und 190 hat eine Aussparung 192 um ihren Umfang, um den Freiraum der Köpfe der Befestigungselemente 260 zu ermöglichen, welche die Haken 200 am Gurt 198 halten. Die Endplatten 189 und 191 werden am Ende der fliegenden Spannrollen 188 und 190 angeordnet und mit Zwischenraum zum Umfang der Spannrolle angeordnet, um den durchgang der Gurtbaugruppe 196 um dieselbe zu ermöglichen, wenn die Gurtbaugruppe die Batteriehüllen 34 befördert. Die Endplatten 189 und 191 befinden sich ausreichend dicht an den Spannrollen 188 und 190, um zu verhindern, daß die Zentrifugalkraft die Batteriehüllen 34 von den Haken 200 löst, wenn die Gurtbaugruppe 196 den Umfang der Umsetzvorrichtung 8 durchläuft.
21 illustriert das Antriebskettenrad 182 mit indizierter Bewegung in einem teilweisen Schnitt (wobei das Antriebskettenrad 180 mit ununterbrochener Bewegung ähnlich aufgebaut und konfiguriert wird). Das Antriebskettenrad 182 wird mit Zähnen versehen, um die Zähne 144 der Gurtbaugruppe 196 in Eingriff zu nehmen. Das Kettenrad 182 hat eine Aussparung 218 um den Mittelteil seines Umfangs, um die Köpfe der Befestigungselemente 260 freizuhalten, welche die Haken 200 am Gurt 198 befestigen. Das Kettenrad 182 wird mit einer Kompressionsmuffe 216 an einer Welle 221 angebracht, um zu sichern, daß das Kettenrad 182 an der Welle 221 zentriert und sicher befestigt wird. Jeder Schlupf des Kettenrads 182 auf der Welle 221 wird zu einer Fehlausrichtung des Verarbeitungssystems 2 führen, was ein Abschalten des Systems erfordert, um die Koordination zwischen den die Batteriehüllen 34 mitnehmenden Elementen erneut einzustellen. Die Welle 221 wird durch eine Spindelbaugruppe 220 getragen und in derselben gelagert. Die Spindelbaugruppe 220 ist bedeutend breiter als die Welle 221, um eine starre Stütze der Welle 221 in einer vertikalen Ausrichtung zu gewährleisten. Die Welle 221 erstreckt sich vom Unterteil der Spindelbaugruppe 220 und hat eine an derselben befestigte gezahnte Rillenscheibe (nicht gezeigt) zum Antreiben des Kettenrads 182. Ein Umlenkplattenträger 224 wird am Oberteil der Spindelbaugruppe 220 befestigt und hat in Löcher um seinen Umfang eingesetzte Paßstifte 226. Eine oder mehrere Umlenkplatten 225 werden am Umlenkplattenträger 224 befestigt und dienen zum Führen und Halten der Batteriehüllen 34 in den Haken 200, wenn sie um den Umfang des Antriebskettenrads 182 laufen.
22 zeigt die feststehende Spannrolle 194, verbunden mit einer Welle 234, die in einem Spannrollenträger 232 gelagert wird. Der Spannrollenträger 232 hat am Unterabschnitt desselben eine Montagebasis 236, um das Anbringen der feststehenden Spannrolle an dem Traggerüst oder der Plattform 28 zu erleichtern. Da die feststehenden Spannrollen 194 von der Gurtbaugruppe 196 verwendet werden, um eine Innendrehung um den Umfang der Umsetzvorrichtung 8 auszuführen, zeigen der Haken 200 und die Batteriehülle 34 zur feststehenden Spannrolle. Jede feststehende Spannrolle 194 hat dann eine Aussparung um den Mittelabschnitt ihres Umfangs, so daß sich die Spannrolle 194 nicht auf eine Weise mit den Haken 200 oder den Batteriehüllen 34 überschneidet, die dazu führen würde, daß die Gurtbaugruppe 196 die Spannrolle 194 nicht in Eingriff nimmt. Der Kontakt der Gurtbaugruppe 196 an der Spannrolle 194 garantiert, daß sich die Gurtbaugruppe 196 nicht in der Länge verändert, wenn ein oder mehrere Haken 200 keine Batteriehülle 34 mitnehmen.
Unter Bezugnahme auf 19 hat nun die Umsetzvorrichtung 8 eine derselben zugeordnete Vielzahl von Sensoren und Schaltern, um den Betrieb des Verarbeitungssystems 2 zu regeln. An den jeweiligen Eingangs- und Ausgangsenden der Schiene 174 werden ein Eingangsgrenzschalter 201 und ein Ausgangsgrenzschalter 202 angebracht. Ein Endblock 177 wird so am Ende jedes Spannrollenträgers 176 befestigt, daß der Endblock 177, falls die Umsetzvorrichtung 8 in einen übermäßig eingangslastigen Zustand (Tänzerschlitten 184 mit den zu verarbeitenden Batteriehüllen 34 nach links verschoben) oder in einen übermäßig ausgangslastigen Zustand (Tänzerschlitten 184 mit den verarbeiteten Batteriehüllen 34 nach rechts verschoben) getrieben würde, den zugeordneten Grenzschalter 201 oder 202 betätigen würde, was bewirken würde, daß das System 2 abgeschaltet wird, und das erneute Ausrichten der Elemente des Verarbeitungssystems 2 erfordern würde. Die Grenzschalter 201 und 202 sind die Notabschaltung für das System 2, um eine Beschädigung des Verarbeitungssystems 2 zu verhindern. Es werden Eingangs- und Ausgangsendlagensensoren angeordnet, um die programmierten Bewegungsgrenzen des Tänzerschlittens 184 optisch abzufühlen und um das Verarbeitungssystem 2 abzuschalten, falls die Grenzen durchbrochen werden sollten. Die Umsetzvorrichtung 8 hat ebenfalls einen Ausgangsstellungssensor, um das richtige Zurücksetzen des Schlittens 184 in seine Ausgangsposition abzufühlen, wenn das Verarbeitungssystem 2 vorbereitet wird. Schließlich werden ein Index-Einschaltsensor 206 und ein Index-Abschaltsensor 212 längs der Schiene 174 angeordnet, um die maximale gewünschte Arbeitsbewegung des Schlittens 184 abzufühlen und um daher folglich wiederum den indizierenden Antrieb abzuschalten, wenn die Umsetzvorrichtung 8 ausgangslastig wird, und um den indizierenden Antrieb einzuschalten, wenn die Umsetzvorrichtung 8 eingangslastig wird.
FÖRDEREINRICHTUNG MIT UNUNTERBROCHENER BEWEGUNG
Unter Bezugnahme auf 26 bis 29 umfaßt der Stamm 4 typischerweise eine oder mehrere Fördereinrichtungen 18 und 20 mit ununterbrochener Bewegung, um die Fertigungsartikel, wie beispielsweise die Batteriehüllen 34, von einer Zweig-Verarbeitungsstation 16 zu einer nachfolgenden Zweig-Verarbeitungsstation 16 zu befördern und fortzufahren, bis alle gewünschten Verarbeitungsschritte ausgeführt worden sind.
Jede Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung, wie beispielsweise die Fördereinrichtung 18, ist im Aufbau der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 ähnlich. Die Fördereinrichtung 18 mit ununterbrochener Bewegung umfaßt ein Mittelgerüst 270 aus dem gleichen stranggepreßten Schlitzträger wie das Gerüst 40 der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15. Das Gerüst 270 hat einer erste, an dem einen Ende des Gerüsts 270 befestigte, Spannrollenbaugruppe 272 und eine zweite, an einem gegenüberliegenden Ende des Gerüsts 270 befestigte, Spannrollenbaugruppe 274. Eine erste Spannscheibenbaugruppe 276 wird am Oberteil des Gerüsts 270 in der Nähe der ersten Spannrollenbaugruppe 272 angebracht, und eine spiegelbildliche zweite Spannscheibenbaugruppe 278 wird am Oberteil des Gerüsts 270 in der Nähe der zweiten Spannrollenbaugruppe 274 angebracht. Eine Fördergurtbaugruppe 279, die einen gezahnten Endlosgurt 292 und Haken 72 umfaßt, verläuft um die Fördereinrichtung 18 mit ununterbrochener Bewegung, um die Batteriehüllen 34 in nur einer Richtung zu befördern. Die Fördergurtbaugruppe 279 verwendet die gleiche Zahnriemenkonstruktion wie der bei der Gurtbaugruppe 68 verwendete Gurt 70 und verwendet ebenfalls die gleichen Haken 72, die am Gurt 292 auf die gleiche Weise mit einem durch hintere Flansche 128 und 130 des Hakens 72 und durch einzelne Zähne des Gurts verlaufenden Stift befestigt werden.
Sowohl die Spannrollenbaugruppe 272 als auch die Spannrollenbaugruppe 274 umfaßt einen Träger 283, an dem eine Spindel 284 befestigt wird. Die Spindeln 284 werden an einem Gerüst oder einer Plattform 28 (1) angebracht und tragen die Fördereinrichtung 18 mit ununterbrochener Bewegung zwischen denselben. Die Spindel 284 hat eine Welle 285, die an einem Oberteil und einem Unterteil der Spindelbaugruppe 284 gelagert wird und sich weiter oberhalb und unterhalb der Spindelbaugruppe 284 erstreckt. Eine erste gezahnte Rillenscheibe 280 wird am oberen Ende der Welle 285 an der ersten Spannrollenbaugruppe 272 befestigt, und eine zweite gezahnte Rillenscheibe 282 wird am oberen Ende der Welle 285 an der zweiten Spannrollenbaugruppe 274 befestigt.
Unter Bezugnahme auf 29 wird die Fördereinrichtung 18 mit ununterbrochener Bewegung im Querschnitt gezeigt. Eine erste Spannscheibenbaugruppe 276 wird am Oberteil des Gerüsts 270 verbolzt. Ein Spannvorrichtungsträger 294 erstreckt sich vom Gerüst 270 nach rechts, und eine horizontale Spannrillenscheibe 296 hängt an demselben. Wie es in 29 gezeigt wird, kehrt die Fördergurtbaugruppe 179 vom gegenüberliegenden Ende der Fördereinrichtung 18 zur Spannrollenbaugruppe 274 zurück, ohne Batteriehüllen 34 mitzunehmen. Da der Rückkehrabschnitt der Gurtbaugruppe 279 keine Batteriehüllen 34 mitnimmt und im Ergebnis seiner ununterbrochenen Bewegung keine durch Starten und Stoppen verursachten Vibrationen erfährt, erfordert die Gurtbaugruppe 279 jenseits der Spannrollen-Rillenscheibenbaugruppen 276 und 278 keine Stütze. Die linke Seite der Fördereinrichtung 18 wird verwendet, um die Batteriehüllen 34 von einer Verarbeitungsstation zur anderen zu befördern, und erfordert daher eine Stütze ähnlich der an den beiden Seiten von Endloszufuhr-Schaltvorrichtungen, wie beispielsweise der Schaltvorrichtung 15, bereitgestellten Stütze. Eine Stützschiene 302 wird an einem oberen Abschnitt des Gerüsts 270 an einem oberen Schlitz 298 im Gerüst 270 befestigt. Eine unverlierbare Mutter 300 wird für einen Eingriff durch eine Schraube 304 im Schlitz 298 gehalten, um die Hakenstützschiene am Gerüst 270 zu befestigen. Ein Trägerblock 306 wird an einem unteren Schlitz auf eine ähnliche Weise wie die Stützschiene 302 am Gerüst 270 befestigt. Eine untere Zellenträgerschiene 308 wird an der oberen Fläche des Trägerblocks 306 befestigt. Der Haken 72 der Gurtbaugruppe 279 bewegt sich längs einer oberen Fläche der Trägerschiene 308, während sich die Batteriehüllen 34 längs eines Absatzes 310 an einem äußeren Ende einer Trägerschiene 310 bewegen. Eine Vielzahl von seitlichen Schienenträgern 312 wird längs des Trägerblocks 306 befestigt, um eine seitliche Schiene 314 zu tragen.
Die seitliche Schiene 314 wird so angeordnet, daß sie die Batteriehüllen 34 unverlierbar in den Haken 72 hält, wenn die Batteriehüllen von dem einen Ende der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung zum anderen Ende befördert werden. Wie bei der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 werden die Stützschiene 302, die untere Zellenträgerschiene 308 und die seitliche Schiene 314 aus einem selbstschmierenden Material, wie beispielsweise ölimprägniertem Nylon, oder einem anderen reibungsarmen oder verschleißfesten Material gefertigt.
KUPPLUNG
Wie es in 2 illustriert wird, wird zwischen jeweils benachbarten Fördereinrichtungen 18 und 20 mit ununterbrochener Bewegung, Umsetzvorrichtungen 8 und Endloszufuhr-Schaltvorrichtungen 7, 15 und 17 eine Kupplung angeordnet. Jede Kupplung 32 führt eine Umsetzfunktion zwischen diesen benachbarten Elementen aus. Zum Beispiel wird eine Kupplung 32 die Batteriehüllen aus der Eingangsseite der Umsetzvorrichtung 8 herauslösen und sie zum Verarbeiten der Eingangsseite der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 zuführen. Nach dem Verarbeiten der Hüllen 34 auf der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 löst eine zweite Kupplung 32 die verarbeiteten Hüllen 34 aus der Ausgangsseite der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 heraus und führt sie der Ausgangsseite der Umsetzvorrichtung 8 zu. Ähnlich werden Kupplungen 32 verwendet, um die Hüllen 34 zwischen den Fördereinrichtungen 18 mit ununterbrochener Bewegung und der Umsetzvorrichtung 8 umzusetzen. Die Kupplungen 32 sind die Verbindungsglieder zwischen den verschiedenen Beförderungs- und Verarbeitungselementen des Systems 2 und ermöglichen, daß diese Elemente in einer unendlichen Zahl von Anordnungen kombiniert werden, während die Fähigkeit eines kontinuierlichen und ununterbrochenen Flusses von Fertigungsartikeln durch das gesamte System 2 aufrechterhalten wird.
Unter Bezugnahme auf 30 bis 32 umfaßt eine Kupplung 32 eine Spindelbaugruppe 320, die zum Anbringen an einem Gerüst oder einer Plattform, wie beispielsweise der Plattform 28 (1), einen Montageflansch 322 hat, der sich von denselben nach außen erstreckt. Der Montageflansch 322 hat eine Vielzahl von Löchern 324 um denselben, um ein Befestigen der Spindelbaugruppe 320 an der Plattform 28 zu erleichtern. Eine drehbare Welle 326 verläuft in Vertikalrichtung durch die Spindelbaugruppe 320 und wird an einem oberen Ende der Spindelbaugruppe 320 in einem oberen Lager 321 und an einem unteren Ende der Spindelbaugruppe 320 in einem Lager 327 gelagert. Die Welle 326 erstreckt sich unterhalb der Spindelbaugruppe 320 und hat eine oder zwei an derselben angebrachte gezahnte Rillenscheiben 328. Die Welle 326 erstreckt sich ebenfalls oberhalb der Spindelbaugruppe 320 und hat an ihrem oberen Ende eine an derselben angebrachte Drehscheibenbaugruppe 330. Die Drehscheibenbaugruppe 330 hat eine Drehscheibe 332, die aus einem spritzbaren Harz geformt oder maschinell aus Kunststoff, Metall oder Keramik hergestellt werden kann und so geformt wird, daß das Gewicht und die Rotationsträgheit auf ein Minimum verringert werden.
Wie es in 32 und 33 gezeigt wird, ist die Drehscheibenbaugruppe 330 allgemein kreisförmig und hat eine Vielzahl von Taschen 350, definiert durch einen Umfang 351 der Drehscheibe 332. Jede Tasche 350 wird zum Aufnehmen eines Abschnitts einer Batteriehülle 34 geformt und hat einen oberen Magneten 352 und einem unteren Magneten 354, eingebettet innerhalb desjenigen Abschnitts des Drehscheibenumfangs 351, der die Tasche 350 definiert, um die Batteriehülle 34 in derselben einzufangen und zu halten.
Unter Bezugnahme auf 31 wird nun ein Mittelsteg 333 der Drehscheibe 332 zwischen einer Unterlegscheibe 334 und einer Nabe 336 eingefangen und wird durch Schrauben 344 an der Unterlegscheibe 334 und der Nabe 336 befestigt. Die Drehscheibenbaugruppe 330 wird ebenso über die Welle 326 geschoben wie eine Kegelverschluß-Rohrverschraubung 338, die durch einen Innendurchmesser der Unterlegscheibe 334 und der Nabe 336 aufgenommen wird. Die Kegelverschluß-Rohrverschraubung 338 hat einen oberen verjüngten Einsatz 340 und einen unteren verjüngten Einsatz 342, die zwischen einem inneren, über die Welle 326 geschobenen, abgeschrägten Ring 346 und einem äußeren, am Innendurchmesser der Nabe 336 anliegenden, abgeschrägten Ring 348 aufgenommen werden. Eine Vielzahl von mit engem Zwischenraum angeordneten Schrauben 339 verläuft auf eine solche Weise durch die Rohrverschraubung 338, daß der obere verjüngte Einsatz 340 und der untere verjüngte Einsatz 342 zueinander hin gezogen werden. Wenn die Einsätze 340 und 342 durch die Schrauben 339 zusammengezogen werden, drücken die verjüngten Flächen der Einsätze 340 und 342 den inneren Ring 346 gegen die Welle 326 zusammen und dehnen den äußeren Ring 348 gegen den Innendurchmesser der Nabe 336 aus, wodurch die Drehscheibenbaugruppe 330 an der Welle 326 befestigt wird.
