Verfahren zur Richtungs-Orientierung von Körpern mittels elektrischem
Feld und Vorrichtung zu seiner Durchführung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gebiete der Technik, in denen Körper orientiert werden müssen, und genauer auf ein Verfahren zur Richtungs-Orientierung von Körpern mittels elektrischem Feld und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung.
Diese Erfindung kann beim Automatisieren der Produktionsprozesse zur Richtungs-Orientierung unterschiedlicher, hauptsächlich länglicher Teile während der Fertigung und des Zusammenbaus dieser Teile zu Geräte- und Apparatebaugruppen angewendet werden.
Vorliegende Erfindung kann mit besonderem Nutzeffekt bei der Richtungs-Orientierung von Kleinteilen in der Radio- und elektronischen Industrie sowie auch in der Uhrenindustrie und im Gerätebau verwendet werden.
Es ist ;bekannt, dass ein homogenes elektrisches Gleichfeld dazu benutzt wird, längliche Teile längs des Felds anzuordnen.
Es werden beispielsweise zum Verbessern der Sielbbarkeit von Körnern letztere auf ein. Sieb geschüttet, das gleichzeitig als Elektrode dient und über dem eine zweite Elektrode angeordnet ist. Diese Elektroden werden an eine Gleichstromquelle angeschlossen. Unter dem Einfluss des elektrischen Feldes drehen sich die Körper und ihre Längsseite legt sich in Feldrichtung (UdSSR Urheberschein Nr. 128 684, Kl. 45k, 60).
Es ist jedoch unmöglich, ein homogenes elektrisches Gleichfeld zur Richtungs-Orientierung von Körpern, z. B. von Geräte- und Apparateteilen zu verwenden.
Dies hängt damit zusammen, dass die einen zu orientierenden Teile auf andere einwirken, dass die Teile an den in der Nähe der Orientierungszone befindlichen Bauelementen hängen bleiben und dass die Teile sich spontan andersartig richten sowie dass eine Reihe anderer Erscheinungen bestehen, die den in vorgegebener Richtung auf die zu orientierenden Körper wirkenden Kräften entgegenwirken.
Die Erfindung ermöglicht, ein Verfahren zur Rich- tungs-Orientierung von Körpern (Teilen) mittels elektrischem Feld zu entwicklen, das von den erwähnten Nachteilen frei ist, die mit der Verwendung eines elektrischen Gleichfelds verbunden sind, und eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens zu schaffen, das eine genaue Richtungs-Orientierung von insbesondere länglichen Körpern (Teilen) wie z. B. Widerständen, Steckbüchsen, Anschlüssen und Elektroden für Elektronen- und Halbleitergeräte, Achsen, Zeigern und Aufhängungen für Geräte usw. sicherstellt.
Dies wird durch ein Verfahren zur Richtungs Orientierung von Körpern mittels elektrischem Feld erreicht, das zwischen den die Orientierungszone einfassenden Elektroden erzeugt wird, bei dem erfindungsgemäss die Körper mittels inhomogenem elektrischem Wechselfeld orientiert werden.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, bei welcher die grösste Ausdehnung der Querschnittsfläche der Elektroden mindestens zehn mal kleiner als der Abstand zwischen den Elektroden ist.
Zweckmässigerweise können in der Orientierungszone zusätzlich zwei elektrische Felder erzeugt wenden, die relativ zueinander so verschoben sind, dass diese Felder unterschiedliche, vorzugsweise voneinander ma ximal entfernte Teile des zu orientierenden Körpers durchdringen.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung erfüllen erfolgreich die gestellten Aufgaben.
Zum besseren Verständnis des Wesens der Erfindung werden nachstehend das erfindungsgemässe Verfahren zur Richtungs-Orientierung von Körpern mittels elektrischem Feld und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung unter Hinweise auf beiliegende Zeichnungen an Beispielen ausführlich beschrieben; es zeigt.
