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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Greifvorrichtung, insbesondere für automatische
Druck- und/oder
Kuvertierungsmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 (
US 4,697,246 ).
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Greifvorrichtungen
der zuvor genannten Art werden zum Beispiel bei Maschinen zum automatischen
Kuvertieren von Kontoauszügen
oder Rechnungen von Banken oder Versicherungen eingesetzt. Derartige
Maschinen nehmen bedruckte Blätter
wie Kontoauszüge
oder Rechnungen einzelnen von einem Stapel, falten sie und schieben
sie in einen Umschlag, der sodann verschlossen wird.
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Bei
einer bekannten Greifvorrichtung ist vorgesehen, dass das zumindest
eine Greifelement zum Beispiel mit einem Nocken-Schaltwerk oder
einem Pressluftzylinder geöffnet
und durch Federkraft wieder geschlossen wird. Dabei kann der Fall
eintreten. dass durch eine Fehlfunktion in der Papierzuführung zwei
oder mehr Blätter
von der Greifvorrichtung gegriffen und zur weiteren Bearbeitung übergeben
werden. Es kann also vorkommen, dass beispielsweise zwei Kontoauszüge oder
zwei Rechnungen, die für verschiedene
Kunden bestimmt sind, fälschlicherweise
in einen Umschlag gesteckt werden. Auch im Hinblick auf den Datenschutz
ist ein solcher Fehler unbedingt zu vermeiden.
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Zur
Vermeidung dieses Fehlers wurde bereits vorgeschlagen, dass an zumindest
einem Greifelement ein zusätzlicher
Hebelarm angebracht wird, der je nach Öffnung des Greifelementes einen
oder zwei Endschalter betätigt.
Die Schalterstellungen werden ausgewertet um festzustellen, ob die
Greifvorrichtung kein Blatt, ein Blatt oder mehr als ein Blatt gegriffen
hat.
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Die
bekannte Lösung
weist jedoch den Nachteil auf, dass die Endschalter aufwendig mechanisch
justiert und bei jedem Auftrag mit geänderter Blattstärke neu
eingestellt werden müssen.
Auch ist die Stabilität
des mechanischen Systems nicht ausreichend, so dass das System trotz
aufwendiger Justierung unsicher und störanfällig ist.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Greifvorrichtung der
oben beschriebenen Art derart weiterzubilden, dass diese störunanfällig ist und
eine einfache Anpassung an verschiedene Blattstärken erfolgen kann.
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Das
Problem wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das
von dem Sensor abgegebene Signal kann dabei in einer nachgeschalteten
Auswerteschaltung ausgewertet werden. Aufgrund der kontinuierlichen
Erfassung der Stellung zwischen den beiden Greifelementen kann bei
der Auswertung des Signals festgestellt werden, ob sich -wie gewünscht- ein
Blatt oder – fälschlicherweise – mehr als ein
Blatt zwischen den Greifelementen befinden. Ein mechanisches Justieren
bei Wechsel der Blattqualität
bzw. Blattdicke ist nicht mehr erforderlich.
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Dabei
ist der Geber als Magnet und der Sensor als intelligenter Hall-Sensor
ausgebildet. Der Sensor kann dabei in dem festen Greifelement und der
Magnet in bzw. an dem bewegbaren Greifelement angeordnet sein. Dabei
ist vorgesehen, dass der Magnet eine unmittelbare Wirkung auf den
Sensor ausübt,
d. h. in unmittelbarer Nähe
sich vor dem Sensor bewegt, so dass die Stellung des bewegbaren
Greifelementes kontinuierlich erfassbar ist.
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Erfindungsgemäß wird ein
intelligenter Sensor mit integrierter Kompensations- und Verstärkerschaltung
verwendet. Bei diesem sind Kompensations- und Verstärkerschaltung
mit einer Logikschaltung wie Mikroprozessor verbunden, der seinerseits mit
einem Datenspeicher wie EEPROM verbunden ist. Der intelligente Sensor
weist insbesondere den Vorteil auf, dass eine Null-Spannung intern
kompensiert und eine Verstärkung
intern eingestellt werden kann.