Ein Umlenkplattenträger 360 wird an einem Oberteil der Spindelbaugruppe 320 befestigt. Der Umlenkplattenträger 360 hat eine oder mehrere auf demselben angebrachte Umlenkplatten 356 und 358. Wie es in der Schnittansicht von 31 gezeigt wird, wird die Umlenkplatte 356 durch ein Gewinde-Befestigungselement, wie beispielsweise eine Schraube 364, am Umlenkplattenträger 360 befestigt. Die Umlenkplatten 356 und 358 werden sorgfältig im Verhältnis zur Drehscheibenbaugruppe 330 positioniert, so daß sich die Batteriehüllen 34 innerhalb der Umlenkplatten 356 und 358 frei drehen können, die dennoch ausreichend dicht stehen, um zu verhindern, daß die Batteriehüllen 34 verschoben oder aus den Taschen 350 in der Drehscheibe 332 gelöst werden. Zu diesem Zweck haben die Umlenkplatten, wie beispielsweise die Umlenkplatte 358, wie sie im Schnitt gezeigt wird, eine Nut 359 in einer unteren Fläche, in der Paßstifte 362 zum genauen radialen Positionieren der Umlenkplatten 358 auf dem Umlenkplattenträger 360 eng aufgenommen werden. Die Umlenkplatten 356 und 358 schließen obere und untere Flansche ein, um jede Hülle 34 in einer gewünschten vertikalen Position im Verhältnis zur Drehscheibe 332 zu halten.
ANTRIEBSANORDNUNG
Unter Bezugnahme auf 34 und 35 werden nun in 35 die oberen Anordnungen von Rillenscheibe und Antriebskettenrad illustriert. Eine Gruppe 370 mit ununterbrochener Bewegung, deren Bewegung eine koordinierte Geschwindigkeit zum richtigen Überschneiden und Umsetzen der Batteriehüllen 34 in Verbindung mit dem Stamm 4 erfordert, schließt das erste Spannkettenrad 280 eine Aufnahmefördereinrichtung 20 mit ununterbrochener Bewegung, das Antriebskettenrad 180 mit ununterbrochener Bewegung der Umsetzvorrichtung 8 und eine Kupplung 32 ein, um die Hüllen 34 vom Kettenrad 180 zum Kettenrad 280 umzusetzen. Auf die gleiche Weise wird eine zweite Kupplung 32 zwischen das Antriebskettenrad 180 mit einer ununterbrochenen Bewegung der Umsetzvorrichtung und das zweite Spannkettenrad 282 der Fördereinrichtung 18 mit ununterbrochener Bewegung geschaltet. Eine zweite Gruppe von Kupplungen und Kettenrädern, die Gruppe 372 mit indizierter Bewegung, erfordert ebenfalls einen koordinierten Antrieb und schließt eine Kupplung 32 zum Herauslösen der Batteriehüllen 34 aus dem Antriebskettenrad 182 mit indizierter Bewegung der Umsetzvorrichtung 8 und Umsetzen der Hüllen 34 zur Eingangsseite des Antriebskettenrads 50 der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 ein. Eine zweite Kupplung 32 löst die Batteriehüllen 34 aus der Ausgangsseite des Antriebskettenrads 50 heraus und führt die Hüllen 34 dem Antriebsrad 182 mit indizierter Bewegung der Umsetzvorrichtung 8 zu.
Unter Bezugnahme auf 35 wird die Antriebsgruppe 370 durch einen Servomotor 288 von der Umsetzvorrichtung 8 angetrieben. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nimmt ein doppelseitiger gezahnter Antriebsgurt 378 eine Antriebsscheibe 374 der Umsetzvorrichtung 8 in Eingriff, um den Kupplungen 32 über deren Antriebsscheiben 328 die gewünschte Drehbewegung und den gezahnten Rillenscheiben 280 und 282 für die ununterbrochene Bewegung der Fördereinrichtungen 20 bzw. 18 mit ununterbrochener Bewegung über deren jeweilige Spannscheiben 286 und 290 die Drehbewegung bereitzustellen. Eine richtige Spannung des Gurts 378 wird durch eine Gurtspannvorrichtung 376 gewährleistet. durch ein Verbinden der Spannscheibe 290 der Fördereinrichtung 18 mit ununterbrochener Bewegung mit der Spannscheibe 286 der Fördereinrichtung 20 mit ununterbrochener Bewegung wird die Geschwindigkeit des Stamms 4 koordiniert und bleibt von dem einen Ende des Verarbeitungssystems 2 zu dem anderen Ende wesentlich konstant.
Die gewünschte Drehbewegung für die Gruppe 372 mit indizierter Bewegung wird durch den Servomotor 54 bereitgestellt, der das Antriebskettenrad 50 und die Antriebsscheibe 52 der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 antreibt. Die Antriebsscheibe 52 wird mit der Rillenscheibe 328 der Kupplungen 32 und mit der Antriebsscheibe 380 mit indizierter Bewegung verbunden, die wiederum das Antriebskettenrad 182 mit Indexbewegung der Umsetzvorrichtung 8 antreibt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird bei dieser Gruppe ebenfalls ein doppelseitiger Zahnriemen 386 in Verbindung mit einer Spannrolle 384 und einer Spannvorrichtung 382 verwendet, um die richtige Spannung des Gurts 386 zu gewährleisten. Es könnte jedoch ebenfalls ein Antriebssystem aus ineinandergreifenden Zahnrädern verwendet werden, um der Antriebsgruppe 370 und der Gruppe 372 mit indizierter Bewegung die gewünschte Drehbewegung zu verleihen.
BETRIEB
36 illustriert den Betrieb der Verfahrensstation 14 in Bezug auf die Beförderung der zum Verarbeiten auf der Verfahrensstation 14 aus dem Stamm 4 entnommenen und zum Stamm 4 zurückgeführten Batteriehüllen 34. Wie es in 1 gezeigt wird, umfaßt der Stamm 4 allgemein eine Vielzahl von Fördereinrichtungen mit ununterbrochener Bewegung, angeordnet in einer Konfiguration Ende an Ende, wie beispielsweise die Fördereinrichtungen 18 und 20, wobei die Verfahrensstationen an den Enden der einzelnen Fördereinrichtungen mit ununterbrochener Bewegung angeordnet werden. Die Verfahrensstation 14, wie sie in 37 in einer relativen Arbeitsposition im Verhältnis zum Stamm 4 gezeigt wird, ist typisch für die Schnittstelle der Verfahrensstation zum Stamm und illustriert das bevorzugte Ausführungsbeispiel in Bezug auf die Verarbeitung der Batteriehüllen 34. Es ist jedoch eine unendliche Zahl von Anordnungen der Komponenten möglich.
Gurtbaugruppen, wie beispielsweise die Gurtbaugruppe 279 der Fördereinrichtungen 18 und 20 mit ununterbrochener Bewegung, die Gurtbaugruppe 196 der Umsetzvorrichtung 8 und die Gurtbaugruppe 68 der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15, schreiten alle im Uhrzeigersinn um ihre jeweiligen Gerüste voran. Alle Kupplungen 32 drehen sich entgegen dem Uhrzeigersinn. Jedoch können die entsprechenden Bewegungsrichtungen umgekehrt werden, wobei sich die Kupplungen 32 in einer Richtung entgegengesetzt zu den Gurten drehen.
Die Fördergurtbaugruppe 279 der Fördereinrichtung 18 mit ununterbrochener Bewegung befördert die Batteriehüllen 34 längs des Richtungspfeils 411. Jede Batteriehülle 34 wird durch einen Haken 72 der Gurtbaugruppe 279 gehalten. Wenn die Hüllen 34 um das Spannkettenrad 282 voranschreiten, werden sie zu einer ersten Eingangskupplung 390 umgesetzt und rücken auf unverlierbare Weise entgegen dem Uhrzeigersinn um dasselbe vor, wie es durch den Richtungspfeil 412 angezeigt wird. Die erste Eingangskupplung 390 grenzt ebenfalls an das Antriebskettenrad 180 mit ununterbrochener Bewegung der Umsetzvorrichtung 8, und die Hüllen 34 werden von der Kupplung 390 zu den einzelnen Haken 200 der Gurtbaugruppe 196 auf der Umsetzvorrichtung 8 umgesetzt. Der Umsetzpunkt der Hüllen 34 befindet sich am Berührungspunkt der Kupplung 390 und der Kettenräder 282 und 180. Alle Umsetzungen der Hüllen 34 im gesamten System 2 geschehen auf eine ähnliche Weise.
Wie zuvor erörtert wurde, teilt der Schlitten 184 mit der fliegenden Eingansspannrolle 188 und der fliegenden Ausgangsspannrolle 190 an seinen jeweiligen Enden die Umsetzvorrichtung 8 in eine Seite mit ununterbrochener Bewegung, angrenzend an den Stamm 4, und eine Seite mit indizierter Bewegung, angrenzend an die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15. Die Hüllen 34 schreiten entsprechend den Richtungspfeilen 413 und 414 auf eine ununterbrochene Bewegungsweise längs der Umsetzvorrichtung 8 voran. Wenn die Hüllen 34 um die fliegende Eingangsspannrolle 188 voranschreiten, wird ihre Bewegung längs der Richtungspfeile 415 und 416 in eine indizierte Bewegung umgeformt. Die indizierte Bewegung umfaßt abwechselnde Zeiträume einer Translation der Gurtbaugruppe 196 mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als die Geschwindigkeit der ununterbrochenen Bewegung des Stamms 4, und Zeiträume des Verweilens, in denen die Bewegung der Hüllen 34 angehalten wird.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Durchschnittsgeschwindigkeit der indizierten Bewegung geringfügig größer als die Geschwindigkeit der ununterbrochenen Bewegung des Stamms 4. Die Translationskomponente längs der indizierten Seite der Umsetzvorrichtung 8 wird durch die Zahl der gleichzeitig auf der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 verarbeiteten Hüllen bestimmt. Falls folglich sechs Batteriehüllen 34 gleichzeitig verarbeitet werden, wie es durch die Verarbeitungsstation 14 in 1 gezeigt wird, umfaßt die Translationskomponente der indizierten Bewegung ein schrittweises Vorschieben der Position der Gurtbaugruppe 196 um eine Entfernung, die der sechsfachen Entfernung zwischen benachbarten Haken 200 entspricht. Die Verweilkomponente der indizierten Bewegung entspricht der zum Ausführen der erforderlichen Verarbeitung der Hüllen 34 durch die Verfahrensmodule 12 auf der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 erforderlichen Zeit. Folglich wird die ununterbrochene Bewegung der Gurtbaugruppe 196 längs der Richtungspfeile 413 und 414 die Translationsbewegung des Tänzerschlittens 184 nach links, zu einer eingangslastigen Position 398 der Umsetzvorrichtung 8, bewirken.
Gleichzeitig bewirkt die indizierte Bewegung längs der Richtungspfeile 415 und 416 eine schrittweise Translationsbewegungen des Tänzerschlittens 184 nach rechts, zu einer ausgangslastigen Position 400 hin. Die ununterbrochene Bewegung längs der Richtungspfeile 413 und 414 während der Verweilkomponente der indizierten Bewegung führt den Schlitten 184 zu einer eingangslastigen Position 398 hin zurück. Da die Durchschnittsgeschwindigkeit der indizierten Bewegung längs der Richtungspfeile 415 und 416 geringfügig schneller ist als die Geschwindigkeit der ununterbrochenen Bewegung des Stamms 4, bewirkt jeder Zyklus von indizierter Bewegung und Verweilen, daß der Tänzerschlitten 184 über einen Zeitraum von indizierten Bewegungszyklen langsam zur ausgangslastigen Position 400 wandert. Nachdem der Tänzerschlitten 184 die ausgangslastige Position 400 erreicht, wird die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 durch die Verfahrensstationsregeleinrichtung 616 zeitweilig abgeschaltet, wodurch ermöglicht wird, daß die ununterbrochene Bewegung des Antriebskettenrads 180 die Umsetzvorrichtung 8 zur eingangslastigen Position 398 zurücksetzt. Nachdem die Umsetzvorrichtung 8 zur eingangslastigen Position 398 zurückgesetzt ist, wird die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 wieder eingeschaltet, um die indizierte Verarbeitung der Hüllen 34 wiederaufzunehmen. Die oszillierende Bewegung des Tänzerschlittens 184 und sein Zurücksetzen von der ausgangslastigen Position 400 zur eingangslastigen Position 398 wird in 67 graphisch als eine Funktion der Zeit illustriert und wird außerdem weiter unten in Bezug auf das Regelungssystem erörtert.
Wenn die Hüllen 34 längs des Richtungspfeils 416 und um das Antriebskettenrad 182 mit indizierter Bewegung voranschreiten, wird jede Hülle 34 durch eine zweite Eingangskupplung 392 eingefangen und schreitet in einer Richtung 417 entgegen dem Uhrzeigersinn voran und wird danach wiederum durch die Haken 72 der Gurtbaugruppe 68 auf der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 eingefangen. Die Hüllen 34 schreiten, wie es durch den Richtungspfeil 418 gezeigt wird, längs der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 voran und werden während des Verweilzeitraums der Weiterschalt-Verweil-Bewegung der Gurtbaugruppe 68 durch ein oder mehrere Verfahrensmodule (nicht gezeigt) verarbeitet. Nach dem Verarbeiten schreiten die Hüllen 34 in der gleichen indizierten Bewegungsweise zum Rückführen zum Stamm 4 um das Spannkettenrad 60 und längs des Richtungspfeils 419 fort. Nach dem Erreichen des Antriebskettenrads 50 werden die verarbeiteten Hüllen 34 zu einer ersten Ausgangskupplung 394 weitergereicht und schreiten entgegen dem Uhrzeigersinn, wie es durch den Richtungspfeil 420 angezeigt wird, um dieselbe herum fort.
Die erste Ausgangskupplung 394 setzt die Hüllen 34 zu den einzelnen Haken 200 der Gurtbaugruppe 196 auf der Umsetzvorrichtung 8 auf der rechten oder Ausgangsseite der Umsetzvorrichtung 8 um. Die Hüllen 34 schreiten weiter auf eine indizierte Weise von Bewegung und Verweilen längs der Richtungspfeile 421 und 422 zur fliegenden Ausgangsspannrolle 190 fort. Nach dem Umrunden der fliegenden Ausgangsspannrolle 190 gehen die Hüllen 34 zu einer ununterbrochenen Bewegung über und schreiten entsprechend den Richtungspfeilen 423 und 424 fort. Nach dem Erreichen des Antriebskettenrads 180 mit ununterbrochener Bewegung fängt eine zweite Ausgangskupplung 396 die einzelnen Hüllen 34 ein und befördert sie entgegen dem Uhrzeigersinn entsprechend dem Richtungspfeil 425, woraufhin die Hüllen 34 am Antriebskettenrad 280 der Fördereinrichtung 20 mit ununterbrochener Bewegung an die einzelnen Haken 72 weitergereicht werden. Danach schreiten die Hüllen 34 auf eine ununterbrochene Bewegungsweise längs des Richtungspfeils 426 fort, um zu einer oder mehreren zusätzlichen Verfahrensstationen befördert zu werden. Alle Umsetzungen der Batteriehüllen 34 werden an den Berührungspunkten der Drehscheiben 332 und der sich anschließenden Gurtbaugruppen ausgeführt.
Unter Bezugnahme auf 37 bis 41 wird nun eine Vielzahl von Umlenkplatten 428 um den Umfang derjenigen Bereiche angeordnet, in denen die Hüllen 34 auf eine bogenförmige Weise befördert werden. Die Umlenkplatten 428 dienen dazu, die Hüllen 34 innerhalb der Mitnehmerhaken 72 oder 200 und innerhalb der Taschen 350 der Kupplungen 32 zu halten. Auf diese Weise dienen die Umlenkplatten 428 dazu, zu verhindern, daß sich die Hüllen 34 im Ergebnis der den Hüllen 34 um die Kupplungen 32 oder die Endkettenräder der Fördereinrichtungen 18 und 20 mit ununterbrochener Bewegung, der Umsetzvorrichtung 8 oder der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 verliehenen Zentrifugalkraft von den Magneten lösen.
In zweiter Linie dienen die Umlenkplatten 428 auch dazu, zu sichern, daß die Hüllen 34 richtig von einem Haken 72 oder 200 zu einer Kupplung 32 oder umgekehrt weitergereicht werden. Um die Umlenkplatten 428 richtig längs der Bahn der Hüllen 34 anzuordnen, werden Umlenkplattenträger, wie beispielsweise der Umlenkplattenträger 360, an einem oberen Ende der Spindelbaugruppen, wie beispielsweise der Spindelbaugruppe 32 in 31, angebracht. Jedes feststehende Antriebs- und Spannkettenrad und jede Kupplung, die am Umsetzen der Batteriehüllen 34 beteiligt ist, hat wenigstens eine Umlenkplatte und einen derselben zugeordneten Umlenkplattenträger.
Die Umlenkplattenträger bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel haben vier grundlegende Konfigurationen. Ein D-förmiger Umlenkplattenträger 430 wird am Oberteil der Spindelbaugruppe angebracht, die den Antriebs- und Spannkettenrädern der Fördereinrichtungen 18 und 20 mit ununterbrochener Bewegung und der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 zugeordnet wird. Der Umlenkplattenträger 430 hat ein bogenförmiges Ende und ein lineares Ende, wobei das lineare Ende zum Mittelgerüst, wie beispielsweise dem Gerüst 40 der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15, hin ausgerichtet wird und das bogenförmige Ende koaxial mit der Kettenradwelle ist und vom äußeren Ende des Kettenrads weg ausgerichtet wird. Die restlichen Umlenkplattenträger können kreisförmig sein, wie beispielsweise der Umlenkplattenträger 436, können einen bogenförmigen Ausschnitt in ihrem Umfang, wie beispielsweise der Umlenkplattenträger 432, oder zwei bogenförmige Ausschnitte in ihrem Umfang haben, wie beispielsweise der Umlenkplattenträger 434, bei dem die Ausschnitte um 90 Grad getrennt sind. Die bogenförmigen Ausschnitte ermöglichen das Verschachteln der Umlenkplattenträger zum richtigen Anbringen der Umlenkplatten 428.