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens in schematischer Darstellung,
Fig. 2 eine Vorrichtung mit vier, in der Isolierstoffplatte eingebauten Elektroden,
Fig. 3 eine Vorrichtung in zweistöckiger Ausführung,
Fig. 4 eine Vorrichtung in fliegend angeordneter, fünfstöckiger Ausführung,
Fig. 5 die Vorrichtung mit Unterlage für die zu orientierenden Körper in Form von Isolierstoffröhrchen in schematischer Darstellung, und
Fig. 6 die Vorrichtung mit über den Hauptelektroden angeordneten Zusatzelektroden in schematischer Darstellung.
Das Verfahren besteht darin, dass in der Orientierungszone 1 (Fig. 1) zwischen den Elektroden 2 ein inhomogenes elektrisches Wechselfeld erzeugt wird, indem die der Wechselstromquelle 3 entnommene Spannung an die Elektroden 2 gelegt wird. Die Elektroden bestehen aus Drähten, deren Durchmesser mindestens zehn mal kleiner als der Abstand zwischen den Elektroden ist. Hierdurch wird die Erzeugung einer solchen Inhomogenität des elektrischen Feldes in der Ebene, welche zur Richtung vom Anfang 1' zum Ende 1" der Orientierungszone senkrecht steht, wie bei einem elektrischen Feld, das sich zwischen zwei Punktladungen in der durch diese Ladungen gehenden Ebene befindet. sichergestellt.
Ein solches Feld orientiert die Körper 4. . .7, welche in der Orientierungszone 1 auf der Unterlage 3 aus Isolierstoff aufgelegt sind, und dreht sie so, dass ihre Längsseite in Richtung des Felds liegt.
Bei Körpern mit ausgesprochenen stromleitenden Eigenschaften wird dies durch Wechselwirkung des elektrischen Felds mit an den Enden des Orientierungsfelds induzierten Ladungen sichergestellt. Bei Körpern mit ausgesprochen dielektrischen Eigenschaften wird dies durch die bekannte Polarisationserscheinung der Dielektriken und der infolge dieser Erscheinung auftretenden Kräfte sichergestellt, wobei letztere bestrebt sind, den zu orientierenden Körper so zu drehen, dass der durch ihn gehende elektrische Fluss maximalen Wert erreicht.
Es ist ein äusserst wichtiger Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens und der entsprechenden Vorrichtung zu seiner Durchführung, dass aus beliebigem Werkstoff hergestellte Körper -beginnend mit Dielektriken und endend mit Leitern- ausgerichtet werden können.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, bei der vier Drahtelektroden 9, 10, 11 und 12 in die Isolierstoffplatte 13 eingebaut sind und drei Orientierungszonen 14, 15 und 16 für die Teile 17 bilden. Der Abstand zwischen den Drahtelektroden wird etwas grösser als die Länge des zu orientierenden Teils gewählt.
Eine so gebaute Vorrichtung ist nicht kompliziert in der Herstellung, haltbar, betriebssicher und ermöglicht mehrreihige Orientierung unterschiedlicher Teile.
Noch grösser ist der Nutzeffekt bei mehrstöckigen Vorrichtungen, die aus einzelnen Isolierstoffplatten mit in diesen eingebauten Elektroden bestehen.
Fig. 3 zeigt eine zweistöckige Vorrichtung, die zwei Isolierstaffplatten 18 mit in diesen eingebauten Elektroden 19. .21 besitzt.
Die Platten sind an Stützen 22 so befestigt, dass der Abstand der ersteren voneinander etwas grösser als die Höhe der zu orientierenden Teile 23 ist.
Fig. 4 zeigt eine fünfstöckige Vorrichtung, die fünf Isolierstoffplatten 24 mit in ihnen eingebauten Drahtelektroden 25 enthält. Die Platten sind fliegend an der Stütze 26 befestigt.
