DD220944A1 - Vibrationswendelfoerderer - Google Patents

Abstract

Vibrationswendelfoerderer sind als automatische Zubringegeraete in Fertigungsprozessen aller Art eingesetzt. Sie sind wichtige periphere Geraete der Industrieroboter-Technik. Die Erfindung hat zum Ziel, einen Vibrationswendelfoerderer zu schaffen, der mit hoher, von der gespeicherten Werkstueckmasse weitestgehend unabhaengigen Foerdergeschwindigkeit, minimierte Laermentwicklung und werkstueckschonend arbeitet, gegenueber bekannten Loesungen die Foerderwendel kontinuierlich fuellt, sowie Werkstueckverklemmungen vermeidet und die oekonomische Herstellung verschiedener Baugroessen ermoeglicht. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass der Behaelterboden des Speicherbehaelters ueber einen Mantel mit einem Gegenschwingring fest verbunden ist und mit diesem gemeinsam die Gegenschwingmasse bildet. Behaelterboden, Foerderschwingring und Foerderwendel sind mit einem abriebfesten Belag versehen, der am Ringspalt zwischen Behaelterboden und Foerderschwingring getrennt ist und diesen dichtungsartig abschliesst. In gleichen Teilabschnitten sind zwischen Foerderschwingring und Gegenschwingring einander zugeordnete Federelemente und Schwingantriebe eingebaut. Dadurch ist es moeglich und oekonomisch vorteilhaft, Vibrationswendelfoerderer verschiedener Baugroessen unter Wiederholverwendung gleicher Federelemente und Schwingantriebe mit beliebiger Umlaufrichtung der Werkstuecke aufzubauen.

Description

Titel der Erfindung Vibrationswendelförderer

Anwendungsgebiet der Erfindung

Vibrationswendelförderer sind als automatische Zubringegeräte in Fertigungsprozessen aller Art eingesetzt und . haben sich dabei dank ihrer bekannten Vorzüge hervorragend bewährt. Besondere Bedeutung haben sie als periphere Geräte der Industrieroboter-Technik. , V

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Vibrationswendelförderer sind als Zweimassen-Schwingsysteme aufgebaut und arbeiten nach den Gesetzen der Schwingungsmechanik. Die Nutzschwingmasse ist in der Regel topf ähnlich in Zylinder-, Trichter-r odeS? Stufenform ausgebildet mit einer innen angeordneten ansteigenden Förderwendel. Die Werkstücke werden dort eingefüllt, gebunkert, gefördert und geordnet.

Die Gegenschwingmasse ist im Vergleich zur Nutzschwingmasse mehrfach größer und führt im reziproken Verhältnis der Massen kleinere, jedoch gegensinnige Schwingbewegungen aus. Dadurch werden die horizontalen Schwingkräfte völlig eliminiert. Die verbleibenden vertikalen Schwingkräfte werden schließlich gegenüber dem Aufstellort üblicherweise durch Gummifedern isoliert. Eine aktive Einwirkung auf die im Vibrationswendelförderer

„α

befindlichen Werkstücke übt die Gegenschwingmasse dabei nicht aus.

Mutz- and Gegensehwingmasse sind duxch schlag angeordnete Feder elemente miteinander verbunden und bilden mit diesen gemeinsam das Schwingsystem· Als Schwingungserreger dienen vorzugsweise Elektromagnete, die mit der normalen Netzfrequenz betrieben werden.

Hohe Fördergeschwindigkeiten und damit maximale Ausbringeleistungen der Vibrationswendelförderer lassen sich nur dann wirtschaftlich erreichen, wenn die Eigenfrequenz ihres Schwingsystems in der Nähe der Erreger frequenz liegt. Sie müssen also üb er-oder unterkritisch abgestimmt sein. ' · .· ' ' .. ./.. .. "

Die Beeinflussung der Eigenfrequenz und damit der Ausbringeleistung durch die Masse der eingefüllten Werkstücke ist ein wesentlicher Mangel bekannter Vibrationswende If or der er mit topfähnlich ausgebildeter Nutzschwingmasse. Die Fördergeschwindigkeit muß in Abhängigkeit vom Füllungsζustand des Vibrationswendelförderers ständig manuell nachgestellt werden. i