Die unterschiedlich konfigurierten Umlenkplattenträger 432 bis 436 erleichtern außerdem die Möglichkeit, einzelne Elemente, wie beispielsweise die Fördereinrichtungen 18 und 20 mit ununterbrochener Bewegung, die Umsetzvorrichtung 8 und die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15, in jeder gewünschten Winkelbeziehung zueinander anzuordnen. Die Umlenkplattenträger 430 bis 436 liegen in einer Ebene, um eine durchgehende Oberfläche bereitzustellen, auf der die Umlenkplatten 428 angebracht werden. Jeder der Umlenkplattenträger 430 bis 436 hat eine Vielzahl von Paßstiftlöchern 438 in regelmäßig angeordneten, vorher festgelegten, Abständen nahe dem Umfang der Umlenkplattenträger. Paßstifte werden teilweise innerhalb der Löcher 438 aufgenommen, so daß ein Abschnitt des Paßstifts über eine obere Fläche des Umlenkplattenträgers vorsteht, für einen Eingriff mit einer Nut, wie beispielsweise der Nut 444 in 41, in einer unteren Fläche einer Umlenkplatte 428. Eine Umlenkplatte 428 kann benachbarte verschachtelte Umlenkplattenträger 430 bis 436 überbrücken.
Eine typische Umlenkplatte wird in 38 bis 40 als Umlenkplatte 440 illustriert. Die Umlenkplatte 440 entspricht einer der Umlenkplatten, die zwischen dem Antriebskettenrad 50 der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 50 und der ersten Ausgangskupplung 394 angeordnet werden, wie es in 41 gezeigt wird. Die Umlenkplatte 440 hat eine untere Fläche 442, die eine Nut 444 mit einer Breite definiert, um die Positionierpaßstifte eng aufzunehmen, die von den Umlenkplattenträgern 430 bis 436 vorstehen. Die Umlenkplatte 440 hat außerdem in einem unteren Abschnitt wenigstens ein Gewindeloch 446 oder einen anderen Klemm-Mechanismus, um das Befestigen der Umlenkplatte 440 an ihrem entsprechenden Umlenkplattenträger zu erleichtern. Der untere Abschnitt der Umlenkplatte 440 hat einen Sockel 448, der dem Boden einer Batteriehülle 34 entspricht, wenn die Hülle 34 um das Verarbeitungssystem 2 befördert wird. Ähnlich hat ein oberer Abschnitt der Umlenkplatte 440 eine obere Lippe 450, die in Vertikalrichtung oberhalb des Sockels 448 angeordnet wird. Der Sockel 448 und die Lippe 450 werden in Vertikalrichtung durch einen Steg 454 getrennt und definieren zusammen einen Kanal 452 für den Durchgang wenigstens eines Abschnitts einer vertikal ausgerichteten Batteriehülle 34 längs desselben.
Der Steg 454 ist entweder vollwandig, oder er kann ein an einem Ende desselben definiertes Fenster 456 haben. Das Fenster 456 kann geradlinig sein, oder es kann, wie es in 38 und 39 gezeigt wird, eine Zunge 458 haben, die außerdem an dem einen Ende des Fensters 456 und in Verbindung mit einem oberen Abschnitt des Stegs 454 einen Schlitz 460 und in Verbindung mit einem unteren Abschnitt des Stegs 454 einen Schlitz 462 definiert. Der Zweck der Fenster 456 ist es, am Punkt des Weiterreichens der Batteriehülle 34 von einer Kupplungsdrehscheibe 330 zu einem Haken 72 oder 200 oder von einem Haken 72 oder 200 zu einer Kupplungsdrehscheibe 330 den Durchgang der Drehscheibe 330 der Kupplungen 32 oder der Haken 72 oder 200 durch dasselbe zu ermöglichen. Die Schlitze 460 und 462 ermöglichen den ungehinderten Durchgang der oberen und unteren Flansche der Haken 72 und 200 durch dieselben. Die Größe und die Konfiguration des Fensters 456 und der Schlitze 460 und 462 entsprechen der Breite der Drehscheiben 330 und den vertikalen Abmessungen der Haken 72 oder 200, so daß es während des Betriebs des Verarbeitungssystems 2 keinen Abschnitt der Umlenkplatte 440 gibt, der den Durchgang einer Drehscheibe 330 oder der Haken 72 oder 200 stört, wenn sie durch das Fenster 456 und die Schlitze 460 und 462 hindurchgehen.
Unter Bezugnahme auf 41 wird die Fördergurtbaugruppe 68 am Antriebskettenrad 50 der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 gezeigt, in der die Batteriehüllen 34 nach der Verarbeitung auf der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 zur ersten Ausgangskupplung 394 weitergereicht werden. Wenn die Haken 72 die Batteriehüllen 34 zum Antriebskettenrad 50 hin mitnehmen, sichert eine gerade Umlenkplatte 466, daß die Batteriehüllen 34 in den Aussparungen 135 der Haken 72 gehalten werden. Wenn die Gurtbaugruppe 68 das Antriebskettenrad 50 in Eingriff nimmt und beginnt, sich um einen Außenumfang des Antriebskettenrads 50 zu drehen, treffen die Hüllen 34 auf eine gekrümmte Umlenkplatte 468 mit einem Steg 470, dessen Innenfläche in einem gleichbleibenden Radius vom Mittelpunkt des Antriebskettenrads 50 gehalten wird. Die Umlenkplatte 468 hat ein geradliniges Fenster 472 durch einen Mittelabschnitt desselben, um zu ermöglichen, daß sich die erste Ausgangskupplung 394 in demselben dreht.
Die Kupplung 394 wird derart mit der Gurtbaugruppe 68 synchronisiert, daß die durch den Außendurchmesser der Kupplung 394 definierten Taschen 350 einen Abschnitt der Batteriehülle 34 in Eingriff nehmen und aufnehmen, wenn die Gurtbaugruppe 68 um das Antriebskettenrad 50 voranschreitet. Eine zweite Umlenkplatte, die Umlenkplatte 440, stößt an das gegenüberliegende Ende der Umlenkplatte 468 an und wird so ausgerichtet, daß sie in Radialrichtung mit dem Außenumfang der Kupplung 394 übereinstimmt, so daß der Steg 454 und die Zunge 458 den Abschnitt der Batteriehülle 34 innerhalb der Aussparung 135 des Hakens 72 und gegenüber der Tasche 350 der Kupplung 394 in Eingriff nehmen. Am Punkt des Übergangs von der Umlenkplatte 468 zur Umlenkplatte 440 wird die Batteriehülle 34 sowohl durch die Kupplung 394 als auch durch den Haken 72 eingefangen. Da sich die Kupplung 394 entsprechend dem Richtungspfeil 420 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn dreht, nehmen der Steg 454 und die Zunge 458 den vom Haken 72 aufgenommenen Abschnitt der Batteriehülle 34 in Eingriff. Der Steg 454 und die Zunge 458 arbeiten, um die Batteriehülle 34 aus dem Haken 72 zu lösen und um die Batteriehülle 34 in einer Eingriffsbeziehung in der Tasche 350 der Kupplung 394 zu halten.
Alle Umsetzungen von Batteriehüllen 34 von einem Mitnehmerhaken 72 oder 200 zu einer Kupplung 32 und das Umsetzen einer Batteriehülle 34 von einer Kupplung 32 zu einem Haken 72 oder 200 werden durch das gesamte System 2 auf eine ähnliche Weise ausgeführt. Das Umsetzen der Batteriehüllen 34 verwendet abwechselnd ausgerichtete Umlenkplatten, um eine Batteriehülle 34 um einen Umfang eines Mitnehmerelements zu führen, von dem die Batteriehülle 34 abgeladen werden soll, wobei eine synchronisierte Mitnehmeraussparung in einem aufnehmenden Element in Eingriff genommen wird und die Beförderung der Batteriehülle 34 mit der entgegengesetzt ausgerichteten Umlenkplatte auf das aufnehmende Element umgesetzt wird.
VERFAHRENSMODULE
Wie es in 1 gezeigt wird, hat eine Zweig-Verarbeitungsstation, wie beispielsweise die Station 6, ein oder mehrere Verfahrensmodule 10, angebracht an einer Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7, um während des Verweilzeitraums der indizierten Bewegung die Kontrolle über eine Batteriehülle 34 zu gewinnen, wenigstens ein Verfahren an der Batteriehülle 34 auszuführen und danach die Kontrolle der Batteriehülle 34 an die Schaltvorrichtung 7 zurückzugeben. Eine zweite Zweig-Verarbeitungsstation 14 hat ein alternierend konfiguriertes Verfahrensmodul 12, angebracht an einer Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15, um ein zweites Fertigungsverfahren an den Batteriehüllen 34 auszuführen. Eine Konfiguration des Verfahrensmoduls 12, wie es an der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 angebracht wird, wird in 42 gezeigt. Das Verfahrensmodul 12 schließt eine Basis 482 ein, die in einer an einem Verfahrensmodulträger 80 befestigten Verfahrensmodulhalterung 82 aufgenommen wird. Eine Verfahrensmodulregeleinrichtung 620 wird jedem Chassis 480 zugeordnet und kann innerhalb oder außerhalb des Chassis' 480 angebracht werden. Die Regeleinrichtung 620 steht in Verbindung mit einer Verfahrensstationsregeleinrichtung 614 und einer Regelungskoordinationseinrichtung 610 und schließt Signaleingänge zum Empfangen von Signalen von der Regeleinrichtung 614 und der Koordinationseinrichtung 610 ein. Die synchronisierte Regelung des Betriebs des Verfahrensmoduls 12 durch die Verfahrensmodulregeleinrichtung 620, die Verfahrensstationsregeleinrichtung 614 und die Regelungskoordinationseinrichtung 610 wird weiter unten detaillierter erörtert. Die Verfahrensmodulregeleinrichtung 620 regelt den Betrieb eines Anwendungskopfs 498 auf eine mit dem Verweilabschnitt der Index' aus Bewegung und Verweilen der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 synchronisierte Weise.
Das Verfahrensmodul 12 hat ein Innengerüst 484, an dem ein Servomotor 486 angebracht wird. Der Servomotor 486 wiederum wird mit einer Kupplung 487 an einen vertikal ausgerichteten drehbaren Gewindeschaft 488 gekoppelt. Ein Paar von Führungsschäften 490 wird durch das Gerüst 484 getragen und erstreckt sich von demselben nach oben und flankiert den oberen Abschnitt des Gewindeschafts 488 auf eine parallele Weise. Ein Schlitten 492 hat ein Paar von Buchsen 494, in denen die Führungsschäfte 490 derart aufgenommen werden, daß der Schlitten 492 in Vertikalrichtung längs der Führungsschäfte 490 verschoben werden kann. Der Schlitten 492 hat außerdem ein an demselben befestigtes Gewindeelement 496 und nimmt den drehbaren Gewindeschaft 488 in Eingriff Wenn der Servomotor 486 in Betrieb gesetzt wird, wird der Schlitten 492 durch die Drehung des Gewindeschafts 488 im Gewindeelement 496 in Vertikalrichtung längs der Führungsschäfte 490 verschoben. Der Schlitten 492 kann durch Rotieren des Servomotors 486 in der einen Richtung nach oben verschoben werden und durch Rotieren des Servomotors 486 in einer entgegengesetzten Richtung abgesenkt werden. Ein vorderes Ende 497 des Schlittens 492 erstreckt sich in der Nähe der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 durch das Chassis 480. Der Anwendungskopf 498 wird am Schlittenende 497 angebracht.
Die Verfahrensmodulhalterung 82 fixiert das Verfahrensmodul 12 derart in seiner Position längs der Längsachse der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15, daß der Anwendungskopf 498 unmittelbar mit der Batteriehülle 34 in einem Haken 72 ausgerichtet wird, wenn sich eine Batteriehülle 34 und ein Haken 72 im Verweilabschnitt der indizierten Folge von Bewegung und Verweilen befinden. Wenn die Batteriehülle 34 auf der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 verweilt, aktiviert die Verfahrensmodulregeleinrichtung 620 den Servomotor 486, so daß er sich in einer Richtung dreht, um den Schlitten 492 abzusenken und den Anwendungskopf 498 in eine betriebsbereite Verarbeitungsposition zu bringen. Danach wird der Anwendungskopf 498 aktiviert, um sein gewünschtes Verfahren auszuführen, und wenn dasselbe vollendet ist, wird er durch Umkehren der Richtung des Servomotors 486 und Anheben des Schlittens 492 an den Führungsschäften 490 in Vertikalrichtung aus seinem Eingriff mit der Hülle 34 angehoben. Nach dem Ausrücken des Anwendungskopfs 498 werden die Haken 72 und die in denselben gehaltenen Batteriehüllen 34 längs der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 weitergeschaltet.
Unter Bezugnahme auf 43 hat nun ein zweiter Typ eines Verfahrensmoduls, das Verfahrensmodul 10, ein Chassis 502, an dem eine Verfahrensmodulregeleinrichtung 620 angebracht wird, die wiederum auf eine ähnliche Weise wie das Verfahrensmodul 12 in Verbindung mit einer Verfahrensstationsregeleinrichtung 614 einer Zweig-Verfahrensstation 14 und einer Regelungskoordinationseinrichtung 610 steht. Eine Verfahrensmodulregeleinrichtung 620 wird jedem Chassis 502 zugeordnet und kann innerhalb oder außerhalb des Chassis' 502 angebracht werden. Das Chassis 502 schließt eine Basis 503 ein, die in einer Verfahrensmodulhalterung 82 auf einem Träger 80 einer Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 aufgenommen wird. Das Verfahrensmodul 10 hat einen feststehenden Anwendungskopf 504, angebracht an einem Oberteil 506 des Chassis' 502. Das Verfahrensmodul 10 unterscheidet sich insofern vom Verfahrensmodul 12, als das Verfahrensmodul 10 die Hülle 34 einfängt und die Hülle 34 vom Haken 72 löst, um die Hülle 34 in einer Verarbeitungsbeziehung mit dem feststehenden Kopf 504 zu positionieren.
Ein in Horizontalrichtung verschiebbarer Schlitten 508 hat einen oberen Arm 519 und einen unteren Arm 521, die sich vom Vorderteil des Verfahrensmoduls 10 nach außen erstrecken, wenn sich das Verfahrensmodul 10 der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 zuwendet. Der Schlitten 508 hat obere Führungsbuchsen 526, die über obere Führungsschienen 524 geschoben werden, und hat außerdem untere Führungsbuchsen 527, die auf eine solche Weise über untere Führungsschienen 525 geschoben werden, daß sie auf eine genaue, gesteuerte Weise eine horizontale Translationsbewegung des Schlittens 508 längs der Schienen 526 und 525 ermöglichen. Ein Stellglied 510 wird innen am Vorderteil des Chassis' 502 befestigt und hat eine Verbindungsstange 512, die sich von demselben nach hinten erstreckt, die außerdem mit dem Schlitten 508 verbunden wird. Die Verfahrensmodulregeleinrichtung 620 erzeugt Signale zum Aktivieren des Stellglieds 510, um während der Verweilzeiträume des indizierten Bewegens und Verweilens der Hüllen 34 und der Haken 72 um die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 den Betrieb des Verfahrensmoduls 10 zu beginnen. Wenn durch das Stellglied 510 ein Betätigungssignal empfangen wird, wird der Verbindungsstange 512 eine Bewegung in Horizontalrichtung verliehen, wodurch der Schlitten 508, wie es in 43 gezeigt wird, nach links verschoben wird. Nach dem Abschluß der Verarbeitung durch den feststehenden Anwendungskopf 504 wird ein zweites Signal an das Stellglied 510 geschickt, um dem Schlitten 508 eine entgegengesetzte Bewegung in Horizontalrichtung zu verleihen, um die Batteriehülle 34 vom Verfahrensmodul 10 zu lösen.
Wie es in 44 bis 47 gezeigt wird, führt die Bewegung des Schlittens 508 in Horizontalrichtung im Verfahrensmodul 10 zu einer entsprechenden Bewegung des oberen und des unteren Arms 519 bzw. 521 in Horizontalrichtung. Der obere Arm 519 hat ein Paar von oberen Spannrollen 520, die an demselben hängen und sich an demselben drehen können. Auf die gleiche Weise hat der untere Arm 521 ein Paar von unteren Spannrollen 522, die drehbar an demselben angebracht werden, so daß sich die Spannrollen 520 und 522 in einer in Vertikalrichtung gegenüberliegenden Beziehung befinden und in Vertikalrichtung zueinander versetzt werden, um einen Abstand, der geringfügig größer ist als die vertikale Höhe des Hakens 72. Die Arme 519 und 521 werden in Vertikalrichtung derart angeordnet, daß der Haken 72 auf eine ungehinderte Weise zwischen den Spannrollen 520 und 522 hindurchgeht, wenn die Haken 72 und die Batteriehüllen 34 längs der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 verschoben werden. Das Verfahrensmodul 10 schließt außerdem einen vertikal ausgerichteten Servomotor 516 ein, der durch eine Kupplung 515 treibend mit einem Drehantrieb 518 verbunden wird, Der Drehantrieb 518 wird im Verhältnis zur Vertikalen geringfügig angekippt.
Wenn der Haken 72 und die Batteriehülle 34 längs der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 verweilen, beginnt die Verfahrensmodulregeleinrichtung die Betätigung des Schlittens 508, der sich nach links verschiebt. Wenn sich der Schlitten 508 und die Arme 519 und 521 verschieben, berühren die Spannrollen 520 und 522 die Batteriehülle 34 und lösen die Hülle 34 aus dem Haken 72. Die Hülle 34 schmiegt sich zwischen die seitlich benachbarten Spannrollen 520 und die seitlich benachbarten Spannrollen 522. Die Spannrollen 520 und 522 verschieben sich ausreichend, um die Hülle 34 in Kontakt mit einer Antriebsrippe 517 des Drehantriebs 518 zu bringen, wie es in 48 gezeigt wird. Wenn die Hülle 34 vollständig im Eingriff mit den Spannrollen 520 und 522 und mit der Antriebsrippe 517 des Drehantriebs 518 ist, wird die Hülle 34 vom Haken 72 gelöst, die Hülle 34 ist jedoch nicht ausreichend verschoben worden, um aus dem Magnetfeld entfernt zu werden, das normalerweise die Hülle 34 im Haken 72 zurückhält. Wenn die Batteriehülle 34 die Antriebsrippe 517 berührt, verleiht der Drehantrieb 518 der Hülle 34 eine Drehbewegung, und im Ergebnis dessen, daß der Drehantrieb 518 in Vertikalrichtung angekippt wird, wird der Hülle 34 eine geringfügige Kraft nach unten verliehen, um den Boden der Hülle 34 in Kontakt mit einem unteren Träger 523 zu halten. Der untere Träger 523 hat ein Einzelkugellager (nicht gezeigt), auf dem der Boden der Hülle 34 ruht, um das gewünschte Drehen der Hülle 34 zu erleichtern, während durch den feststehenden Anwendungskopf 504 eine Innenbeschichtung aufgebracht wird. Nachdem die Innenbeschichtung auf die Hülle 34 aufgebracht worden ist, startet die Verfahrensmodulregeleinrichtung 620 das Schwingspulenstellglied 510, um den Schlitten 508 nach rechts zu verschieben und dadurch die Spannrollen 520 und 522 von der Hülle 34 zu lösen. Nach dem Lösen von der Hülle 34 zieht das Magnetfeld des Hakens 72 die Hülle 34 wieder an und fängt sie innerhalb der Aussparung 135 ein. Nach dem erneuten Einfangen der Hülle 34 in der Aussparung 135 werden die Haken 72 und die Hüllen 34 längs der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 weitergeschaltet, und das Verfahren wird mit einer nachfolgenden Hülle 34 wiederholt.