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Die
Komponenten werden von der implementierten Logikeinheit (CPU) angesteuert,
die bei der Kalibrierung des an der Greifvorrichtung montierten
Sensors Abgleichdaten von einem externen Rechnersystem über eine
Kommunikationsleitung erhält
und in einem Speichermedium wie EEPROM ablegt. Auch hat sich als
vorteilhaft erwiesen, dass der Sensor über eine Auswerteschaltung
und über
einen Bus wie CAN-Bus mit einer übergeordneten
Maschinensteuerung verbunden ist.
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Vorzugsweise
gibt die Messeinrichtung ein analoges Signal ab, dessen Höhe einem
zwischen den Greifelementen gebildeten Abstand proportional ist.
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Je
nach dem, ob die Greifvorrichtung leer ist, ein Blatt oder mehrere
Blätter
gegriffen hat, erreicht der Magnet eine andere Position in Bezug
auf den Hall-Sensor. Der Hall-Sensor gibt eine geringfügig veränderte analoge
Spannung ab, die ausgewertet wird. Neben der Zahl der gegriffenen
Blätter
ist diese analoge Spannung auch abhängig von der Dicke eines Blattes.
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Die
Erfindung wird anhand eines aus der nachfolgenden Beschreibung von
den Zeichnungen zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispieles beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
Greifvorrichtung mit einem ersten und zweiten Greifelement in Seitenansicht,
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2 das
erste Greifelement gemäß 1 in
Seitenansicht,
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3 eine
Ausführungsform
einer Signalverarbeitungseinrichtung und
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4a/4b zeitliche
Verläufe
von auszuwertenden Signalen.
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In 1 ist
eine Greifvorrichtung 10 in Seitenansicht dargestellt,
die einen Greifarm 12 aufweist, der mit einem ersten Ende 14 mittels
einer Klemmbefestigung 16 an einer Achse 18 zum
Beispiel einer Maschine zur automatischen Kuvertierung von Kontoauszügen oder
Rechnungen (nicht dargestellt) befestigt ist. An einem zweiten Ende 20 des Greifarms 12 weist
die Greifvorrichtung 10 ein erstes Greifelement 22 und
ein zweites Greifelement 24 auf. Das zweite Greifelement 24 verläuft senkrecht
zu dem Greifarm 12 und ist fest mit diesem verbunden. Das
erste Greifelement 22 ist Teil eines im wesentlichen T-förmigen Hebels 26,
der um eine Achse 28 schwenkbar an dem Greifarm 12 befestigt
ist. Zur Betätigung
des ersten Greifelementes 22 weist der Hebel 26 einen
Schenkel 30 auf, der über
ein Federelement 32 und ein Betätigungselement 34 wie
Pressluftzylinder mit einem sich von dem Greifarm 12 erstreckenden
Vorsprung 36 verbunden ist.
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Es
ist vorgesehen, dass das Federelement 32 als Zugfeder ausgebildet
ist, so dass das erste Greifelement 22 federvorgespannt
an dem zweiten Greifelement 24 zum Greifen von flächgiem Gut
wie zum Beispiel gedruckten Blättern
anliegt. Zum Öffnen der
Greifelemente 22, 24 wird das Betätigungselement 34 wie
zum Beispiel ein Pressluftzylinder durch Einlassen von Pressluft
geöffnet.
Die Greifelemente 22, 24 weisen gegenüberliegende
Greifflächen 38, 40 auf,
wobei die Greiffläche 40 geriffelt
ausgebildet ist, um ein sicheres Greifen des flächigen Gutes zu ermöglichen.
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Zur
kontinuierlichen Erfassung der relativen Stellung zwischen dem ersten
Greifelement 22 und dem zweiten Greifelement 24 weist
die Greifvorrichtung 10 eine Messeinrichtung 42 auf,
die über
Verbindungsleitungen 44 mit einer Signalverarbeitungseinrichtung 46 verbunden
ist. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsleitungen 44 mit
einer Verbindungsstelle 48 in unmittelbarer Nähe der Achse 18 verbunden,
so dass eine Zuleitung 50 zu der Signalverarbeitungseinrichtung
bei der Bewegung des Greifarms 12 möglichst wenig beansprucht wird.