Es wurden auch bereits automatische Regelungen der Fördergeschwindigkeit vorgeschlagen, die sich jedoch wegen des hohen Aufwandes und der Störanfälligkeit bisher nicht bewährt haben. Ein weiterer Nachteil solcher Vibrationswendelförderer ist die hohe Lärmentwicklung, da die gesamte Werkstückmasse den relativ großen Förderimpulsen der Nutzschwingmasse ausgesetzt ist. Das hat außerdem zur Folge, daß empfindliche Werkstücke nicht immer in dem erforderlichen Maße schonend behandelt werden. Darüber hinaus können an den Förderflächen der Nutzschwingmasse unzulässig hohe Verschleißeischeinungen auftreten. " ,

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurden z.B. in der DB-OS 2159718 und der DE-Aß 2147069 Vibratiüuöwundelförderer vorgeschlagen, deren Nutzschwingmasse als flache Fördersch'ale ausgebildet ist, die nur wenig Werkstück-» masse aufnimmt und bewegt. Der !Füllstand wird automatisch geregelt und bei Bedarf aus einem Vorratsbunker ergänzt.

Abgesehen vom hohen Aufwand solcher Gerätekombinationen entstehen Platzprobleme bei der Mehrfachanordnung an automatischen Fertigungslinien, z. B. an Montageautomaten. Eine andere Lösung, die ebenfalls zum Ziel hat, nicht die gesamte Werkstückmasse mit den Förderiiapulsen der Nutzschwingmasse zu beaufschlagen, wird im^v DE-P 1274970.1 und ergänzend in der DE-PS 20 44 073 C 2 beschrieben.

Dort wird vorgeschlagen, den Boden des Förderbehälters nicht mit der Nutzschwingmasse zu verbinden, sondern drehend in einer feststehenden Grundplatte zu lagern. Hervorgehoben wird dabei die Absicht, die auf dem Förderboden befindlichen Werkstücke nicht mitschwingen zu lassen. Nachteilig ist, daß die feste Grundplatte der beschriebenen Ausführung die gesamten Schwingkräfte auf den Aufstellort überträgt und dort wiederum nachfolgende Schwingungen und zusätzlicher Lärm entstehen. Es ist daher naheliegend, die Grundplatte in bekannter Weise mit Gummifedern abzustützen, die Grundplatte zur Gegenschwingmasse zu machen und damit ein echtes Zweimassen-T-Schwingsystem herzustellen. Aber auch^ in diesem Fall würden nur die sehr kleinen vertikalen Schwingbewegungen der Gegenschwingmasse auf den drehenden Förderboden einwirken, während die etwa 4-fach größeren horizontalen Schwingbewegungen infolge der Drehbarkeit des Förderbodens dort nicht ankommen.

Die auf dem Förderboden befindlichen Werkstücke beharren dort also weiterhin in relativer Ruhe. Dieser Zustand

hat jedoch den schwe!wiegenden Nachteil, daß die Werkstücke in Abhängigkeit von ihrei Rollfähigkeit und den zwischen ihnen bestehenden Reibungsverhältnissen einen Schüttwinkel bilden· La Förderbeieich dei außen umlaufenden ringförmigen Nutζschwingmasse entsteht daher Werkstückstau öder Werkstückmangel. Gegenseitige Behinderungen und Störungen sind die Folge· Sine kontinuierliche Füllung der am Mantel des Förderbehälters befestigten Förderwendel ist nicht möglich· Damit wird eine der wichtigsten Forderungen für die einwandfreie Funktion eines Vibrationswendelförderers nicht erfüllt.

Die Anbringung eines zusätzlichen Vorrätsbehälters, wie in der I)E-PS 2044073 C 2 vorgeschlagen wird, hat nicht nur die Erhöhung des Speichervolumens zum Ziel, sondern, ist vor allem zur Vermeidung der beschriebenen Nachteile erforderlich· Die damit erreichbaren Erfolge sind jedoch nur auf eine bestimmte Werkstückauswahl beschränkt· Allgemein ist diese Lösung nicht anwendbar· Sin weiterer Nachteil eines Vibrationswendelförderers mit drehbarem Förderboden ist der aus fertigungstechnischen Gründen erforderliche Spalt am Übergang des Förderbodens zum Ring der Nutzschwingmasse· Dort können sich Werkstücke mit Formelementen geringer Dimensionen, z. ß. Blechteile, leicht verklemmen und die gesamte Funktion des Vibrationswendelförderers blockieren· .