Die Verfahrensmodule 10 und 12, wie sie oben beschrieben werden, sind illustrativ für repräsentative Verfahrensmodule und ihren entsprechenden Betrieb in Bezug auf und in Verbindung mit den Endloszufuhr-Schaltvorrichtungen 7 und 15. Fachleute auf dem Gebiet werden verstehen, daß Variationen und andere Konfigurationen von Verfahrensmodulen möglich sind, zum Verarbeiten von verschiedenen anderen Fertigungsartikel und zum Ausführen von alternativen Verfahren an Batteriehüllen während der Fertigung von Trockenbatterien.
VERFAHRENSMODULHALTERUNGEN
Unter Bezugnahme auf 48 wird nun ein Verfahrensmodulträger 80 gezeigt, mit einer Vielzahl von mit regelmäßigen Zwischenräumen angeordneten Verfahrensmodulhalterungen 82, die auf demselben in einer Beziehung zu Schaltvorrichtungsgurtbaugruppe 68 angebracht werden. Der seitliche Zwischenraum der Halterungen 82 längs der Endloszufuhr-Schaltvorrichtungen entspricht der Zahl von Hüllen, die gleichzeitig verarbeitet werden sollen, und der programmierten Abfolge von Verweilzeiträumen der Gurtbaugruppe 68, um zu sichern, daß alle Batteriehüllen 34 verarbeitet werden. Die Verfahrensmodulhalterung 82 schließt eine Montageplattform 540 ein, die in Schlitzen 538 des Trägers 80 befestigt wird. Die Plattform 540 hat eine ebene obere Fläche zum Aufnehmen der Basis 503 eines Verfahrensmoduls, wie beispielsweise des Verfahrensmoduls 10. Die Plattform 540 hat einen an dem einen Ende derselben befestigten Halter 542 zum Aufnehmen einer Vorderkante 531 der Verfahrensmodulbasis 503, und die Plattform 540 hat an einem gegenüberliegenden Ende derselben eine Schnelltrennbefestigung 544, die in einem Schlitz 532 an einer Rückseite der Verfahrensmodulbasis 503 in Eingriff gebracht werden kann. Die Verfahrensmodulhalterung 82 dient dazu, Verfahrensmodule, wie beispielsweise das Verfahrensmodul 10, im Verhältnis zu ihrer entsprechenden Endloszufuhr-Schaltvorrichtung genau zu positionieren. Das Verfahrensmodul 10 und sein daran befestigter Anwendungskopf können offline von der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung in ihrer Position vorkalibriert werden, so daß, wenn das Verfahrensmodul 10 auf der Halterung 82 angebracht wird, der demselben zugeordnete Anwendungskopf wiederholt im Verhältnis zu den durch die Gurtbaugruppe 68 beförderten Batteriehüllen 34 positioniert wird. Der Halter 542 der Verfahrensmodulhalterung 82 schließt Positionierungsmerkmale sowohl in Seiten- als auch in Längsrichtung ein, wodurch ähnliche kalibrierte Verfahrensmodule untereinander austauschbar werden. Die Schnelltrennbefestigung 544 erleichtert das schnelle Abnehmen und Einbauen von Verfahrensmodulen, deren Ersetzen erforderlich ist, um die mit einem fehlerhaft funktionierenden Verarbeitungssystem 2 verbundene Stillstandszeit auf ein Minimum zu verringern.
REGELUNGSSYSTEMHARDWARE
Das Hochgeschwindigkeitsfertigungssystem 2 der vorliegenden Erfindung setzt ein flexibles und vielseitiges verteiltes Regelungssystem ein, um den Betrieb des Hochgeschwindigkeitsfertigungssystems zu überwachen und zu regeln. Das verteilte Regelungssystem stellt die zum Regeln des Hochgeschwindigkeitsfertigungssystems notwendigen Funktionen bereit, einschließlich sowohl der Regelung des Betriebs der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung, der Endloszufuhr-Schaltvorrichtungen, der Umsetzvorrichtungen als auch der Regelung der jeder Zweig-Verarbeitungsstation zugeordneten einzelnen Verfahrensmodule. Zusätzlich zum Regeln der verschiedenen Komponenten des Hochgeschwindigkeitsfertigungssystems regelt das Regelungssystem die Streckenführung der Fertigungsartikel durch das gesamte Hochgeschwindigkeitsfertigungssystem, überwacht die Fertigungsverfahren, verfolgt jeden Artikel und protokolliert die Geschichte jedes Artikels auf der Fertigungslinie und ist außerdem dazu in der Lage, experimentelle Artikel zu experimentellen Verfahrensmodulen zu leiten und die Geschichte der experimentellen Artikel ebenfalls zu verfolgen und zu protokollieren. Das Regelungssystem ermöglicht es, daß experimentelles Verarbeiten, Einarbeitungsdurchläufe und andere Verfahrensprüfungen stattfinden, ohne die Fertigungslinie aus einem normalen Fertigungsproduktionsbetrieb herauszunehmen.
Unter Bezugnahme auf 49 wird gezeigt, daß das Regelungssystem 600 für das Hochgeschwindigkeitsfertigungssystem allgemein aus einem verteilten Netzwerk von Regeleinrichtungen zum Regeln des Betriebs des Hochgeschwindigkeitsfertigungssystems besteht. Nach dem hierin gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel schließt das verteilte Regelungssystem 600 eine Hauptregelungskoordinationseinrichtung 610, drei dezentrale Verfahrensstationsregeleinrichtungen 614, 616 und 618 und eine spezifizierte Zahl von Verfahrensmodulregeleinrichtungen 620A bis 620L ein, die jeweils einem Verfahrensmodul zugeordnet werden. Das Regelungssystem 600 gewährleistet ein Echtzeit-Betriebssystem und hat eine über einen Ethernet-Kommunikationsbus 612 und einen Bus 622 bereitgestellte Kommunikationsbusplattform, um die Regeleinrichtungen in einem verteilten Regelungsnetzwerk zu verbinden. Der Kommunikationsbus 612 kann einen Ethernet-10-Base-7-Bus einschließen, verbunden mit der Hauptregelungskoordinationseinrichtung 610 und jeder der dezentralen Verfahrensstationsregeleinrichtungen 614, 616 und 618 und der Regeleinrichtung 624 der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung (CMC – continuous motion conveyor). Jede der Verfahrensmodulregeleinrichtungen 620A bis 620L wird über den Kommunikationsbus 622 mit ihren zugewiesenen dezentralen Verfahrensstationsregeleinrichtungen 614, 616 und 618 verbunden. Der Kommunikationsbus 622 kann einzelne Übertragungsleitungen umfassen, die ein Ethernet-Datenübertragungssystem, wie beispielsweise einen Ethernet-10-Base-T-Bus, einschließen.
Jede der dezentralen Verfahrensstationsregeleinrichtungen ist allgemein zuständig für die Regelung und Überwachung der auf einer Zweig-Verarbeitungsstation des Fertigungssystems stattfindenden Ereignisse. Genauer gesagt, kommuniziert jede dezentrale Verfahrensstationsregeleinrichtung, einschließlich des Bereitstellens von Regelungssignalen an dieselben und des Empfangs von Dateninformationen von denselben, mit einem oder mehreren zugewiesenen Verfahrensregelungsmodulen, der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung und der zugeordneten Umsetzvorrichtung, die alle vorzugsweise auf einer Zweig-Verarbeitungsstation angeordnet werden. Dementsprechend kommuniziert die erste Verfahrensstationsregeleinrichtung 614 mit vier zugewiesenen Verfahrensmodulregeleinrichtungen 620A bis 620D, der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 und ihrer zugeordneten Umsetzvorrichtung 8, die sich alle auf der ersten Zweig-Verarbeitungsstation befinden. Die zweite Verfahrensstationsregeleinrichtung 616 kommuniziert mit sechs zugewiesenen Verfahrensmodulregeleinrichtungen 620E bis 620J, der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15 und ihrer zugeordneten Umsetzvorrichtung 8, die sich alle auf der zweiten Zweig-Verarbeitungsstation befinden. Schließlich kommuniziert die dritte Verfahrensstationsregeleinrichtung 618 sowohl mit zwei zugewiesenen Verfahrensmodulregeleinrichtungen 620K und 620L, als auch mit der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 17 und ihrer zugeordneten Umsetzvorrichtung 8, die sich alle auf der dritten Zweig-Verarbeitungsstation befinden. Während vorzugsweise jeder Zweig-Verfahrensstation eine Verfahrensstationsregeleinrichtung gewidmet wird, sollte es sich verstehen, daß einer gegebenen Zweig-Verarbeitungsstation mehr als eine Verfahrensstationsregeleinrichtung zugewiesen werden könnte und eine Verfahrensstationsregeleinrichtung dafür vorgesehen werden könnte, mehr als einer Zweig-Verarbeitungsstation zu dienen.
Die dezentralen Verfahrensstationsregeleinrichtungen 614 bis 618 sind dafür zuständig, mit denjenigen Verfahrensmodulregeleinrichtungen zu kommunizieren, die ihnen zugewiesen werden. Die Verfahrensstationsregeleinrichtungen 614 bis 618 sind ebenfalls dafür zuständig, die zugeordneten Endloszufuhr-Schaltvorrichtungen zu regeln, einschließlich der Regelung von deren Zeitsteuerung und Geschwindigkeit für die intermittierende Bewegung von Weiterschalten und Verweilen. Zusätzlich übermittelt die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung der entsprechenden Verfahrensstationsregeleinrichtung Informationen, um anzuzeigen, wenn die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung eine Weiterschalt- oder Verweiloperation abgeschlossen hat. Die Umsetzvorrichtung 8 sendet der entsprechenden Verfahrensstationsregeleinrichtung Rücklaufdateninformationen bezüglich ihres Betriebs zurück.
Zusätzlich schließt das Regelungssystem 600 außerdem eine Regeleinrichtung 624 der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung (CMC) ein, die ebenfalls in Verbindung mit dem Ethernet-Kommunikationsbus 612 steht. Die CMC-Regeleinrichtung 624 ist eine gesonderte verteilte Regeleinrichtung, die der Regelung des Betriebs der Fördereinrichtungen) mit ununterbrochener Bewegung des Stamms gewidmet ist. Die CMC-Regeleinrichtung 624 empfängt Regelungssignale, wie beispielsweise Geschwindigkeitsregelungssignale, von der Regelungskoordinationseinrichtung 610 und liefert Rücklaufdateninformationen bezüglich des Betriebs der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung. Dementsprechend ermöglicht der Kommunikationsbus 612, daß die Regelungskoordinationseinrichtung 610, die Verfahrensstationsregeleinrichtungen 614 bis 618 und die CMC-Regeleinrichtung 624 auf einem gemeinsamen verteilten Netzwerk miteinander kommunizieren.
Das verteilte Regelungssystem 600 hat Datenübertragungssysteme, um einen Fernzugriff auf den Ethernet-Kommunikationsbus 612 und die Regelungskoordinationseinrichtung 610 zu ermöglichen. Es sollte sich verstehen, daß der Kommunikationsbus 612 drahtgebunden oder drahtlos sein kann. Ein Fernzugriff wird mit Hilfe einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI – human machine interface) 626 erreicht, die einen mit der Regelungskoordinationseinrichtung 610 verbundenen Einzelrechner einschließen kann. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 626 ermöglicht es einem Bediener sowohl, dem Regelungssystem 600 Befehlssignale einzugeben, als auch, Dateninformationen aus dem Regelungssystem 600 abzurufen. Außerdem wird ein entfernt aufgestelltes materielles Informationssystem (MIS) 628 in Kommunikation mit dem Ethernet-Kommunikationsbus 612 bereitgestellt. Das materielle Informationssystem kann einen entfernt aufgestellten Rechner einschließen, der durch eine Übertragungsleitung mit dem Kommunikationsbus 612 verbunden wird, um auf das Regelungssystem 600 zuzugreifen. Zum Beispiel kann das materielle Informationssystem ein Langstrecken-Datenübertragungssystem einschließen, das den Kommunikationsbus 612 des Regelungssystems 600 mit einem entfernt aufgestellten Rechner verbindet, um einen Fernzugriff zum Eingeben von Regelungssignalen und/oder zum Abfragen von Dateninformationen aus dem Regelungssystem 600 zu ermöglichen. Entweder die Mensch-Maschine-Schnittstelle 626 oder das materielle Informationssystem 628 kann verwendet werden, um das Regelungssystem 600 zu programmieren, einschließlich sowohl solcher Operationen wie Herunterladen spezifizierter Software, Modifizieren von Regelungsparametern, Ausführen von Experimenten, als auch des Bearbeitens anderer Operationen. Außerdem ermöglichen die Mensch-Maschine-Schnittstelle 626 und das materielle Informationssystem 628 das Abrufen der Verfahrensfertigungsinformationen, die durch das Regelungssystem 600 überwacht und protokolliert werden. Dies kann ein Abrufen von normalen Verarbeitungsinformationen, experimentellen Verarbeitungsinformationen, Artikelverfolgungsinformationen und allen anderen von den verschiedenen Regeleinrichtungen und Sensoren des Regelungssystems 600 gewonnenen Daten sein.
Die Hauptregelungskoordinationseinrichtung 610 ist eine Regeleinrichtung auf der Grundlage eines programmierbaren Prozessors, die den gesamten Betrieb des Hochgeschwindigkeitsfertigungssystems koordiniert und überwacht. Die Hauptregelungskoordinationseinrichtung 610 verteilt über den Kommunikationsbus 612 Regelungssignale an die Verfahrensstationsregeleinrichtungen 614 bis 618 und die CMC-Regeleinrichtung 624. Die von der Regelungskoordinationseinrichtung 610 übertragenen Regelungssignale können sowohl Artikelankündigungsnachrichten, um die verschiedenen Verfahrensstationsregeleinrichtungen 614 bis 618 über eingehende Fertigungsartikel zu benachrichtigen, als auch andere Informationen einschließen. Die Hauptregelungskoordinationseinrichtung 610 empfängt ebenfalls Informationen von den Verfahrensstationsregeleinrichtungen 614 bis 618 und der CMC-Regeleinrichtung 624 und zeichnet das Empfangene auf. Die durch die Regelungskoordinationseinrichtung 610 empfangenen Nachrichten können von jeder Verfahrensstationsregeleinrichtung empfangene Arbeitsberichtsinformationen sein, welche die an jedem Fertigungsartikel vollendete Arbeit aufzählen, vorzugsweise anschließend an jeden durch die Verfahrensmodule ausgeführten Verfahrensvorgang.
Unter Bezugnahme auf 50 wird darin die Hardwarekonfiguration für ein Beispiel der Hauptregelungskoordinationseinrichtung 610 gezeigt. Die Regelungskoordinationseinrichtung 610 schließt eine Zentraleinheit (ZE) 634, einen Ein-/Ausgabeport 636, einen Flash-Speicher 638, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 640, eine Netzwerkbuchse 642, Schaltschütze und Relais 644 und einen Trennschalter 646 ein. Es sollte zu erkennen und zu verstehen sein, daß in der Regelungskoordinationseinrichtung 610 oder den anderen Regeleinrichtungen, die hierin in Verbindung mit dem Regelungssystem 600 gezeigt und beschrieben werden, verschiedene andere standardmäßige Regeleinrichtungskomponenten vorhanden sein können. Die Zentraleinheit 634 kann einen im Handel erhältlichen Mikroprozessor einschließen, für den ein Beispiel das Modell Nr. MVME 2304 einschließen kann, das von Motorola erhältlich ist. Der Direktzugriffsspeicher 640 und der Flash-Speicher 638 sind verfügbar sowohl, um Programmsoftware zu speichern, um spezifizierte Verfahrensregelungsfunktionen auszuführen, als auch, um mit dem Regelungssystem 600 gesammelte Dateninformationen zu speichern. Die Netzwerkbuchse 642 schließt wenigstens zwei 10-Base-T-Ethernet-Ports ein und ermöglicht eine Kommunikation über den Ethernet-Kommunikationsbus 612. Die Schaltschütze und Relais 644 können verwendet werden, um ein Not-Aus des Fertigungssystems durchzuführen, während der Trennschalter 646 ein Mittel bereitstellt, um die Stromversorgung zur Regelungskoordinationseinrichtung 610 abzuschalten, was ebenfalls das Regelungssystem 600 abschalten wird. Es sollte sich verstehen, daß die verschiedenen Komponenten der Regelungskoordinationseinrichtung 610 zusammen auf einer oder mehreren Platinen montiert und auf einem VME-Gestell angeordnet werden können.