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Die
Messeinrichtung 42 umfasst in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
einen Geber 52 und einen dem Geber 52 zugeordneten
Sensor 54 zur kontinuierlichen Erfassung der Stellung des
ersten Greifelementes 22.
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Wie
in 2 dargestellt, ist der Geber 52, der
als Magnet ausgebildet ist, in einem weiteren Schenkel 55 des
Hebels 26 eingelassen, der im wesentlichen parallel oder
in etwa parallel zu dem Greifarm 12 verläuft. Der
zugeordnete Sensor 54 ist in dem feststehenden Greifelement 24 bzw.
Greifarm 12 im Bereich des Gebers 52 angeordnet,
so dass die Bewegung des Hebels 26 bzw. ersten Greifelementes 22 erfasst
werden kann. Es ist vorgesehen, dass der Geber 52 in einer
Ausnehmung 56 eingelassen und befestigt wie verklebt ist.
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Durch
den Sensor 54 in der Greifvorrichtung 12 wird
ein Signal, zum Beispiel eine analoge Spannung, abgegeben, das in
der Signalverarbeitungseinrichtung 46 ausgewertet wird.
Durch die Betätigung des
ersten Greifelementes 22 erfolgt eine Relativbewegung zwischen
Sensor 54 und Geber 52, die durch den Sensor erfassbar
ist. Insbesondere kann erfasst werden, ob und wieviel Blätter bei
einem Greifvorgang von den Greifelementen 22, 24 erfasst
wurden. In Abhängigkeit
der Anzahl der Blätter,
ob zum Beispiel kein Blatt, ein Blatt oder mehrere Blätter gegriffen
wurden, nimmt der Geber 52 eine andere Position in Bezug
zu dem Sensor 54 ein, so dass der Sensor eine geringfügig veränderte analoge
Spannung abgibt, die in der Signalverarbeitungseinrichtung 46 ausgewertet
wird. Neben der Zahl der gegriffenen Blätter ist das von dem Sensor
abgegebene Signal auch von der Dicke des Blattes abhängig.
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In 3 ist
eine Ausführungsform
einer Signalverarbeitungseinrichtung 46'' dargestellt,
wobei die Messeinrichtung 42 den Geber 52 und
einen intelligenten Hall-Sensor 86 aufweist. Der intelligente Hall-Sensor 86 ist über einen
Ausgang 88 mit einem Eingang 90 einer Auswerteschaltung 92 verbunden. Die
Auswerteschaltung 92 ist über einen Datenbus wie CAN-Bus
mit einer übergeordneten
Maschinensteuerung 96 verbunden.
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Der
intelligente Hall-Sensor 86 weist ein Hall-Sensorelement 98 auf,
das über
eine Signalleitung mit einer Kompensationsschaltung 100 verbunden
ist. Die Kompensationsschaltung 100 ist ausgangsseitig
mit einer Verstärkerschaltung 102 verbunden,
die ausgangsseitig mit dem Ausgang 88 und der Auswerteschaltung 92 verbunden
ist.
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Zur
Steuerung der Kompensationsschaltung 100 bzw. der Verstärkerschaltung 102 ist
eine Logikeinheit 104 wie Mikrocontroller vorgesehen, die
jeweils über
interne Busleitungen 106, 108 mit der Kompensationsschaltung 100 bzw.
der Verstärkerschaltung 102 verbunden
sind. Des Weiteren ist die Logikeinheit 104 mit einem Datenspeicher 106 wie EEPROM
verbunden. Während
des Kalibriervorgangs wird die Logikeinheit 104 des Weiteren über einen
Bus 110 mit einer externen Datenverarbeitungsanlage 112 verbunden.
Bei dem intelligenten Hall-Sensor 86 kann über die
interne Logikeinheit 104 sowohl die Kompensation der Null-Spannung
als auch die Verstärkung
eingestellt werden. Die dazu notwendigen Daten werden durch die
externe Datenverarbeitungsanlage 112 zur Verfügung gestellt.
Die Abweichdaten können
sodann in dem Datenspeicher 106 abgelegt werden.