Für die Herstellung von bekannten Vibrationswendelförderern in verschiedenen Baugiößen erweist sich als ökonomischer Nachteil, daß die Antriebs- und Feder elemente für jede Baugröße separat gestaltet und gefertigt werden müssen und nur teilweise in geringem Umfang übertragbar sind· Das bezieht sich auch auf den jeweils erforderlichen rechten und linken Umlaufsinn solcher Vibrationswendelförderer· ,

Ziel der Erfindung

Schaffung eines Vibrationswendelförderers mit hoher, einstellbarer, von der gespeicherten Werkstückmasse weitestgehend unabhängigen Fördergeschwindigkeit,¹ sowie geringer Lärmentwicklung und schonender Behändlung der Werkstücke, der die beschriebenen Nachteile bekannter Vibrationswendelförderer vermeidet und demzufolge die Speicherung, einer größen Werkstückmasse direkt im Förderbehälter ohne zusätzlichen Vorratsbunker zuläßt, dabei eine kontinuierliche Füllung der Förderwendel bewirkt, keine Übergangsspalte besitzt, die Werkstückverklemmungen verursachen können und eine ökonomische Herstellung von Vibrationswendelförderern verschiedener Baugrößen mit beliebiger Umlaüfrichtung der Werkstücke ermöglicht. .

Wesen der Erfindung;

Den Vorteilen bekannter Vibrationswendelförderer mit ringförmiger Hutzschwingmasse und daran befestigtem Fördermantel mit Förderwendel, sowie einem lose drehenden Förder boden, der in einer festen Grundplatte oder auch in der Gegenschwingmasse gelagert ist, stehen die Nachteile gegenüber, daß die auf dem Behälterboden in relativer Ruhe verharrenden Werkstücke in der Übergangszone vom Behälterboden zum Förderschwingring der Nutzschwingmasse gegenseitige Behinderungen und Störungen verursachen, die keine kontinuierliche Füllung der Förderwendel zulassen. Das hat auch eine Von den Verhaltenseigenschaften der Werkstücke abhängige Beschränkung der einzufüllenden Werkstückmasse zur Folge. Zusätzliche Vorratsbunker bringen nur werkstückbedingte Teilerfolge. Außerdem können am Übergangsspalt vom Behälterboden zum Förderschwingring Werkstückverklemmuiigen entstehen.

Für die Herstellung solcher Vibrau'ionswendelförderer ist es ökonomisch nachteilig, daß für jede Baugröße separat gestaltete Antriebs- und Pederelemente erforderlich sind.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, nicht nur die Nutzschwingmasse in bekannter Weise ringförmig auszubilden, sondernVauch die Gegenschwingmasse als Gegenschwingring zu gestalten. An der Innenseite des Gegenschwingringes ist ein zylindrischer Mantel angeordnet der den Behälterboden trägt. Der Behälterboden wird dabei vom Förderschwingring umschlossen und befindet sich mit diesem in gleir eher Ebene. Gegenschwingring, Mantel und Behälterboden bilden gemeinsam die Gegenschwingmasse· Der Fördermantel mit Förderwendel, sowie der Förderschwingring gehören zur Nutzschwingmasse und bilden mit dem Behälterboden den Behälter für die Speicherung der Werkstücke. Förderschwingring und Behälterboden haben Beläge aus weiche, abriebfesten Werkstoffen, vorzugsweise z. B. Gummi oder PVC, die an der Übergangsstelle so aneinanderstoßen, daß kein Spalt entsteht. Es ist vorteilhaft, auch die Förderwendel mit einem abriebfesten Werkstoff zu belegen. Zwischen dem Förder- und dem Gegenschwingring sind in Teilabschnitten Elektromagnet© als Antriebselemente und diesen zugeordnete Federelemente angebracht. Elektromagnete, Federelemente und die zugehörigen Teilabschnitte beider Schwingringe sind als selbständige partielle Schwingsysteme aufzufassen, die in beliebiger Anzahl aneinandergereiht, jedoch konstruktiv wieder zu einer miteinander verbundenen Einheit in Ringform gestaltet, Vibrationswendelförderer verschiedener Baugrößen ergeben. Die jeweilige Schrägstellung der Federelemente bestimmt die Umlaufrichtung der Werkstücke im Vibrationswendelförderer. Sie läßt sich durch den spiegelbildlichen Einbau der Federelemente in ein-

fackel Weise umkehr en. "