Zusätzlich wird die Regelungskoordinationseinrichtung 610 außerdem in Verbindung mit einer Sicherheitsschaltung 630 gezeigt, welche die Regelungskoordinationseinrichtung 610 mit jeder der Verfahrensstationsregeleinrichtungen 614 bis 618 und der CMC-Regeleinrichtung 624 verbindet. Die Sicherheitsschaltung 630 stellt eine gesonderte festverdrahtete Verbindung bereit, die benutzt werden kann, um die Leistungsausgänge des Regelungssystems 600 zu trennen, wenn es notwendig ist, wie beispielsweise während eines Störfalls. Es wird für die Regelungskoordinationseinrichtung 610 außerdem eine standardmäßige Stromversorgung 632 bereitgestellt, die 480 Volt Wechselstrom einschließen kann, der vorzugsweise auf eine verwendbare Gleichstromspannung von 24 Volt Gleichstrom oder ein anderes geeignetes Spannungsniveau transformiert wird.
Die dezentralen Verfahrensstationsregeleinrichtungen 614, 616 und 618 werden als dezentrale Regeleinrichtungen für die Zweig-Verarbeitungsstationen bereitgestellt, und jede Verfahrensstationsregeleinrichtung wird spezifiziert, um die mit einer Zweig-Verarbeitungsstation des Fertigungssystems verbundenen Operationen zu regeln, einschließlich der Regelung der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung, ihrer Umsetzvorrichtung und der zugewiesenen Verfahrensmodule, die alle einer Zweig-Verarbeitungsstation zugeordnet werden. Dementsprechend dient die Verfahrensstationsregeleinrichtung 614 als eine dezentrale Regeleinrichtung zum Regeln der mit der ersten Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7, der Umsetzvorrichtung 8 und den Verfahrensmodulregeleinrichtungen 620A bis 620D verbundenen Verarbeitung. Die zweite Verfahrensstationsregeleinrichtung 616 regelt die auf der zweiten Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 15, ihrer Umsetzvorrichtung 8 und den Verfahrensmodulregeleinrichtungen 620E bis 620J ausgeführte Verarbeitung. Die dritte Verfahrensstationsregeleinrichtung 618 regelt die der dritten Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 17, ihrer Umsetzvorrichtung 8 und den Verfahrensmodulregeleinrichtungen 620K und 620L zugeordnete Verarbeitung. Außerdem empfängt jede Verfahrensstationsregeleinrichtung Dateninformationen, wie beispielsweise Arbeitsfortschrittsberichte, von ihren zugewiesenen Verfahrensmodulregeleinrichtungen, der Umsetzvorrichtung und der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung.
Ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration für die dezentrale Verfahrensstationsregeleinrichtung 614 wird in 51 gezeigt. Die Hardware der Verfahrensstationsregeleinrichtung 614 schließt ein Ein-/Ausgabegateway 648, eine Zentraleinheit (ZE) 650, einen Flash-Speicher 652, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 654 und eine Servoregeleinrichtung der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung (CFI – continuous feed indexer) ein. Zusätzlich hat die Verfahrensstationsregeleinrichtung 614 eine Netzwerkbuchse 658, Schaltschütze und Relais 660 und einen Trennschalter 662. Die Zentraleinheit 650 kann einen im Handel erhältlichen Mikroprozessor einschließen, für den ein Beispiel das Modell Nr. MVME 2023 einschließen kann, das von Motorola erhältlich ist. Der Flash-Speicher 652 und der RAM 654 ermöglichen eine Speicherung von programmierter Software und eine Datenspeicherung. Die CFI-Servoregeleinrichtung 656 stellt ein verstärktes Servoregelungssignal für den Servomotor der CFI bereit, um den Betrieb der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung zu regeln. Die Netzwerkbuchse 658 schließt wenigstens einen Ethernet-Port ein und ermöglicht sowohl vernetzte Datenübertragungsverbindungen zum Bus 612 als auch Datenübertragungsverbindungen zum Bus 622. Die Schaltschütze und Relais 660 ermöglichen ein Abschalten des Systems während eines Störfalls, während der Trennschalter 662 eine Trennung der Stromversorgung von der Verfahrensstationsregeleinrichtung 614 ermöglicht, um dadurch das Regelungssystem 600 abzuschalten. Die Sicherheitsschaltung 630 wird mit der Verfahrensstationsregeleinrichtung 614 verbunden gezeigt, um eine gesonderte festverdrahtete Verbindung bereitzustellen, die benutzt werden kann, um das Regelungssystem 600 im Fall einer Schnellabschaltungssituation abzuschalten. Es wird für die Verfahrensstationsregeleinrichtung 614 außerdem eine standardmäßige Stromversorgung 632 bereitgestellt, die 480 Volt Wechselstrom einschließen kann, der vorzugsweise auf eine verwendbare Gleichstromspannung von 24 Volt Gleichstrom oder ein anderes geeignetes Spannungsniveau transformiert wird.
Es wird außerdem gezeigt, daß die Verfahrensstationsregeleinrichtung 614 über Leitungen 664, 666 und 668 Verbindungen zur Endloszufuhr-Schaltvorrichtung hat. Die CFI-Servoverkabelungsleitung 664 ermöglicht, daß die Servoverkabelung zur Endloszufuhr-Schaltvorrichtung Antriebssignale überträgt, um den der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung zugeordneten Servomotor anzutreiben. Die verteilte E/A + 24 V-Gleichstrom-CFI-Leitung 666 gewährleistet eine wechselseitige Datenübertragung, wie beispielsweise von Sensor- und Betätigungssignalen und Leistung, zur Endloszufuhr-Schaltvorrichtung. Die CFI-Sicherheits-E/A-Leitung 668 stellt eine festverdrahtete Sicherheitsschaltungsverbindung zur Endloszufuhr-Schaltvorrichtung bereit, um das System im Fall einer Schnellabschaltungssituation abzuschalten. Die Verfahrensstationsregeleinrichtung 614 wird außerdem in Verbindung mit Verfahrensmodulregeleinrichtungen über den Kommunikationsbus 622 gezeigt. Es sollte offensichtlich sein, daß die anderen dezentralen Verfahrensstationsregeleinrichtungen 616 und 618 identisch oder ähnlich wie die oben beschriebene Regeleinrichtung 614 konfiguriert werden können. Jeder dezentralen Verfahrensstationsregeleinrichtung wird vorzugsweise sowohl die Zuständigkeit zum Beginnen der durch die derselben zugeordneten Verfahrensmodule ausgeführten Verfahrensschritte als auch die Regelung der Bewegung der entsprechenden Endloszufuhr-Schaltvorrichtung übertragen.
Jede der Verfahrensmodulregeleinrichtungen 620A bis 620L wird bereitgestellt, um die physikalischen Verfahren zu regeln und auszuführen, die durch die zugeordneten Verfahrensmodule ausgeführt werden sollen. Für eine Anwendung bei einem Batteriefertigungsverfahren können solche physikalischen Verfahren einschließen, die Zellen an der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung einzugeben, die Zellen aus der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung abzugeben, Dichtungsmasse auf die Batteriehülle aufzubringen, Separatoren einzusetzen, KOH einzuführen, Anodengel einzuführen, die Zellen zu bördeln und zu verschließen und schadhafte Zellen zu entsorgen. Es sollte sich verstehen, daß die Verfahrensmodulregeleinrichtungen vorzugsweise software-betrieben sind und so programmiert werden, daß jede Verfahrensmodulregeleinrichtung einen oder mehrere servogeregelte Motoren betreibt, um eine oder mehrere spezifizierte Verarbeitungsoperationen auszuführen.
In 52 wird ein Beispiel einer Verfahrensmodulregeleinrichtung 620 gezeigt, das repräsentativ ist für die für eine der Verfahrensmodulregeleinrichtungen 620A bis 620L konfigurierte Hardwarearchitektur. Die Verfahrensmodulregeleinrichtung 620 schließt eine Zentraleinheit (ZE) 670, einen Flash-Speicher 672, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 674, eine Servoregeleinrichtung 678 und einen Base-T-Ethernet-Port 676 ein. Die Zentraleinheit 670 kann einen im Handel erhältlichen Mikroprozessor einschließen, wobei Beispiele für denselben das Modell Nr. Pentium, erhältlich von der Intel Corporation, und das Modell Nr. Power PC 604E, erhältlich von Motorola, einschließen. Der Flash-Speicher 672 und der RAM 674 speichern spezifizierte Programmsoftware und Dateninformationen, während die Servoregeleinrichtung 678 Servoregelungssignale erzeugt, um ein oder mehrere Stellglieder oder Motoren zu betreiben, die jeweils dafür konfiguriert werden, in Verbindung mit dem denselben zugeordneten Verfahrensmodul eine spezifizierte Verarbeitungsoperation auszuführen. Der Base-T-Ethernet-Port 676 ermöglicht eine Datenübertragung mit der entsprechenden Verfahrensstationsregeleinrichtung über den Ethernet-Verbindungsbus 622. Außerdem werden auf der Verfahrensmodulregeleinrichtung 620 elektronische Relais 680 und ein Trennschalter 682 bereitgestellt, um ein Abschalten des Systems zu ermöglichen. Die Verfahrensmodulregeleinrichtung 620 wird in Kommunikation sowohl mit der entsprechenden Verfahrensstationsregeleinrichtung, der sie mit Hilfe des Ethernet-Kommunikationsbusses 622 zugewiesen wird, als auch mit der Sicherheitsschaltung 688 verbunden, die eine festverdrahtete Leitung ist, die eine Schnellabschaltung des Systems ermöglicht. Die Verfahrensmodulregeleinrichtung 620 kommuniziert außerdem auf der Leitung 684 mit Sensoren und Stellgliedern, um abgefühlte Daten zu empfangen und die Betätigung bestimmter Vorrichtungen zu starten. Außerdem kommuniziert die Verfahrensmodulregeleinrichtung 620 über die Servoregeleinrichtung 678 mit den spezifizierten, dem Verfahrensmodul zugeordneten, Motoren.
In 53 wird die Regeleinrichtung 624 der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung nach einem Beispiel gezeigt. Die Regeleinrichtung 624 der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung schließt ein verteiltes Ein-/Ausgabegateway 690, eine Zentraleinheit (ZE) 692, einen Flash-Speicher 694, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 696 und eine CMCC-Servoregeleinrichtung 698 ein. Die Zentraleinheit 692 kann einen im Handel erhältlichen Mikroprozessor einschließen, wobei ein Beispiel desselben das Modell Nr. MVME 2023 einschließen kann, das von Motorola erhältlich ist. Der Flash-Speicher 694 und der RAM 696 sind verfügbar, um sowohl Softwareprogramme als auch Dateninformationen zu speichern. Die CMCC-Servoregeleinrichtung 698 stellt Servoregelungssignale bereit, um die Betätigung und die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 288 zu regeln, der die Fördereinrichtung 18 mit ununterbrochener Bewegung antreibt. Außerdem werden auf der Regeleinrichtung 624 der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung Schaltschütze und Relais 700 und ein Trennschalter 702 bereitgestellt, um ein Abschalten des Systems während einer Schnellabschaltungssituation zu ermöglichen.
Die Regeleinrichtung 624 der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung kommuniziert sowohl mit dem Ethernet-Kommunikationsbus 612 als auch mit der festverdrahteten Sicherheitsschaltung 630. Außerdem hat die Regeleinrichtung 624 der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung drei mit der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung verbundene Leitungen 704, 706 und 708. Eingeschlossen ist eine CMCC-Servoverkabelungsleitung 704, die ermöglicht, daß zu dem der Fördereinrichtung 18 mit ununterbrochener Bewegung zugeordneten Antriebsmotor 288 Servoregelungssignale übermittelt werden. Die verteilte E/A + 24 V-Gleichstrom-CMCC-Leitung 706 ermöglicht eine wechselseitige Datenübertragung sowohl von Sensor- und Betätigungssignalen als auch von Leistungssignalen zur Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung. Die CMCC-Sicherheits-E/A-Leitung 708 stellt eine Sicherheitsschaltungsverbindung zur Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung bereit, um während einer Schnellabschaltungssituation ein Abschalten der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung zu ermöglichen.
Es sollte sich verstehen, daß die Verfahrensmodulregeleinrichtungen 620A bis 620L durch software-definierte Verfahrensmodulagenten geregelt werden, wie es hierin erläutert wird. Nach einem Ausführungsbeispiel können die Verfahrensmodulagenten bei der zum Regeln der zugeordneten Zweig-Verarbeitungsstation, auf der das entsprechende Verfahrensmodul arbeitet, zugewiesenen dezentralen Verfahrensstationsregeleinrichtung eingeschlossen und durch dieselbe verarbeitet werden. Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel können die Verfahrensmodulagenten in die einzelnen, dem entsprechenden Verfahrensmodul zugeordneten, Verfahrensmodulregeleinrichtungen 620A bis 620L programmiert und durch dieselben verarbeitet werden. In jedem Fall kann der Verfahrensmodulagent zum Regeln einer spezifizierten Verfahrensoperation durch Speichern und Verarbeiten der Agentensoftware entweder in der einem bestimmten Verfahrensmodul zugeordneten dezentralen Verfahrensmodulregeleinrichtung oder der diesem Verfahrensmodul zugewiesenen Verfahrensstationsregeleinrichtung unter den verfügbaren Regeleinrichtungen verteilt werden.
BETRIEB DES REGELUNGSSYSTEMS
Das verteilte Regelungssystem 600 ist software-basiert und verwendet vorzugsweise ein objektorientiertes Software-Bedienungssteuersystem. Eine objektorientierte C++ Programmierung kann nach einem Beispiel eingesetzt werden. Die Verwendung einer objektorientierten Softwareprogrammierung für das Regelungssystem 600 erleichtert die Wartung und die Wiederverwendung des Hochgeschwindigkeitsfertigungssystems. Die objektorientierte Software identifiziert die physischen und konzeptionellen Objekte des Systems und repräsentiert solche Objekte als Softwareagenten. Außerdem werden Zuständigkeiten, Attribute und Dienste Hauptklassen zugewiesen. Die Steuersoftware ist zuständig für das Prüfen und Konfigurieren des Regelungssystems, das Starten des Betriebs des Systems und das Überwachen des Zustands des Systems, das Befördern der Fertigungsartikel zu und zwischen den Verarbeitungsstationen mit Hilfe der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung, der Umsetzvorrichtung und der Endloszufuhr-Schaltvorrichtungen, und das Handhaben des gesamten Fördersystems, um den Artikeldurchsatz auf ein Maximum zu erhöhen und die Umsetzvorrichtungsgrenzwerte auf ein Minimum zu verringern. Außerdem benachrichtigt das Regelungssystem 600 die Verfahrensstationen über den Zustand der eingehenden Artikel, betätigt die Verfahrensstationen entsprechend den programmierten Arbeitsbeschreibungen, dem Zustand der Artikel und dem Zustand der Fördereinrichtung und zeichnet Informationen über die Verarbeitung jedes Fertigungsartikels auf. Außerdem bewirkt die Regelungssoftware ein Abschalten des Regelungssystems, wenn es erforderlich ist, behandelt Subsystemausfälle entweder durch Wiederherstellen des Subsystems, Ersetzen desselben oder Abschalten des Gesamtsystems und Wiederaufnehmen des Betriebs sowohl nach geregeltem als auch nach ungeregeltem Abschalten und stellt eine Bedieneroberfläche bereit, welche die Systembedienung und jede Problemdiagnose/-lösung unterstützt.
Die physischen Objekte des Systems, für die der Steuersoftware Agenten zugewiesen werden, schließen die Regelungskoordinationseinrichtung, die Verfahrensstationen, die Verfahrensmodule, die Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung, die Endloszufuhr-Schaltvorrichtungen und das Sicherheitssystem ein. Für jedes dieser Objekte, die durch die Regelungssoftware geregelt und/oder überwacht werden, werden Objektagenten definiert, um deren zugeordnete Daten und Verhalten einzukapseln, und deren Zuständigkeiten werden spezifisch zugeordnet. Nach einem Ausführungsbeispiel werden dem Hauptregelungskoordinationsagenten die Zuständigkeiten für das Prüfen und Konfigurieren des Systems, das Starten des Betriebs des Systems und das Überwachen des Zustands des Systems, das Handhaben des gesamten Fördersystems, um den Artikeldurchsatz auf ein Maximum zu erhöhen und die Umsetzvorrichtungsgrenzwerte auf ein Minimum zu verringern, das Benachrichtigen der Verfahrensstationen über den Zustand der eingehenden Artikel, das Aufzeichnen von Informationen über die Verarbeitung jedes Artikels, das Bewirken eines Abschaltens des Regelungssystems, wenn es erforderlich ist, das Behandeln von Subsystemausfällen entweder durch Wiederherstellen des Subsystems, Ersetzen desselben oder Abschalten des Gesamtsystems und Wiederaufnehmen des Betriebs sowohl nach geregeltem als auch nach ungeregeltem Abschalten zugewiesen. Einige dieser Zuständigkeiten schließen das Prüfen, Konfigurieren, Starten, Abfragen, Einstellen und Anhalten von Subsystemen, wie beispielsweise der Endloszufuhr-Schaltvorrichtungen, der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung und der Verfahrensstationen, ein. Der Hauptregelungskoordinationsagent delegiert diese Zuständigkeiten an die Subsystemregelungsagenten, die den Endloszufuhr-Schaltvorrichtungen, der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung und den Verfahrensstationen zugeordnet werden. Dementsprechend ist die Regelungskoordinationseinrichtung 610 zuständig für die Überwachungsregelung des gesamten Regelungssystems.
Das Regelungssystem 600 schließt außerdem einen Verfahrensstationsagenten entsprechend jeder physischen Verarbeitungsstation auf dem Hochgeschwindigkeitsfertigungssystem ein. Der Verfahrensstationsagent ist dafür zuständig, die entsprechende Verfahrensstation anzuweisen, entsprechend ihrer Arbeitsbeschreibung und ihrem Zustand Fertigungsartikel zu verarbeiten. Es kann gesonderte Verfahrensstationsagenten geben, die zum Starten jedes durch ein entsprechendes Verfahrensmodul ausgeführten Schritts des Fertigungsverfahrens zugeordnet werden. Für die Anwendung zur Batteriefertigung kann es gesonderte Verfahrensstationsagenten geben, um das Auslösen sowohl des Eingebens von Zellen, Ausgebens von Zellen, Aufbringens von Dichtungsmasse, Einsetzens von Separatoren, Einführens von KOH, Einführens von Anodengel, Bördelns und Verschließens von Zellen und Entsorgens schadhafter Zellen als auch anderer Operationen zu starten.