Die in Fig. 3 und 4 dargestellten Vorrichtungen gewährleisten bei relativ kleinen Aussenmassen gleichzeitige Orientierung einer grossen Anzahl allerverschiedenster Teile, z. B. der Teile 27. . .34 (Fig. A). Ausserdem wird bei mehrstöckiger Ausführung der Vorrichtungen der Effekt bei der Orientierung von Teilen durch die zusätzliche Einwirkung auf die zu orientierenden Teile von elektrischen Feldern, die zwischen den entsprechenden Elektroden von Nachbarplatten erzeugt werden, verstärkt.
Beispielsweise wirkt auf die Teile 31 und 32 nicht nur das elektrische Feld, das zwischen den Elektroden al-aJ und aa3, die in der Platte 24 dieses Stocks (des zweiten von unten) eingebaut sind, erzeugt wird, wobei die Teile auf der erwähnten Platte 24 aufliegen, sodern wirken auch die elektrischen Felder zwischen den entsprechenden Elektroden der darunterliegenden (der ersten von unten) und der darüberliegenden (der dritten von unten) Platte.
Während bei der Orientierung von Körpern mit ausgesprochen stromleitenden Eigenschaften die Verwendung von Isolierstoffplatten als Unterlage für die zu orientierenden Körper nicht die Wirksamkeit beeinflusst, mit der letztere orientiert werden, so wird aber bei der Orientierung von Körpern mit ausgesprochen dielektrischen Eigenschaften die Wirksamkeit. mit der diese orientiert werden, bedeutend vermindert.
Der Grund hierfür ist, dass der elektrische Fluss zwischen den Elektroden hauptsächlich durch die Isolierstoffplatte, die gewöhnlich grosse dielektrische Konstante besitzt, und nur teilweise durch den zu orientierentden Teil geht.
Zweckmässigerweise wird, um die Grösse des elektrischen Flusses zu vermindern, der in die Unterlage abgeleitet wird, letztere aus dünnen Isolierstoffäden oder -röhrchen 35 (Fig. 5) hergestellt.
Die Röhrchen können beispielsweise an den Stützen 36 befestigt werden. Die zu orientierenden Teile 37 werden auf diese aus Röhrchen bestehende Unterlage gelegt und durch das elektrische Wechselfeld orientiert.
welches zwischen den Drahtelektroden 38 erzeugt wird, an die die der Wechselstromquelle 3 entnommene Spannung gelegt wird. Die Elektroden sind an den Stützen 39 befestigt.
Die beschriebene Vorrichtung kann auch mehrstökkig, ähnlich wie die Vorrichtungen (Fig. 3 und 4), mit plattenförmigen Unterlagen ausgeführt werden. Hierbei wird ebenfalls der Orientierungseffekt verstärkt und es wird möglich, bei relativ kleinen Aussenmassen der Vorrichtung die Orientierung einer grossen Anzahl unterschiedlicher Isolierstoffteile sicherzustellen.
Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung zur Orientierung der Körper 40 und 41, bei der iiber den Hauptdrahtelektroden noch zusätzliche Drahtelektroden 44 und 45 vorgesehen sind, die ebenso wie die Hauptdrahtelektroden noch zusätzliche Drahtelektroden 44 und 45 vorgesehen sind, die ebenso wie die Hauptdrahtelektroden an die Wechselstromquelle 3 angeschlossen sind. Unterlage 46 besteht aus einer Rüttelrutsche, deren Schwingungsbewegungen durch den Elektromagnetantrieb 47 erzeugt werden. Der Teil der Rüttelrutsche 46, der sich unter den zusätzlichen Elektroden befindet, besitzt eine Oberfläche. auf der die Teile verschoben werden, wobei die Oberfläche derartig konvex geformt ist, dass die Enden der Teile in der Luft hängen.
Nunmehr wird die Arbeitsweise der Vorrichtung betrachtet.