Sie in diesen Vibrationswendelföideiei eingefüllten Werkstücke weiden im Behältex gespeichelt· Sie belasten doxt voiwiegend den zui gxoBen Gegenschwingmasse gehöienden festen Behälteiboden und nur in geringem Maße den zui Nutzschwingmasse gehörenden Föideischwingiing. Entsprechend den Gesetzen dei Schwingungsmechanik; wixd durch diese anteilige Ankopplung dei Weikstuckmasse an die schwingenden Massen die Eigenfrequenz des. Schwingsystems piaktisch kaum beeinflußt, die Föideigeschwindigkeit bleibt in weiten Glänzen konstant· Bas ist auch dann dei Fall, wenn eine relativ gioße Welkstückmasse in den Behälter eingefüllt und doit gespeichext wild. Da dei Behältelboden zur Gegenschwingmasse geholt, übeitiägt ex deren gelinge Schwingungen auf die Welkstückmasse· Dadurch entsteht ein "Fließen" der Welkstücke in Richtung des Föideischwing!inges« Diesex und die nachfolgende Föideiwendel weiden kontinuierlich gefüllt, unabhängig von ihien Veihaltenseigenschaften, z. B. dex Rollfähigkeit· Damit übt die Gegenschwingmasse eine aktive Funktion auf die Werkstückmasse aus. Durch das "Fließen" der Werkstücke entsteht praktisch keine zusätzliche Lärmentwicklung. Dex durch ' die Bewegungen dex Werkstücke auf del Föiderwendel noch erzeugte Lärm ist oft nux so gering, daß die sonst üblichen Lärmkapselungen dex Vibxationswendelföideiei in vielen Fällen nicht eifoxdeilich sind·

An der Übergangsstelle vom Behälterboden zum Föxderschwing· χing ist kein Spalt erforderlich. Deshalb können sich hier auch keine Welkstücke einklemmen. Die Beläge des Behälterbodens und des Forderschwingringes berühren eich dort und üben dabei die Funktion einer Dichtung aus.

Die zwischen Föidex- und Gegenschwingiing angeordneten Antriebs- und Feder elemente sind nach Abnahme eines Schutzmantels von außen gut zugängig, lassen sich also

in einfacher Weise montieren, justieren, warten und instandsetzen. Zu den fraktionellen Vorteilen des ringförmig gestalteten Schwingsystems kommt hinzu, daß die nach diesem Prinzip aufgebauten Vibrationswendelförderer relativ geringes Eigengewicht und kleine Bauabmessungen haben und mit geringem Aufwand herstellbar sind.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Die zugehörigen zeichnerischen Darstellungen zeigen in

Fig. 1 die Schnittdarstellung eines großen VibrationswendelkOrderers entsprechend dem Schnitt A-A in Fig. 2 Fig. 2 die Schnittdarstellung entsprechend dem Schnitt B-B in Fig. 1

Fig. 3 die Schnittdarstellung eines kleinen Vibrationswendelförderers entsprechend dem Schnitt C-C in Fig. 4 Fig. 4 die Schnittdarstellung entsprechend dem Schnitt

D-D in Fig. 3 Fig. 5 Einbaulage der Federelemente für eine Förderung in Pfeilrichtung

Fig. 6 Einbaulage der Federelemente für die gegensinnige Förderrichtung

.·( . . " '. . .. Der Speicherbehälter 1, Fig. 1, des Vibrationswendelförderers wird durch den Fördermantel 2 mit Förderwendel 3» dem Förderschwingring 4 und dem Behälterboden 5 gebildet. Hier werden die Werkstücke eingefüllt und gespeichert. Die Förderwendel 3, der Förderschwingring 4 und der Förderboden 5 haben einen Belag 6 aus einem weichen, abriebfesten Werkstoff der am Ringspalt 7 zwischen Förderschwingrihg 4 und Behälterboden $ getrennt ist, dem Ringspalt 7 aber dichtungsartig abschließt.