Das Regelungssystem 600 schließt außerdem einen jedem physischen Verfahrensmodul auf dem Hochgeschwindigkeitsfertigungssystem entsprechenden Verfahrensmodulagenten ein. Der Verfahrensmodulagent ist dafür zuständig, ein zugewiesenes Verfahrensmodul zu regeln, um die spezifischen Einzelschritte umzusetzen, um die spezifizierte, diesem bestimmten Verfahrensmodul zugewiesene, Operation auszuführen. Der Verfahrensmodulagent kann als eine Softwareroutine angesehen werden, die das Verfahrensmodul anweist, eine spezifizierte Funktion nach der programmierten Routine auszuführen. Der Verfahrensmodulagent überwacht außerdem den Betrieb des entsprechenden Verfahrensmoduls und schickt die überwachten Daten in einem Arbeitsbericht an den dafür zugeordneten Verfahrensstationsagenten.
Der Hauptregelungskoordinationsagent steht in Wechselwirkung mit jedem der Verfahrensstationsagenten, und jeder der Verfahrensstationsagenten steht in Wechselwirkung mit jedem der Verfahrensmodulagenten, die demselben zugewiesen werden. Während des normalen Fertigungsbetriebs schickt der Hauptregelungskoordinationsagent Artikelankündigungsnachrichten an die Verfahrensstationsagenten, um die Verfahrensstationsagenten über die eingehenden Fertigungsartikel zu benachrichtigen. Eine Verfahrensstation wird normalerweise den Fertigungsartikel nicht verarbeiten, wenn nicht der Verfahrensstationsagent, der ein bestimmtes Verfahrensmodul regelt, eine Artikelankündigungsnachricht empfangen hat, die anzeigt, daß sie dies tun sollte, und die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung einen Bericht zurückgeschickt hat, daß sie sich in der richtigen Position befindet. Als Reaktion darauf benachrichtigt der Verfahrensstationsagent den zugewiesenen Verfahrensmodulagenten, seine programmierte Verfahrensoperation zu starten. Sobald das Verfahrensmodul seine vorgesehene Operation vollendet hat, gibt der Verfahrensmodulagent eine Arbeitsberichtsnachricht aus, die an den Verfahrensstationsagenten geschickt wird. Der Verfahrensstationsagent sendet die Arbeitsberichtsnachricht danach sowohl an andere Verarbeitungsstationen als auch an die Regelungskoordinationseinrichtung 610. Die Regelungskoordinationseinrichtung 610 überwacht vorzugsweise jede Arbeitsberichtsnachricht für jeden Fertigungsartikel und zeichnet sie auf. Die durch die Verfahrensstationsagenten ausgegebenen Arbeitsberichtsnachrichten können Informationen einschließen, welche die Ergebnisse der Verarbeitung einzelner Fertigungsartikel beschreiben, und können anzeigen, ob die Verarbeitungsoperation erfolgreich war oder nicht, können Prüfungsergebnisse oder andere Messungen enthalten, können Informationen über experimentelle Verarbeitung mitteilen und können Daten der Zellenverarbeitungsgeschichte einschließen. Diese Arbeitsberichtsnachrichten werden an die Regelungskoordinationseinrichtung geschickt, zur Unterstützung ihrer Benachrichtigungs- und Aufzeichnungszuständigkeiten.
Um Artikelankündigungsnachrichten und Arbeitsberichtsnachrichten zu übertragen, verwendet das Regelungssystem 600 der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein Protokoll zum Übertragen solcher Informationen. Unter Bezugnahme auf 54 wird ein Ausführungsbeispiel eines Protokolls gezeigt, das eingesetzt werden könnte, und wird als ein Sendeprotokoll 710 identifiziert, bei dem der Agent der Verfahrensstation 614 Arbeitsberichtsnachrichten, wie es durch die Strichlinien 712 gezeigt wird, sowohl an die Agenten der anderen Verfahrensstationen 616 und 618 als auch an den Agenten der Regelungskoordinationseinrichtung 610 sendet. Ein Verfahrensstationsagent, der eine Arbeitsberichtsnachricht 712 empfängt, prüft die Nachricht, um zu bestimmen, ob der Fertigungsartikel, auf den sie sich bezieht, zu verarbeiten ist. Der Verfahrensstationsagent wird den Fertigungsartikel allgemein verarbeiten, falls die Arbeitsberichtsnachricht 712 durch den Verfahrensstationsagenten ausgegeben wurde, der die Verfahrensstation regelt, die seiner eigenen vorausgeht, und falls der Artikel erfolgreich verarbeitet wurde. Die Regelungskoordinationseinrichtung 610 startet die Verarbeitung eines Artikels dadurch, daß sie für sich selbst eine Blind-Arbeitsberichtsnachricht 713 sendet und einfach die Arbeitsberichtsnachricht 712 aufzeichnet, die sie empfängt. Der Vorteil des Sendeprotokolls 710 ist, daß ein Aktivieren oder ein Deaktivieren einer Verfahrensstation nicht ein Öffnen oder ein Schließen von Netzwerkverbindungen erforderlich macht.
Unter Bezugnahme auf 55 wird ein zweites Ausführungsbeispiel eines Protokolls gezeigt, das als Verfahrensstationskettenprotokoll 716 bezeichnet wird, bei dem jede Verfahrensstation bestimmt, ob ein Fertigungsartikel weiter verarbeitet oder zurückgewiesen werden sollte, und der Verfahrensstationsagent eine Artikelankündigungsnachricht 714 unmittelbar an die entsprechende Verfahrensstation oder Entsorgestation schickt, ohne einen Eingriff der Regelungskoordinationseinrichtung 610. Während sie das tun, schicken die Verarbeitungsstationsagenten Kopien ihrer Arbeitsberichtsnachrichten 712 zum Aufzeichnen an die Regelungskoordinationseinrichtung 610. Durch das Verteilen der Zuständigkeit für die Artikel-Streckenführung verringert das Verfahrensstationskettenprotokoll 716 die Arbeitsbelastung der Regelungskoordinationseinrichtung 610 und verringert den Netzwerkverkehr.
Ein drittes Ausführungsbeispiel eines Protokolls wird in 56 gezeigt und wird als Hybridprotokoll 718 bezeichnet, bei dem jeder Verfahrensstationsagent, wie beispielsweise der Agent der Verfahrensstation 614, seine Arbeitsberichtsnachricht 712 für einen Fertigungsartikel an einen dezentralen Regelungskoordinationsproxy 615 schickt. Der dezentrale Regelungskoordinationsproxy 615 bestimmt, welche Verfahrensstation den Fertigungsartikel als nächste verarbeiten sollte, und gibt eine Artikelankündigungsnachricht 714 an den entsprechenden Agenten der Verfahrensstation 616 aus. Außerdem gibt die tatsächliche Regelungskoordinationseinrichtung 610 eine Förderwegnachricht 715 an jede Verfahrensstation aus. Der Regelungskoordinationsproxy 615 muß nicht bei jedem Fertigungsartikel mit der tatsächlichen Regelungskoordinationseinrichtung 610 kommunizieren, obwohl die tatsächliche Koordinationseinrichtung 610 den Regelungskoordinationsproxy 615 über Veränderungen im Förderweg 715 für die Fertigungsartikel informiert. Folglich verringert das Hybridprotokoll 718 die Arbeitsbelastung der tatsächlichen Koordinationseinrichtung 610, entfernt aber gleichzeitig Wissen über die Linienkonfiguration von den Verfahrensstationsagenten.
Ein viertes Ausführungsbeispiel eines Protokolls wird in 57 gezeigt und wird als das zentralisierte Protokoll 719 bezeichnet, das eine Artikelidentifizierung haben kann oder nicht. Nach dem Ausführungsbeispiel des zentralisierten Protokolls 719 schickt jeder Verfahrensstationsagent Arbeitsberichtsnachrichten 712 an die Regelungskoordinationseinrichtung 610. Die Regelungskoordinationseinrichtung 610 prüft die Arbeitsberichtsnachrichten 712, um zu bestimmen, welche Verfahrensstationen die entsprechenden Fertigungsartikel als nächste behandeln sollten, und richtet danach entsprechende Artikelankündigungsnachrichten 714 an die diesen Verfahrensstationen zugeordneten Verfahrensstationsagenten. Die Regelungskoordinationseinrichtung 610 zeichnet außerdem die Arbeitsberichtsnachrichten 712 auf, die empfangen werden.
Zusätzlich kann bei dem zentralisierten Protokoll 719 ein Artikelidentifikationsschema verwendet werden, um die Fertigungsartikel dadurch auf der Linie des Fertigungssystems zu verfolgen, daß jedem Artikel entsprechend seiner Position im Artikelfluß eine laufende Nummer zugewiesen wird, und diese Nummer durch die gesamte Verarbeitung des Artikels als Artikelidentifizierung zu verwenden. Dementsprechend kann ein Verfahrensstationsagent die ankommenden Artikel durch Zählen der Förderhaken, welche die Verarbeitungsstation passiert haben, und Addieren des versetzten Förderhakens zu der Zählung identifizieren. Natürlich erfordert dieses Schema, daß die Reihenfolge der Artikel auf der Linie erhalten oder jede Neuordnung der Artikel mit einberechnet wird. So lange die Neuordnung deterministisch ist, kann sie zum Verfolgen eines Artikels durch die Verwendung von zwei Zahlen angepaßt werden, nämlich einer laufenden Nummer (SN- sequence number) und einer Artikelidentifizierung (ID). Diese Nummern werden in die Artikelankündigungs- und die Arbeitsberichtsnachrichten eingeschlossen. Die Regelungskoordinationseinrichtung 610 weist jedem Artikel nach seinem Eintritt in das Fertigungssystem eine Artikelidentifizierungsnummer zu, und diese Identifizierung verändert sich während der Verarbeitung des Artikels nicht, selbst wenn eine Neuordnung geschieht. Jede Neuordnung würde durch die Regelungskoordinationseinrichtung 610 mit einberechnet und, wenn notwendig, verfolgt werden, um die Position jedes Fertigungsartikels zu klären.
Für jede Endloszufuhr-Schaltvorrichtung auf dem Fertigungssystem gibt es vorzugsweise einen Endloszufuhr-Schaltvorrichtungsagenten, der dafür zuständig ist, die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung und ihre zugeordnete Umsetzvorrichtung zu regeln. Der Endloszufuhr-Schaltvorrichtungsagent steht außerdem in Wechselwirkung mit der Regelungskoordinationseinrichtung 610, wenn das System konfiguriert, gestartet oder angehalten wird, wenn ein Ausfall auftritt und wenn die Regelungskoordinationseinrichtung 610 seinen Zustand abfragt. Außerdem überwacht der Endloszufuhr-Schaltvorrichtungsagent den Zustand der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung und informiert die Regelungskoordinationseinrichtung 610 über Fehlfunktionen, unterstützt die Zuständigkeit der Regelungskoordinationseinrichtung für das Handhaben des gesamten Fördersystems und synchronisiert den Betrieb der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung und der zugeordneten Verfahrensstationen durch einen Dialog mit den Verfahrensstationsagenten.
Es wird ebenfalls ein Agent der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung bereitgestellt, um die Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung zu regeln. Der Agent der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung ist dafür zuständig, mit der Regelungskoordinationseinrichtung 610 in Wechselwirkung zu treten, wenn das System konfiguriert, gestartet oder angehalten wird, wenn ein Ausfall auftritt und wenn die Regelungskoordinationseinrichtung 610 seinen Zustand abfragt. Außerdem überwacht der Agent der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung die Gesundheit der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung und informiert die Regelungskoordinationseinrichtung 610 über alle Fehlfunktionen und unterstützt die Zuständigkeit der Regelungskoordinationseinrichtung für das Handhaben des gesamten Fördersystems.
Wenn der Regelungskoordinationsagent und die Verfahrensstationsagenten physisch verteilt werden, können Fernproxys 615 verwendet werden, wie es in 56 gezeigt wird. Ein Fernproxy ist ein dezentraler Ersatz für einen entfernt aufgestellten Server und stellt an Stelle der tatsächlichen Regeleinrichtung eine Serverschnittstelle bereit. Der Fernproxy 615 kann verwendet werden, um die Details der Netzwerkkommunikation einzukapseln und um die Verteilung der Agenten für andere Regeleinrichtungen transparent zu machen. Es sollte sich verstehen, daß jede vernetzte Regeleinrichtung einen Fernproxy einschließen kann, der repräsentativ für eine andere Regeleinrichtung ist, mit der diese Regeleinrichtung kommunizieren soll. Dies ermöglicht einen Dialog zwischen Regeleinrichtungsagenten, als ob sie auf der gleichen Verarbeitungseinheit sitzen würden, selbst wenn die Regeleinrichtungen verteilt sind. Als Alternative sollte es sich verstehen, daß eine Kommunikation zwischen den verteilten Regelungseinrichtungen durch die Verwendung von Nachrichtenwarteschlangen erreicht werden könnte, die auf dem Gebiet gut bekannt sind. Es sollte sich ebenfalls verstehen, daß die Softwareagenten auf einer oder mehrere Verarbeitungseinheiten laufen können, wobei wenig Konfiguration erforderlich ist.
Unter Bezugnahme auf 58 werden die Hauptoperationen des Agenten der Regelungskoordinationseinrichtung 610 mit der Wechselwirkung zu anderen Agenten gezeigt. Die Hauptoperationen schließen das Starten 722, den normalen Produktionsmodus 724, die Ausfallbehandlung 726 und das Abschalten 728 ein. Während der Startoperation 722 empfängt der Agent der Regelungskoordinationseinrichtung 610 einen Startbefehl von der Mensch-Maschine-Schnittstelle 626 und konfiguriert als Reaktion darauf die verschiedenen Agenten und Datenspeicher und bereitet sie vor. Dies schließt ein, die Systemdatenbanken mit den Informationen über die physische Auslegung des Systems und den Artikelförderweg vorzubereiten. Der Agent der Regelungskoordinationseinrichtung 610 ist außerdem dafür zuständig, jede der Komponenten Regeleinrichtung 624 der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung, Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 und Verfahrensstationsregeleinrichtungen 614 bis 618 zu starten, damit sie sich durch den Konfigurationsspeicher auf der Grundlage der physischen Auslegung des Systems selbst konfigurieren.
Sobald die Startoperation 722 abgeschlossen ist, kann der Agent der Regelungskoordinationseinrichtung 610 den normalen Produktionsmodusbetrieb 724 beginnen, um die Verarbeitungsoperationen zum Fertigen von Fertigungsartikeln auszuführen. Während des normalen Produktionsmodus' 724 koordiniert die Regelungskoordinationseinrichtung 610 den Fertigungsverarbeitungsbetrieb, was sowohl einschließt, jede Verfahrensstationsregeleinrichtung über das Vorhandensein, die Identifizierung und den Zustand der Fertigungsartikel zu benachrichtigen, die sich der Zweig-Verarbeitungsstation nähern, die dieser Verarbeitungsstationsregeleinrichtung entspricht, als auch, die Ergebnisse der Verarbeitung jedes Fertigungsartikels aufzuzeichnen. Die Regelungskoordinationseinrichtung 610 kommuniziert außerdem sowohl mit der Regeleinrichtung 624 der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung als auch mit der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7, vorzugsweise über die entsprechende Verfahrensstationsregeleinrichtung.
Bei der Ausfallbehandlungsoperation 726 überwacht ein Sicherheitsüberwachungsprogramm 720 die verschiedenen Regeleinrichtungen und berichtet alle Probleme an die Regelungskoordinationseinrichtung 610. Die Regelungskoordinationseinrichtung 610 kann Fertigungsoperationen bewerten und versuchen, dieselben zu berichtigen oder einzustellen, wenn ein Ausfall aufgetreten ist, und kann, falls es notwendig ist, ein Abschalten des Systems auslösen. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 626 kann eine Abschaltoperation 728 auslösen, bei der die Regelungskoordinationseinrichtung 6l0 die Regeleinrichtungen anweist, sich einer Software-Abschaltung zu unterziehen. Bei einer Software-Abschaltoperation 728 speichert das Regelungssystem die Positions-, Identifizierungs- und Verarbeitungsinformationen für jeden Fertigungsartikel auf dem Fertigungssystem, so daß die Verarbeitung dieser Artikel weitergehen kann, wo sie verlassen wurde, wenn das System wieder gestartet wird. Dies ermöglicht eine fortgesetzte Fertigung von teilweise verarbeiteten Artikeln, was den Artikelausschuß und die Stillstandszeit verringert.
Bei einer Hinwendung zu 59 wird gezeigt, daß die Hauptoperationen jeder der Verfahrensstationsregeleinrichtungen 614, 616 oder 618 mit verschiedenen Vorrichtungen in Wechselwirkung stehen. Während der Startoperation 722 wird die Verfahrensstationsregeleinrichtung durch die Regelungskoordinationseinrichtung 610 angewiesen, das Starten zu beginnen. Die Verfahrensstationsregeleinrichtung kann sich durch die Konfigurationsquelle 730 selbst konfigurieren. Außerdem konfiguriert die Verfahrensstationsregeleinrichtung vorzugsweise jede der Verfahrensmodulregeleinrichtungen 620 und die der entsprechenden Zweig-Verarbeitungsstation zugeordnete Endloszufuhr-Schaltvorrichtung.
Während des normalen Produktionsbetriebs 724 empfängt die Verfahrensstationsregeleinrichtung Artikelankündigungsnachrichten von der Regelungskoordinationseinrichtung 610 und empfängt außerdem eine CFI-Weiterschaltungszustandsnachricht von der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7. Falls die CFI-Positionszustandsnachricht anzeigt, daß die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 zur richtigen Position für den nächsten Verarbeitungsschritt weitergeschaltet hat, weist die Verfahrensstationsregeleinrichtung jedes Verfahrensmodul 620, für das eine Artikelankündigungsnachricht empfangen wurde, an, seine Verarbeitungsoperation auszuführen. Nach dem Abschluß seiner Verarbeitungsoperation schickt jedes Verfahrensmodul 620 eine Antwortnachricht an seine Verfahrensstationsregeleinrichtung, um über seinen Verarbeitungszustand für diesen Artikel zu informieren. Die Verfahrensstationsregeleinrichtung wiederum überträgt zum Aufzeichnen eine Arbeitberichtsnachricht an die Regelungskoordinationseinrichtung 610. Zusätzlich weist die Verfahrensstationsregeleinrichtung außerdem die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 an, sich in einer intermittierenden Bewegung von Weiterschalten und Verweilen zu bewegen, vorzugsweise, wenn sie durch die Regelungskoordinationseinrichtung 610 angewiesen wird, dies zu tun.