Teile 40 und 41, die sich durch elektrisch unsymmetrische Enden (im vorliegenden Fall durch die Löcher an einem der Enden) unterscheiden, werden zunächst durch Drehen ihrer Enden in Richtung der Drahtelektroden 42 und 43 ausgerichtet. Hierbei reagiert die Vorrichtung, solange die Teile 40 und 41 nicht unter die Zusatzelektroden zu liegen kommen, nicht auf das Unter scheidungsmerkmal eines der Enden dieser Teile (im vorliegenden Fall auf das Loch). Daher erweist es sich, dass bei den einen Teilen 40 das Ende mit dem Loch der Drahtelektrode 42 und bei den andern Teilen 41 das Ende mit dem Loch der Drahtelektrode 43 zugewandt ist.
Sobald die Teile 40 und 41 den Abschnitt der Rüttelrutsche 46 erreichen, iiber dem sich die Zusatzelektroden 44 und 45 befinden. werden diese Teile endgültig entsprechend dem Unterscheidungsmerkmal an einem ihrer Enden durch die Einwirkung auf letztere zusätzlicher elektrischer Flüsse, die zwischen Zusatzund entsprechenden Hauptelektroden erzeugt werden, orientiert.
Offensichtlich unterscheiden sich die auftretenden Kräfte. die auf das nichtgelochte Ende der Teile 40 und 41 wirken, von den Kräften, die auf das gelochte Ende der Teile 40 und 41 wirken.
Daher drehen sich die Teile 40 in Richtung der Rille 48, wobei sie die Lage 40' einnehmen, und gelangen weiterhin in die Rille 48, in der sie sich in der Lage 40" verschieben.
Die Teile 41 drehen sich in Richtung der Rille 49, wobei sie die Lage 41' einnehmen, und gelangten weiterhin in die Rille 49, in der sie sich in der Lage 41" verschieben.
In einer Reihe von Fällen ist es zweckmässig, eine der Hauptelektroden, beispielsweise 43. elektrisch in zwei Teile zu zerlegen; hierbei wird der unter der Zusatzelektrode 45 befindliche Teil dieser Hauptelektrode mit der Hauptelektrode 42 verbunden, während beide Zusatzelektroden 44 und 45 an der Klemme der Wechselstromquelle 3 angeschlossen werden, an der auch der andere Teil der Elektrode 43, der sich nicht unter der Zusatzelektrode befindet, angeschlossen ist.
Die derartig umgerüstete Vorrichtung arbeitet ähnlich wie die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform jedoch wird bei einzelnen Arten von Teilen mit ausgesprochenen metallischen Eigenschaften hierbei genauere Orientierung und zwar vorhergehende und endgültige Orientierung sichergestellt.
Method for the directional orientation of bodies by means of electrical
Field and device for its implementation
The present invention relates to fields of technology in which bodies have to be oriented and, more particularly, to a method for the directional orientation of bodies by means of an electric field and an apparatus for its implementation.
This invention can be used in automating production processes for directional orientation of various, primarily elongate, parts during manufacture and assembly of those parts into equipment assemblies.
The present invention can be used with particular benefit in the directional orientation of small parts in the radio and electronic industry as well as in the watch industry and in device construction.
It is known that a homogeneous constant electric field is used to place elongated parts along the field.
For example, the latter are used to improve the digestibility of grains. Sieve poured, which also serves as an electrode and above which a second electrode is arranged. These electrodes are connected to a direct current source. Under the influence of the electric field, the bodies rotate and their long side lies in the direction of the field (USSR copyright no. 128 684, class 45k, 60).
However, it is impossible to use a homogeneous DC electric field for the directional orientation of bodies, e.g. B. of equipment and apparatus parts to use.
This is due to the fact that the parts to be oriented act on others, that the parts get stuck on the components located in the vicinity of the orientation zone and that the parts spontaneously orient themselves differently, as well as a number of other phenomena exist that the in the given direction counteract the forces acting on the body to be oriented.