Dez Gegenschwlngxlng 8 hat gegenüber dem FöideiscJawingiing 4 eine 5-bis 8-fache größere Masse. An seinei Innenseite ist ein zylindrischer Mantel 9 befestigt, der den Behälterboden 5 trägt und mit diesem fest verbunden ist· Gegenschwingring 8,Mantel 9 und Behälterboden 3 können aus fertigungstechnischen Gründen auch zu einem Teil zusammengefaßt sein·

Zwischen dem Förder schwingiing 4 und dem Gegenschwingring 8 sind in gleich großen Teilabschnitten, Fig. .2 und Fig· 4, schräggestellte Feder elemente 10 und diesen zugeordnet Elektromagnetθ 11 als Antriebselemente angebracht· Me Teilabschnitte der Schwingringe 4 und 8 und die zugehörigen Federelemente 10 und Elektromagnetθ bilden partielle Schwingsysteme· Bei einer beispielsweisen 8-fachen Anordnung in konstruktiv miteinander verbundener Ringform entsteht ein Vibrationswendelförderer entsprechend großer Baugröße gemäß Fig. 1 und Fig· 2. Werden zum Beispiel nur 4 Teilabschnitte in gleicher Weise miteinander verbunden, gemäß Fig.

\ ' , t .

und Fig. 4-, wird die Baugröße des Vibrationswendelförderers entsprechend kleiner· Daraus resultieren ökonomische Vorteile für die Herstellung der Vibrationswendelförderer verschiedener Baugrößen· Die Abstimmung des gesamten Schwingsystems in Resonanznähe, insbesondere durch konstruktiv bedingte Masseveiänderungen am schwingenden Speicherbehälter 1 wird durch die Anpassung der Federsteife der Feder elemente 10 in bekannter Weise erreicht, z. B. durch Veränderung der Bederanzahl.

Montage-, Justier-, Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten weiden durch die Außenanordnung der Federelemente 10 und der Elektromagneten erleichtert. Der entfernbare Schutzmantel 12 verhindert die Wechselwirkungen zwischen dem Schwingsystem und dem äußeren Umfeld·

Die Fedeielemente 10 bestimmen durch ihre Schlägstellung die jeweilige Umlaufrichtung· Gemäß dei Einbaulage und del sich daiaus ergebenden Schlägstellung dei Fedeielemente 10, Fig« 5, wild in Pfeillichtung geföxdext· Die gegensinnige Umlaufχ ichtung entsteht bei spiege!bildlichen Anoidnung den Feder elemente 10 gemäß Fig. 6. Am Gegenschwingxing 8 sind schwingungsisolierende Gummipuffer 13» Fig· 1 lind 3» angebracht· 'Sie: Vex-.... hindern die Übeitiagung veitikalei Schwingkxäfte des Schwingsystems auf den Aufstellort 14·

Claims (4)

1. Erf indungsansprUoh -: ; ,

   1. Vibrationswendelförderer mit einer ringförmig ausgebildeten Nutzschwingmasse und daran befestigten Fördermantel mit>Förderwendel sowie einem davon unabhängigen Behälterboden dadurch gekennzeichnet, daß der Behälterboden (5) über einen Mantel (9) mit ₍ einem Gegenschwingring (8) fest verbunden ist und mit diesen gemeinsam die Gegenschwingmasse bildet.
2. 2. Punkt nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß der ! Behälterboden (5), der Förderschwingring (4) und die Förderwendel (3) mit einem abriebfesten Belag (6) versehen sind, der am Ringspalt (7) zwischen Behälterboden (.5) und Förderschwingring (4) getrennt ist und den. Ringspalt (7) dichtungsartig abschließt,
3. 3. Punkt nach Punkt 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Förderschwingring 4 und dem Gegenschwingring 8 in gleichen Teilabschnitten diesen zugeordnete gleiche Federelemente 10 und Schwingantriebe 11 angebracht sind, deren Anzahl abhängig ist vom Durchmesser des Förderschwingringes 4 und des Gegenschwingrihges 8. \
4. 4. Punkt nach Punkt 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente 10 wahlweise wechselseitig zwischen den Förderschwingring 4 und den Gegenschwingring einzubauen sind.

   Hierzu. Z Seiten Zeichnungen