Während der Ausfallbehandlungsoperation 726 steht die Verfahrensstationsregeleinrichtung in Wechselwirkung sowohl mit der Regelungskoordinationseinrichtung 610 als auch mit den Verfahrensmodulen und der denselben zugeordneten Endloszufuhr-Schaltvorrichtung. Die Zyklusstop-Abschaltoperation 728 steht gleichfalls in Wechselwirkung mit der Regelungskoordinationseinrichtung 610, den Verfahrensmodulregeleinrichtungen und der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7. Außerdem ist bei der Verfahrensstationsregeleinrichtung eine Diagnoseoperation 734 verfügbar, bei der ein Diagnosewerkzeug 732 in Wechselwirkung mit der Verfahrensstationsregeleinrichtung tritt, um Diagnosefunktionen auszuführen.
Unter Bezugnahme auf 60 wird eine Regeleinrichtungsklassenhierarchie illustriert, mit einer Regeleinrichtungsklasse 736 und vier Unterklassen, welche die Klasse 738 der Endloszufuhr-Schaltvorrichtungen, die Klasse 740 der Fördereinrichtungen mit ununterbrochener Bewegung, die Verfahrensstationsklasse 742 und die Verfahrensmodulklasse 743 einschließen. Der Regeleinrichtungsklasse 736 werden Primärverfahren zugewiesen, die Konfigurieren, Zyklusstop, Zustand und Zustand holen, Klarmachen, Sicherheitsabschaltung behandeln, Wiederaufnehmen, Starten und Unterbrechen einschließen. Jede der Unterklassen 738, 740, 742 und 743 enthält zusätzliche Verfahren, und jede Unterklasse ererbt außerdem alle Verfahren der Regeleinrichtungsklasse 736, wie es durch die Vererbung 744 dargestellt wird. Neben den vererbten Verfahren schließt die Klasse 738 der Endloszufuhr-Schaltvorrichtungen zusätzliche Primärverfahren, wie beispielsweise das Stationsaustragungsverfahren, das Stationsbereitschaftsverfahren und das Stationseintragungsverfahren, ein. Die Klasse 740 der Fördereinrichtungen mit ununterbrochener Bewegung schließt zusätzliche Primärverfahren, wie beispielsweise das Geschwindigkeitsveränderungsverfahren zum Verändern der Geschwindigkeit der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung und das Förderergeschwindigkeitsverfahren Geschwindigkeit holen, um die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung zu erfassen, ein. Die Verfahrensstationsklasse 742 schließt zwei zusätzliche Primärverfahren ein, nämlich das Betätigungsverfahren und das Artikelankündigungsbehandlungsverfahren. Die Verfahrensmodulklasse 743 schließt Verfahren zum Ausführen spezifizierter Verfahrensfunktionen ein.
Das Hochgeschwindigkeitsfertigungssystem der vorliegenden Erfindung wird entworfen und geregelt, um eine Hochgeschwindigkeitsfertigungsverarbeitung von Artikeln auf eine Weise auszuführen, die insofern flexibel ist, als die Systemkomponenten modular, leicht zu ersetzen und mit dem verteilten Regelungssystem erneut zu konfigurieren sind. Außerdem wird das Fertigungssystem dafür konfiguriert, eine experimentelle Verarbeitung von Artikeln gleichzeitig mit dem normalen Fertigungsverfahren zu ermöglichen. Um eine experimentelle Verarbeitung zu erreichen, wurde die Fertigungssystemplattform mit einer spezifizierten Auswahlmenge für die Zahl von identischen Verfahrensmodulen, die an jeder Zweig-Verarbeitungsstation eingesetzt werden, entwickelt. Um an jeder Zweig-Verarbeitungsstation eine gesteigerte Verarbeitungsfähigkeit zu verwirklichen, kann die Anzahl (N), welche die Zahl der Verfahrensmodule ist, die parallel für die gleiche Verarbeitungsoperation betrieben werden, gesteigert werden. Dies ermöglicht, daß für diejenigen Verfahren, die zur Ausführung mehr Zeit erfordern als andere Verfahren, auf einer einzelnen Zweig-Verarbeitungsstation eine größere Zahl von Artikeln verarbeitet wird.
Nach einem Ausführungsbeispiel beschränkte das Hochgeschwindigkeitsfertigungssystem die Anzahl (N) auf der Grundlage der folgenden Gleichung: N = 2^x3^y, in der x = 0 bis einschließlich 5 und y = 0 oder 1. Auf der Grundlage der oben erwähnten Gleichung kann die Anzahl N für jede Zweig-Verarbeitungsstation aus der folgenden möglichen Menge von Werten ausgewählt werden: 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16, 24, 32, 48 und 96. Alternative Ausführungsbeispiele können N auf andere Werte, wie beispielsweise N = 2^x3^y, wobei x = 0 bis einschließlich 4 und y = 0 bis einschließlich 2, einschränken. Solange die Anzahl N für jede Zweig-Verarbeitungsstation aus der verfügbaren Menge von Werten ausgewählt wird, können während eines normalen Fertigungsbetriebs und innerhalb eines vernünftigen Zeitraums ebenfalls experimentelle Verfahren an Fertigungsartikeln ausgeführt werden.
Nach dem besonderen Beispiel des Fertigungssystems, wie es in 1 dargelegt wird, setzt die erste Zweig-Verarbeitungsstation eine Anzahl N gleich vier ein, während die zweite und die dritte Zweig-Verarbeitungsstation eine Anzahl N gleich sechs bzw. zwei einsetzen. Um mit einem experimentellen Verarbeitungsmodul ein experimentelles Verfahren für 1000 Artikel laufen zu lassen, während das Fertigungssystem 2 noch eine normale Verarbeitung mit einer Verarbeitungsgeschwindigkeit von 700 Artikeln pro Minute ausführt, würde das Fertigungssystem annähernd 13,33 Stunden brauchen. Dies liegt daran, daß das Fertigungssystem dazu in der Lage ist, alle zwölf Artikel einen experimentellen Artikel zu verarbeiten, da nach der Primfaktorenzerlegung, die Faktoren von N = 4 2*2 sind, die Faktoren von N = 6 2*3 sind und die Faktoren von N = 2, 2 sind. Da der kleinste gemeinsame Faktor daher 2*3*2 = 12 ist, kann bei dem obigen Beispiel einer von jeweils zwölf Artikeln experimentell sein.
Unter besonderer Bezugnahme auf 61 werden Beispiele für die Zahl der Verfahrensstationen bereitgestellt, die in Abhängigkeit von der Verfahrenszeit und dem Artikeldurchsatz (z. B. Artikel pro Minute) erforderlich sind, für Zweidrittelzyklen, vorausgesetzt, daß 67% der Zykluszeit für Verfahrensoperationen verwendet werden. Das Verfahrensbeispiel 746 illustriert, daß für eine Verfahrensausführungszeit von 2,000 Sekunden eine große Zahl von Verfahrensmodulen erforderlich ist. Die Verfahrensbeispiele 748, 750 und 752 illustrieren, daß für Verfahrensausführungszeiträume von 0,500 Sekunden, 0,267 Sekunden bzw. 0,100 Sekunden eine verringerte Zahl von Verfahrensmodulen erforderlich ist. Das Verfahrensbeispiel 754 zeigt, daß ein schneller Verfahrensausführungszeitraum von 0,050 Sekunden sogar noch weniger Verfahrensmodule erfordert. Dementsprechend steigert sich die für eine bestimmte Zweig-Verarbeitungsstation erforderliche Anzahl N mit den zeitaufwendigeren Verfahren.
Es wird nun, wie folgt, der Betrieb des verteilten Regelungssystems 600 zum Regeln des Hochgeschwindigkeitsfertigungssystems 2 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Vor dem Ausführen von Verarbeitungsoperationen wird das Regelungssystem 600 sich einer anfänglichen Startoperation unterziehen, bei der die Regelungskoordinationseinrichtung 610 die Konfiguration der verschiedenen Regeleinrichtungen und geregelten Vorrichtungen, einschließlich der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung, der Verfahrensstationen und der Verfahrensmodulregeleinrichtungen, beginnt. Sobald sie konfiguriert ist, benachrichtigt jede Regeleinrichtung die Regelungskoordinationsvorrichtung 610, daß sie betriebsbereit ist. Danach fordert die Regelungskoordinationsvorrichtung 610 die Ausrichtung der Umsetzvorrichtungen 8 in ihren vorher festgelegten Ausgangspositionen, so daß die Regelungskoordinationsvorrichtung 610 die Position und die Identifizierung jedes Fertigungsartikels klären kann, wenn er durch das Fertigungssystem befördert und verarbeitet wird. Das Regelungssystem 600 ist nun klar für einen normalen Verarbeitungsbetrieb.
Unter Bezugnahme auf 62 wird darin der normale Verarbeitungsbetrieb des verteilten Regelungssystems 600 illustriert. Während des normalen Fertigungsbetriebs schickt die Regelungskoordinationsvorrichtung 610 eine Artikelankündigungsnachricht 756 an die Verfahrensstationsregeleinrichtungen, wie beispielsweise die Verfahrensstationsregeleinrichtung 614, die gezeigt wird. Die Verfahrensstationsregeleinrichtung 614 empfängt ebenfalls von der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung eine (Haken-) Betätigungsnachricht 758, die anzeigt, daß die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 ihrer Weiterschaltbewegung zur nächsten Verarbeitungsposition abgeschlossen hat. Wenn sie sich in der richtigen Position befinden, werden die Förderhaken der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung und die auf denselben mitgenommenen Artikel mit den Verfahrensmodulen ausgerichtet, welche die nächste Verarbeitungsoperation ausführen sollen. Sobald die Verfahrensstationsregeleinrichtung 614 sowohl die Artikelankündigungsnachricht 756 als auch die Betätigungsnachricht 758 empfangen hat, schickt sie Betätigungsnachrichten 760 und 762 an jede entsprechende Verfahrensmodulregeleinrichtung, wie beispielsweise die Verfahrensmodulregeleinrichtungen 620A und 620B. Die Betätigungsnachrichten 760 und 762 weisen die empfangenden Verfahrensmodulregeleinrichtungen 620A bzw. 620B an, die Verfahrensoperation für ihr zugeordnetes Verfahrensmodul auszuführen.
Nach dem Abschluß ihrer Verfahrensoperation schickt jede Verfahrensmodulregeleinrichtung 620 einen Antwortmodulbericht 764 und 766 an die entsprechende Verfahrensstationsregeleinrichtung 614, der sie über den abgeschlossenen Zustand informiert. Die Verfahrensstationsregeleinrichtung 614 wiederum überträgt Arbeitsberichtnachrichten 765 und 767 zurück zur Regelungskoordinationseinrichtung 610, welche die Arbeitsfortschrittsinformationen für jeden Fertigungsartikel enthalten. Die Regelungskoordinationseinrichtung 610 ist dadurch in der Lage, die Geschichte jedes einzelnen Fertigungsartikels, der auf dem Fertigungssystem verarbeitet wird, zu verfolgen und zu protokollieren. Zusätzlich überträgt jede Verfahrensmodulregeleinrichtung 620 außerdem Modul-Frei-Nachrichten 768 und 770 an die entsprechende Verfahrensstationsregeleinrichtung 614, die anzeigen, daß das Verfahrensmodul den Artikel zur Endloszufuhr-Schaltvorrichtung zurückgeführt hat und frei ist von dem Artikel, der zuvor verarbeitet wurde. Die Verfahrensstationsregeleinrichtung 614 gibt außerdem eine Stationsbereitschaftsnachricht 772 an die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 aus, um die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 in die Lage zu versetzen, ihre Weiterschaltbewegung auszuführen.
Der normale Verarbeitungsbetrieb wird für jeden zu verarbeitenden Artikel wiederholt. Das Hochgeschwindigkeitsfertigungssystem 2 kann mit einer normalen Abschaltoperation, einer Störungsabschaltung oder einer Sicherheitsabschaltung abgeschaltet werden. Eine normale Abschaltoperation wird dadurch ausgeführt, daß die Regelungskoordinationseinrichtung 610 eine Zyklusstopnachricht an jede der Verfahrensstationsregeleinrichtungen, die Endloszufuhr-Schaltvorrichtungen und die Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung sendet, welche die Vorrichtungen anweist, den normalen Betrieb am Ende eines Zyklus' anzuhalten, so daß der normale Betrieb, ohne Artikel auszulassen, erneut gestartet werden kann, wo er verlassen wurde. Eine Ausfallbehandlungsabschaltung schließt gleichfalls ein, daß die Regelungskoordinationseinrichtung 610 eine Zyklusstopnachricht an jede der Verfahrensstationsregeleinrichtungen, die Endloszufuhr-Schaltvorrichtungen und die Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung sendet, den normalen Betrieb am Ende eines Zyklus' anzuhalten, so daß ein erneuter Start möglich ist. Eine Ausfallbehandlungsabschaltung wird jedoch als Reaktion auf ein Ausfallbehandlungssignal ausgeführt. Die Ausfallbehandlungsabschaltung schließt ein Sicherheitsüberwachungsprogramm, wie beispielsweise einen Umsetzvorrichtungsgrenzschalter oder einen Türöffnungsdetektor, ein, das die Regelungskoordinationseinrichtung 610 über ein Problem benachrichtigt. Als Reaktion darauf schickt die Regelungskoordinationseinrichtung 610 Abschaltnachrichten an jede der Verfahrensstationsregeleinrichtungen, die Endloszufuhr-Schaltvorrichtungen und die Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung, um das System sofort abzuschalten.
Unter Bezugnahme auf 63 wird der Betrieb der ersten Endloszufuhr-Schaltvorrichtung 7 illustriert, wobei die Linienbewegungsschritte gleich der Anzahl N = 4 sind, in der eine Reihe von Artikeln 34 in einer indizierten intermittierenden Bewegung befördert werden, um die Artikel in Position zu bringen für eine Verarbeitung durch vier normale Verfahrensmodule 10. Die Verfahrensmodule 10 werden nacheinander mit einem Zwischenraum von N + 1 Artikeln zueinander angeordnet. Folglich werden bei dem gezeigten Beispiel mit N = 4 die Verfahrensmodule 10 mit einem Abstand von fünf Artikeln vom nächsten Verfahrensmodul angeordnet. Während des normalen Verarbeitungsbetriebs führt jedes Verfahrensmodul 10 seine spezifizierte Verfahrensoperation an jedem vierten Artikel aus.
Das Hochgeschwindigkeitsfertigungssystem der vorliegenden Erfindung ermöglicht außerdem, daß die experimentelle Verarbeitung von Artikeln zur gleichen Zeit ausgeführt wird, in der die normale Verarbeitung ausgeführt wird. Dies kann durch den Einsatz eines experimentellen Verfahrensmoduls 36 erreicht werden, wie es parallel zu einem der normalen Verfahrensmodule 10 gezeigt wird. Um eine experimentelle Verarbeitung auszuführen, wird das experimentelle Verfahrensmodul 36 angewiesen, die Verarbeitung an einem Artikel an Stelle des normalen Verfahrensmoduls auszuführen. Durch das Anordnen der normalen Verfahrensmodule mit einem Zwischenraum von N + 1 Artikeln kann das experimentelle Verfahren leicht eingesetzt werden. Es sollte sich außerdem verstehen, daß die Häufigkeit der möglichen Verwendung des experimentellen Verfahrensmoduls 36 von der Zahl der ausgeführten experimentellen Verfahren und dem Hauptnenner von N für jede Zweig-Verarbeitungsstation abhängen kann, wie es hierin erläutert wurde.
Wie es oben erwähnt wurde, bewegt sich jede der Endloszufuhr-Schaltvorrichtungen in einer indizierten intermittierenden Bewegung, um einen Verweilzeitraum, während dessen die Verarbeitung stattfindet, und einen Weiterschaltzeitraum zu gewährleisten, während dessen sich die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung bewegt. Die indizierte intermittierende Bewegung der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung wird in 64 als eine Funktion von Geschwindigkeit und Zeit illustriert. Während des Weiterschaltzeitraums 774 steigt die Geschwindigkeit der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung anfänglich an, pegelt sich ein und sinkt danach ab, bis die richtige Verweilposition erreicht ist. Während des Verweilzeitraums 776 bleibt die Endloszufuhr-Schaltvorrichtung stehen, während ermöglicht wird, daß die Verfahrensoperationen stattfinden. Die intermittierende indizierende Bewegung der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung wird durch den gesamten normalen Betrieb wiederholt.
Unter Bezugnahme auf 65 werden die sieben Näherungssensoren gezeigt, die längs der Bewegungsbahn der Umsetzvorrichtung 8 angeordnet werden, um die Bewegung der Umsetzvorrichtung zu überwachen. Der Ausgangsstellungssensor 208 fühlt eine vorher festgelegte Ausgangsposition der Umsetzvorrichtung 8 ab, was es dem Regelungssystem 600 ermöglicht, den normalen Betrieb des Hochgeschwindigkeitsfertigungssystems 2 in einer bekannten Position zu beginnen. Der CFI-Index-Einschaltpositionssensor 206 und der CFI-Index-Abschaltsensor 212 gewährleisten eine Positionserfassung, welche die normalen Bewegungsgrenzen der Umsetzvorrichtung 8 definiert, an denen ein Zurücksetzen der Umsetzvorrichtung erfolgt. Im einzelnen fühlt der CFI-Index-Abschaltsensor 212 ab, daß die Umsetzvorrichtung 8 ausgangslastig ist und wird nach dem Abschluß des laufenden Zyklus' der CFI bewirken, daß sich die CFI abschaltet. Wenn die CFI abgeschaltet ist, nimmt die Eingangsseite der Umsetzvorrichtung 8 weiter Artikel von der Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung auf. Der CFI-Index-Einschaltsensor 206 fühlt ab, wenn die Umsetzvorrichtung 8 eingangslastig geworden ist und bewirkt dann, daß die CFI wieder eingeschaltet wird.