The invention makes it possible to develop a method for the directional orientation of bodies (parts) by means of an electric field, which method is free from the disadvantages mentioned associated with the use of a constant electric field, and to create a device for carrying out this method , that a precise directional orientation of particular elongated bodies (parts) such. B. resistors, sockets, connections and electrodes for electronic and semiconductor devices, axes, pointers and suspensions for devices, etc. ensures.
This is achieved by a method for directional orientation of bodies by means of an electric field, which is generated between the electrodes surrounding the orientation zone, in which, according to the invention, the bodies are oriented by means of an inhomogeneous alternating electric field.
The invention also relates to a device for carrying out the method according to the invention, in which the greatest extent of the cross-sectional area of the electrodes is at least ten times smaller than the distance between the electrodes.
Expediently, two electrical fields can additionally be generated in the orientation zone, which fields are shifted relative to one another in such a way that these fields penetrate different parts of the body to be orientated, preferably at a maximum distance from one another.
The method according to the invention and the device for carrying it out successfully fulfill the tasks set.
For a better understanding of the nature of the invention, the method according to the invention for the directional orientation of bodies by means of an electric field and a device for its implementation are described in detail below with reference to the accompanying drawings using examples; it shows.
1 shows a device for carrying out the method according to the invention in a schematic representation,
2 shows a device with four electrodes built into the insulating plate,
3 shows a device in a two-story design,
4 shows a device in an overhung, five-story design,
5 shows the device with a base for the bodies to be oriented in the form of insulating tubes in a schematic representation, and FIG
6 shows the device with additional electrodes arranged above the main electrodes in a schematic representation.
The method consists in generating an inhomogeneous alternating electrical field in the orientation zone 1 (FIG. 1) between the electrodes 2 by applying the voltage taken from the alternating current source 3 to the electrodes 2. The electrodes consist of wires, the diameter of which is at least ten times smaller than the distance between the electrodes. This results in the generation of such an inhomogeneity of the electric field in the plane which is perpendicular to the direction from the beginning 1 'to the end 1 "of the orientation zone, as in the case of an electric field that is located between two point charges in the plane passing through these charges. ensured.
Such a field orients the bodies 4.. .7, which are placed in the orientation zone 1 on the base 3 made of insulating material, and rotates them so that their long side is in the direction of the field.
In the case of bodies with pronounced current-conducting properties, this is ensured by the interaction of the electric field with charges induced at the ends of the orientation field. In the case of bodies with pronounced dielectric properties, this is ensured by the well-known polarization phenomenon of the dielectrics and the forces occurring as a result of this phenomenon, the latter striving to rotate the body to be oriented in such a way that the electrical flow passing through it reaches its maximum value.
It is an extremely important advantage of the method according to the invention and the corresponding device for carrying it out that bodies made of any material can be aligned, starting with dielectrics and ending with conductors.
2 shows a device in which four wire electrodes 9, 10, 11 and 12 are built into the insulating plate 13 and form three orientation zones 14, 15 and 16 for the parts 17. The distance between the wire electrodes is chosen to be slightly larger than the length of the part to be oriented.
A device constructed in this way is not complicated to manufacture, durable, reliable and enables different parts to be oriented in several rows.
The efficiency is even greater in the case of multi-storey devices that consist of individual sheets of insulating material with electrodes built into them.
Fig. 3 shows a two-storey device which has two insulating staff plates 18 with electrodes 19 ... 21 built into them.
The plates are attached to supports 22 in such a way that the distance between the former is slightly greater than the height of the parts 23 to be oriented.
Fig. 4 shows a five-story device which contains five sheets of insulating material 24 with wire electrodes 25 built into them. The plates are overhung on the support 26.