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Als
besonders vorteilhafte Ausführungsform hat
sich erwiesen, dass die Auswerteschaltung 92 über einen
Bus 94 wie CAN-Bus mit einer übergeordneten Maschinensteuerung 96 verbunden
ist. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit,
dass zum Beispiel Daten, die die Qualität des Papiers (g/m2)
zur Einstellung der Auswerteschaltung übergeben und in Gegenrichtung
die Meldungen "o.k./1
Blatt" bzw. "Fehler/kein oder
mehr als 1 Blatt" zurückgesendet
werden können.
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In 4 sind
Signalverläufe
von auszuwertenden Signalen 114, 116 dargestellt.
Der in 4a dargestellte Signalverlauf 114 beschreibt
eine Betriebsphase, wobei die Greifvorrichtung 10 wie gewünscht ein
Blatt ergreift. Hingegen zeigt die 4b den
Signalverlauf 116, der bei einer Betriebsphase auftritt,
wenn mehr als 1 Blatt gegriffen wird.
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Die
Einstellung der Auswerteschaltung 92 wird wie folgt durchgeführt:
In
einer ersten Betriebsphase I nehmen die Greifelemente 22, 24 eine
definierte Stellung – vorzugsweise eine
geschlossene Stellung – ein,
wodurch das Signal 114, 116 einen Null-Wert UZU einnimmt.
In einer zweiten Betriebsphase II werden die Greifelemente 22, 24 geöffnet, wodurch
das Signal 114, 116 wiederum einen definierten
Wert UAUF einnimmt. In einer darauf folgenden
Betriebsphase III wird erfindungsgemäß ein Blatt ergriffen, wobei
die Greifelemente 22, 24 in Abhängigkeit
von der Blattstärke
eine definierte Stellung zueinander einnehmen, der ein Signal USOLL zugeordnet ist. Das Signal USOLL wird sodann abgespeichert.
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In
der folgenden Betriebsphase IV werden die Greifelemente 22, 24 zum
Loslassen des gegriffenen Blattes voneinander getrennt, so dass
das Signal 114 den Wert UAUF einnimmt.
Der Betriebsphase IV folgt sodann die Betriebsphase I, wobei die
Greifelemente 22, 24 geschlossen werden und das
Signal 114 den Wert UZU einnimmt.
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Die
Signalwerte UZU, UAUF und
USOLL werden in einer sogenannten Lernphase
ermittelt und abgespeichert.
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In 4b ist das Signal 116 dargestellt,
das einem Fehlerfall zugeordnet ist. Ausgehend von der Betriebsphase
I nehmen die Greifelemente 22, 24 in der folgenden
Betriebsphase II eine offene Stellung ein, wobei das Signal 116 den
Wert UAUF einnimmt. In der folgenden Betriebsphase
III greifen die Greifelemente mehr als ein Blatt, so dass das Signal 116 einen
Wert UFEHLER einnimmt, der sich von dem
Wert USOLL unterscheidet. Der Unterschied
der ermittelten Signalwerte wird von der Auswerteschaltung erkannt und
sodann eine Fehlermeldung generiert. In der folgenden Betriebsphase
IV werden die Greifelemente 22, 24 voneinander
getrennt, so dass das Signal 116 den Wert UAUF einnimmt.
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In
dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
wird als Signal die von der Messeinrichtung abgegebene Spannung
ausgewertet. Die Spannung 114, 116 verändert ihren
Wert, je nach dem, ob die Greifelemente offen sind oder ob sie in
geschlossenem Zustand ein Blatt gegriffen haben oder leer sind. Insbesondere
kann der Spannungsverlauf durch eine kontinuierliche Abtastung mit
einem Analog-Digital-Wandler in einer Lernphase ermittelt und in
einem Mikrocomputer bearbeitet und gespeichert werden. Aufgrund
der gespeicherten Werte UZU, USOLL und UAUF kann die weitere Abfolge der Signale
auf Abweichungen überprüft werden.
Tritt in Betriebsphase III, in der der Soll-Wert USOLL erwartet
wird, eine größere oder
kleinere Spannung UFEHLER auf, reagiert
die Auswerteschaltung mit einer Fehlermeldung, die zum Anhalten
der Maschine oder zum Ausschleusen der angegriffenen Blätter verwendet
werden kann.