Das Näherungsabfühlen der Umsetzvorrichtung schließt ebenfalls ein Paar von Eingangsendlagensensor und Ausgangsendlagensensor 204 bzw. 210 ein, um eine erste und eine zweite Endlagengrenze der Umsetzvorrichtung 8 zu erfassen. Wenn entweder der Eingangsendlagen-Positionssensor 204 oder der Ausgangsendlagen-Positionssensor 210 eine Bewegung der Umsetzvorrichtung über die Grenzen hinaus erfaßt, wird eine Software-Abschaltung des Systems ausgelöst. Jenseits der Endlagensensoren befindet sich ein Paar von Hardware-Eingangs- und Ausgangsgrenzsensoren 201 und 202, die festverdrahtete Grenzschalter einschließen können. Falls die Umsetzvorrichtung 8 sich über einen der Hardware-Grenzschaltersensoren 201 oder 202 hinaus bewegt, wird das Fertigungssystem 2 sofort abgeschaltet.
Die Regelung der Umsetzvorrichtung 8 als Reaktion auf die Näherungssensoren wird weiter in dem in 66 bereitgestellten Zustandsdiagramm illustriert. Wie es illustriert wird, gibt es einen Zustand 778 mit angeschalteter CFI, einen Zustand 780 mit abgeschalteter CFI und einen Linienzyklusstop 782. Wenn der Ausgangsstellungssensor 208 die Ausgangsstellung der Umsetzvorrichtung 8 erfaßt, beginnt die CFI im eingeschalteten Zustand 778. Wenn der CFI-Index-Abschaltpositionssensor 212 einen ausgangslastigen Zustand 786 erfaßt, geht das System in den Zustand 780 mit abgeschalteter CFI über, in dem die CFI am Ende ihres laufenden Zyklus' abgeschaltet wird. Sobald die Umsetzvorrichtung 8 zu einem eingangslastigen Zustand 788 zurückkehrt, führt der CFI-Index-Einschaltpositionssensor 206 die Umsetzvorrichtung 8 in den Zustand 778 mit angeschalteter CFI zurück. In beiden Zuständen 780 bzw. 778 mit eingeschalteter oder ausgeschalteter CFI kann das System in den Linienzyklusstop-Zustand 782 eintreten, falls einer der Endlagenpositionssensoren 204 und 210 eine ausgedehnte Bewegung der Umsetzvorrichtung 8 erfaßt, wie es in den Blocks 790 und 792 gezeigt wird.
Die relative Bewegung der Umsetzvorrichtung 8 wird in 67 als eine Funktion des Prozentsatzes der Bewegung der Umsetzvorrichtung und der Zeit gezeigt. Während des normalen Betriebs nimmt die Umsetzvorrichtung 8 an ihrer Eingangsseite mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit, wie sie durch die Fördereinrichtung mit ununterbrochener Bewegung bestimmt wird, kontinuierlich Fertigungsartikel auf. Die Ausgangsseite der Umsetzvorrichtung 8 bewegt sich synchron mit der Endloszufuhr-Schaltvorrichtung in einer indizierten intermittierenden Bewegung. Die indizierte intermittierende Bewegung schließt eine Weiterschaltbewegung ein, die durch den Abfall 794 in der Sägezahnreaktion repräsentiert wird, und die Endloszufuhreingangsbewegung während eines Verweilens oder einer CFI-Abschaltung wird durch den Anstieg 796 gezeigt. Die Weiterschaltbewegung geschieht allgemein mit einer höheren Geschwindigkeit als die Endloszufuhreingangsbewegung. Dementsprechend wird die Umsetzvorrichtung 8 schließlich ausgangslastig, wobei an diesem Punkt die CFI abgeschaltet wird und die Bewegung der Umsetzvorrichtung zurück zum eingangslastigen Zustand geneigt wird, woraufhin die CFI dann wieder angeschaltet wird.
Dementsprechend gewährleistet das Regelungssystem 600 eine verteilte elektronische Regelung, z. B. eine „Fly-by-wire"-Regelung, die flexibel und schnell ist. Das verteilte Regelungssystem 600 ermöglicht eine Hochgeschwindigkeitsverfahrensfertigung, wie beispielsweise eine Batteriefertigung mit erreichbaren Geschwindigkeiten von wenigstens 900 bis 1800 Batterien pro Minuute.
Während das Hochgeschwindigkeitsfertigungssystem in Verbindung mit einer Batterieanwendung beschrieben worden ist, sollte es sich verstehen, daß nach der vorliegenden Erfindung das Fertigungssystem der vorliegenden Erfindung gleichfalls auf verschiedene andere Anwendungen zum Fertigen von gewünschten Fertigungsartikeln angewendet werden kann.
Die obige Beschreibung ist nur als die eines bevorzugten Ausführungsbeispiels zu betrachten. Daher versteht es sich, daß das Ausführungsbeispiel, das in den Zeichnungen gezeigt und oben beschrieben wird, nur illustrativen Zwecken dient und nicht den Rahmen der Erfindung begrenzen soll.

Claims

System (2) zum Verarbeiten von Fertigungsartikeln (34), das folgendes umfaßt: eine erste Fördereinrichtung (18, 20) zum gleichzeitigen Befördern einer Vielzahl von Fertigungsartikeln (34) in einem ersten Bewegungsmodus, eine zweite Fördereinrichtung (15) zum Befördern der Artikel (34) in einem zweiten Bewegungsmodus, ein Verfahrensmodul (12) zum Ausführen eines Verfahrens an Artikeln (34), die auf der zweiten Fördereinrichtung (15) befördert werden, eine Umsetzvorrichtung (8b) zum aufeinanderfolgenden Umsetzen von Artikeln (34) von der ersten Fördereinrichtung (18, 20) zur zweiten Fördereinrichtung (15) und von der zweiten Fördereinrichtung (15) zur ersten Fördereinrichtung (18, 20), wobei die Umsetzvorrichtung (8b) einen Kreisförderer (198) umfaßt, der einen ersten, im ersten Bewegungsmodus angetriebenen, Abschnitt und einen zweiten, im zweiten Bewegungsmodus angetriebenen, Abschnitt hat, bei dem die Umsetzvorrichtung (8b) den Übergang der Bewegung der Artikel (34) vom ersten Bewegungsmodus zum zweiten Bewegungsmodus und vom zweiten Bewegungsmodus zum ersten Bewegungsmodus bewirkt, wenigstens eine zwischen die erste Fördereinrichtung (18, 20) und die Umsetzvorrichtung (8b) geschaltete Kupplung (32), um ein Umsetzen von Artikeln (34) von der ersten Fördereinrichtung (18, 20) zum ersten Abschnitt des Kreisförderers (198) und vom ersten Abschnitt des Kreisförderers (198) zur ersten Fördereinrichtung (18, 20) zu erlauben, und wenigstens eine zwischen die Umsetzvorrichtung (8b) und die zweite Fördereinrichtung (15) geschaltete Kupplung (32), um ein Umsetzen von Artikeln (34) vom zweiten Abschnitt des Kreisförderers (198) zur zweiten Fördereinrichtung (15) und von der zweiten Fördereinrichtung (15) zum zweiten Abschnitt des Kreisförderers (198) zu erlauben.
System (2) nach Anspruch 1, bei dem der Kreisförderer (198) außerdem einen dritten, das eine Ende des ersten Abschnitts mit dem einen Ende des zweiten Abschnitts verbindenden, Abschnitt und einen vierten, das andere Ende des ersten Abschnitts mit dem anderen Ende des zweiten Abschnitts verbindenden, Abschnitt umfaßt und sich der dritte und der vierte Abschnitt an Veränderungen in der Länge des dritten und des vierten Abschnitts anpassen, verursacht durch Unterschiede zwischen dem ersten und dem zweiten Bewegungsmodus des ersten und des zweiten Abschnitts.
System (2) nach Anspruch 2, bei dem die kombinierte Länge des dritten und des vierten Abschnitts gleichbleibend ist und sich die relativen Längen des dritten und des vierten Abschnitts während der Bewegung des ersten und des zweiten Abschnitts in dem ersten und dem zweiten Bewegungsmodus verändern.
System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das System (2) ein Hochgeschwindigkeitsfertigungssystem (2) zum Verarbeiten von Fertigungsartikeln (34) ist, an denen Verfahren bei einer vorher gewählten Verarbeitungsgeschwindigkeit ausgeführt werden müssen, wobei das System (2) folgendes umfaßt: einen Stamm (4), der die erste Fördereinrichtung (18, 20) zum gleichzeitigen Befördern der Vielzahl von Fertigungsartikeln (34) bei der vorher gewählten Verarbeitungsgeschwindigkeit im ersten Bewegungsmodus von einem Beginn des Systems zu einem Ende des Systems (2) umfaßt, wenigstens eine Zweig-Verarbeitungsstation (14), angeordnet zwischen dem Beginn und dem Ende, bei dem die Zweig-Verarbeitungsstation die zweite Fördereinrichtung (15) und das Verfahrensmodul (12) umfaßt und während des Betriebs derselben wenigstens ein Verfahren an auf derselben beförderten Fertigungsartikeln (34) ausführt, während die Artikel (34) im zweiten Bewegungsmodus befördert werden, wenigstens eine zwischen dem Stamm (4) und der Zweig-Verarbeitungsstation (14) angeordnete Umsetzvorrichtung (8b), um fortlaufend Fertigungsartikel (34) aus dem Stamm (4) herauszulösen und die Bewegung der herausgelösten Fertigungsartikel (34) zum Umsetzen zur Zweig-Verarbeitungsstation (14) vom ersten Bewegungsmodus zum zweiten Bewegungsmodus überzuleiten und um weiterhin jeden der verarbeiteten Fertigungsartikel (34) aus der Zweig-Verarbeitungsstation (14) herauszulösen und die Bewegung der Artikel (34) zum Umsetzen zum Stamm (4) vom zweiten Bewegungsmodus zum ersten Bewegungsmodus überzuleiten, wobei die Umsetzvorrichtung (8b) den Kreisförderer (198) umfaßt, der den ersten, im ersten Bewegungsmodus angetriebenen, Abschnitt und den zweiten, im zweiten Bewegungsmodus angetriebenen, Abschnitt hat, wenigstens eine zwischen die erste Fördereinrichtung (18, 20) und die Umsetzvorrichtung (8b) geschaltete Kupplung (32), um ein Umsetzen von Artikeln (34) von der ersten Fördereinrichtung (18, 20) zum ersten Abschnitt des Kreisförderers (198) und vom ersten Abschnitt des Kreisförderers (198) zur ersten Fördereinrichtung (18, 20) zu erlauben, und wenigstens eine zwischen die Umsetzvorrichtung (8b) und die zweite Fördereinrichtung (15) geschaltete Kupplung (32), um ein Umsetzen von Artikeln (34) vom zweiten Abschnitt des Kreisförderers (198) zur zweiten Fördereinrichtung (15) und von der zweiten Fördereinrichtung (15) zum zweiten Abschnitt des Kreisförderers (198) zu erlauben.
System (2) nach Anspruch 4, das außerdem ein verteiltes Regelungssystem (600) zum Regeln des Fertigungssystems (2) umfaßt, wobei das Regelungssystem (600) folgendes umfaßt: eine Koordinationsregeleinrichtung (610) zum Überwachen des Verarbeitens jedes Fertigungsartikels (34) auf dem Fertigungssystem (2) und zum Koordinieren des Verarbeitens jedes Fertigungsartikels (34), eine Verfahrensstationsregeleinrichtung (616), mit der Koordinationsregeleinrichtung (610) vernetzt und jeder Zweig-Verarbeitungsstation (14) zugeordnet, um die auf denselben ausgeführten Verfahren für jeden Fertigungsartikel (34) zu starten, und eine Verfahrensmodulregeleinrichtung (620), jedem einzelnen Verfahrensmodul (12) an jeder Zweig-Verarbeitungsstation (14) zugeordnet und mit der Verfahrensstationsregeleinrichtung (616) vernetzt, wobei die Verfahrensmodulregeleinrichtung (620) den Verarbeitungsbetrieb des zugeordneten Verfahrensmoduls (12) regelt, bei dem die Koordinationsregeleinrichtung (610) den Verarbeitungsbetrieb jedes Fertigungsartikels (34) koordiniert, die Verfahrensstationsregeleinrichtung (616) Regelvorgänge startet und die Verfahrensmodulregeleinrichtung (620) einzelne, jedem Verfahrensmodul (12) zugeordnete, Regelvorgänge ausführt.
System (2) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei dem die Zweig-Verarbeitungsstation (14) folgendes umfaßt: eine Endloszufuhr-Schaltvorrichtung (15) einschließlich eines Transportmechanismus' zum Befördern der Fertigungsartikel (34) längs der Zweig-Verarbeitungsstation (14) in einer indizierten intermittierenden Bewegung, bei dem wenigstens ein Abschnitt des Transportmechanismus' bogenförmig ist und die Fertigungsartikel (34) auf eine bogenförmige Weise befördert und bei dem außerdem jeder der Fertigungsartikel (34) an einem einzigen Tangentialpunkt längs des bogenförmigen Abschnitts durch den Transportmechanismus aufgenommen wird, während der Transportmechanismus in Bewegung ist, und wenigstens ein an der Schaltvorrichtung (15) angebrachtes Verfahrensmodul (12) zum Ausführen des wenigstens einen Verfahrens an den Fertigungsartikeln (34).
System (2) nach Anspruch 4, 5 oder 6, bei dem das Verfahrensmodul folgendes umfaßt: ein Chassis (480) mit einer Basis (482), einen an einem Äußeren des Chassis' (480) angebrachten Verarbeitungsmechanismus zum Ausführen eines Verfahrens an den Fertigungsartikeln (34), einen Erfassungsmechanismus, um den Fertigungsartikel (34) unter die Kontrolle des Verfahrensmoduls (12) zu bringen und um den Verarbeitungsmechanismus in eine Arbeitsposition im Verhältnis zum Fertigungsartikel (34) zum Ausführen des Verfahrens zu bringen, und ein dem Chassis (480) zugeordnetes Regelelement (620), um den Erfassungsmechanismus zu steuern, die Kontrolle des Fertigungsartikels (34) zu gewinnen und um den Verarbeitungsmechanismus in einer Aufgabenfolge zu steuern, den Verarbeitungsmechanismus in die Arbeitsposition im Verhältnis zum Fertigungsartikel (34) zu bringen, die Ausführung des Verfahrens durch den Verarbeitungsmechanismus zu steuern und den Verarbeitungsmechanismus vom Fertigungsartikel (34) zu trennen, um die Kontrolle des Artikels (34) an das Fertigungssystem (2) zurückzugeben.
System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Bewegungsmodus eine ununterbrochene Bewegung ist und der zweite Bewegungsmodus eine intermittierende Bewegung ist.
Verfahren zum Verarbeiten von Fertigungsartikeln (34), das die folgenden Schritte umfaßt: gleichzeitiges Befördern einer Vielzahl von Fertigungsartikeln (34) auf einer ersten Fördereinrichtung (18, 20) in einem ersten Bewegungsmodus, aufeinanderfolgendes Umsetzen der Artikel (34) von der ersten Fördereinrichtung (18, 20) zu einer Umsetzvorrichtung (8b), die den Übergang der Bewegung der Artikel (34) vom ersten Bewegungsmodus zu einem zweiten Bewegungsmodus bewirkt, wobei die Umsetzvorrichtung (8b) einen Kreisförderer (198) umfaßt, der einen ersten, im ersten Bewegungsmodus angetriebenen, Abschnitt und einen zweiten, im zweiten Bewegungsmodus angetriebenen, Abschnitt hat, wobei zwischen die erste Fördereinrichtung (18, 20) und die Umsetzvorrichtung (8b) wenigstens eine Kupplung (32) geschaltet wird, wodurch Artikel (34) von der ersten Fördereinrichtung (18, 20) zum ersten Abschnitt des Kreisförderers (198) und vom ersten Abschnitt des Kreisförderers (198) zur ersten Fördereinrichtung (18, 20) umgesetzt werden, aufeinanderfolgendes Umsetzen der Artikel (34) von der Umsetzvorrichtung (8b) zu einer zweiten Fördereinrichtung (15) und Befördern der Artikel (34) auf der zweiten Fördereinrichtung (15) im zweiten Bewegungsmodus, wobei zwischen die Umsetzvorrichtung (8b) und die zweite Fördereinrichtung (15) wenigstens eine Kupplung (32) geschaltet wird, wodurch Artikel (34) vom zweiten Abschnitt des Kreisförderers (198) zur zweiten Fördereinrichtung (15) und von der zweiten Fördereinrichtung (15) zum zweiten Abschnitt des Kreisförderers (198) umgesetzt werden, und Ausführen eines Verfahrens an auf der zweiten Fördereinrichtung (15) beförderten Artikeln (34).
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem: die Vielzahl von Fertigungsartikeln (34) auf der ersten Fördereinrichtung (18, 20) in einer wesentlich ununterbrochenen Bewegung von einem Beginn eines Fertigungssystems (2) zu einem Ende des Fertigungssystems (2) befördert wird, die Vielzahl von Fertigungsartikeln (34) aufeinanderfolgend zur zweiten Fördereinrichtung (15) in einer Zweig-Verarbeitungsstation (14) umgesetzt wird, die Vielzahl von Fertigungsartikeln (34) auf der zweiten Fördereinrichtung (15) in der Zweig-Verarbeitungsstation (14) in einer indizierten intermittierenden Bewegung befördert wird, um einen Verweilvorgang und einen Schaltvorgang zu gewährleisten, und während des Verweilvorgangs wenigstens ein Verfahren an den Fertigungsartikeln (34) ausgeführt wird.