The devices shown in Fig. 3 and 4 ensure, with relatively small external dimensions, simultaneous orientation of a large number of very different parts, e.g. B. the parts 27.. .34 (Fig. A). In addition, in the case of a multi-storey design of the devices, the effect in the orientation of parts is intensified by the additional action on the parts to be oriented by electrical fields that are generated between the corresponding electrodes of adjacent plates.
For example, the parts 31 and 32 are not only affected by the electric field generated between the electrodes a1-aJ and aa3, which are built into the plate 24 of this stick (the second from the bottom), the parts on the mentioned plate 24, the electric fields also act between the corresponding electrodes of the underlying (the first from below) and the above (the third from below) plate.
While the use of insulating material plates as a base for the objects to be oriented does not affect the effectiveness with which the latter are oriented when orienting bodies with pronounced current-conducting properties, the effectiveness is increased when objects with pronounced dielectric properties are oriented. with which these are oriented, significantly reduced.
The reason for this is that the electrical flow between the electrodes goes mainly through the insulating material plate, which usually has a large dielectric constant, and only partially through the part to be oriented.
Appropriately, in order to reduce the size of the electrical flow which is diverted into the base, the latter is produced from thin insulating threads or tubes 35 (FIG. 5).
The tubes can be attached to supports 36, for example. The parts 37 to be oriented are placed on this base consisting of tubes and oriented by the alternating electrical field.
which is generated between the wire electrodes 38 to which the voltage drawn from the alternating current source 3 is applied. The electrodes are attached to the supports 39.
The device described can also be multi-story, similar to the devices (FIGS. 3 and 4), with plate-shaped supports. Here, too, the orientation effect is increased and it is possible to ensure the orientation of a large number of different insulating material parts with relatively small external dimensions of the device.
6 shows a device for orienting the bodies 40 and 41, in which additional wire electrodes 44 and 45 are provided over the main wire electrodes, which, like the main wire electrodes, are also provided with additional wire electrodes 44 and 45 which, like the main wire electrodes, are connected to the alternating current source 3 are connected. Base 46 consists of a vibrating chute, the oscillating movements of which are generated by the electromagnetic drive 47. The part of the vibrating chute 46 which is located under the additional electrodes has a surface. on which the parts are shifted, the surface being convex in such a way that the ends of the parts hang in the air.
The operation of the device will now be considered.
Parts 40 and 41 which differ by electrically asymmetrical ends (in the present case by the holes at one of the ends) are first aligned by rotating their ends in the direction of the wire electrodes 42 and 43. Here, as long as the parts 40 and 41 do not come to lie under the additional electrodes, the device does not react to the distinguishing feature of one of the ends of these parts (in the present case to the hole). It is therefore found that the end with the hole of the wire electrode 42 in the case of one parts 40 and the end with the hole of the wire electrode 43 in the case of the other parts 41.
As soon as the parts 40 and 41 reach the section of the vibrating chute 46 over which the additional electrodes 44 and 45 are located. these parts are finally oriented according to the distinguishing feature at one of their ends by the action on the latter, additional electrical flows generated between additional and corresponding main electrodes.
Obviously the forces involved differ. acting on the unperforated end of parts 40 and 41 from the forces acting on the perforated end of parts 40 and 41.
The parts 40 therefore rotate in the direction of the groove 48, taking up the position 40 ', and continue to get into the groove 48 in which they slide in the position 40 ".
The parts 41 rotate in the direction of the groove 49, taking up the position 41 ', and continue to arrive in the groove 49, in which they move in the position 41 ".
In a number of cases it is advisable to electrically divide one of the main electrodes, for example 43rd, into two parts; Here the part of this main electrode located under the additional electrode 45 is connected to the main electrode 42, while both additional electrodes 44 and 45 are connected to the terminal of the alternating current source 3, to which the other part of the electrode 43, which is not located under the additional electrode, is also connected. connected.
The device retrofitted in this way works similarly to the embodiment shown in FIG. 6, however, in the case of individual types of parts with pronounced metallic properties, more precise orientation, namely previous and final orientation, is ensured.