-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vereinzeln von Werkstücken, insbesondere
Kleinteilen und/oder Wirrteilen, mittels einer rotierenden Luftströmung aus
einem Haufwerk, das in einem eine Wand aufweisenden, zylinderförmigen Behälter angeordnet
wird, in dem die Werkstücke
von einer Luftströmung
in eine rotierende Bewegung versetzt und an der Wand rotatorisch
bewegt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung
zum Vereinzeln von Werkstücken,
insbesondere Kleinteilen und/oder Wirrteilen, mittels einer rotierenden
Luftströmung
aus einem Haufwerk, die in einem eine Wand aufweisenden, zylinderförmigen Behälter anordbar
ist, wobei die Wand des Behälters
Eintrittsöffnungen
für die
Luftströmung
und einen Auslass für die
vereinzelten Werkstücke
aufweist.
-
Nahezu
jedes in einem Montageprozess verarbeitete Werkstück ist zum
Zeitpunkt der Fertigung in seiner Ordnung, also seiner Orientierung
und seiner Position im Raum, bestimmt. Wenn die Werkstücke für die Montage
bereitgestellt werden, liegen sie aber häufig in einem ungeordneten
Zustand vor. Generell sollte eine einmal erreichte Ordnung unter
dem Aspekt der Wertschöpfung
nicht mehr aufgegeben werden. Die Ordnung von Werkstücken wird
aber nach einem Prozess in der Praxis oft nicht beibehalten. Begründet ist
dies in der aufwändigen
Logistik für geordnete
Werkstücke,
den für
den Transport benötigten
speziellen Magazinen, den Rücktransport
des Leergutes und den hohen Aufwand bei der Entnahme der Werkstücke in geordnetem
Zustand aus dem jeweiligen Fertigungssystem beziehungsweise aus den
Magazinen sowie den daraus entstehen Mehrkosten.
-
Gerade
Werkstücke
von geringem Volumen oder kleinen Abmaßen werden als Haufwerk, auch Schüttgut genannt,
gelagert und transportiert. Für
die Nutzung einzelner Werkstücke
in einem automatisierten Montageprozess müssen diese als Haufwerk vorliegenden
Werkstücke
vereinzelt werden. Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Vorrichtungen
und Verfahren zum Vereinzeln von Werkstücken. In Einrichtungen zum
Vereinzeln können
auch Ordnungselemente integriert sein. Die Werkstücke verlassen solche
Einrichtungen geordnet und meistens als Werkstückstrang.
-
Ein
häufig
angewendetes Gerät
ist der Hubplattenförderer,
in dem sich an einer Schräge
mehrere Platten entgegengesetzt auf- und abbewegen. Auf der Stirnseite
der Platten werden die Teile, die in der gewünschten Lage auf der Kante
liegen bleiben, nach oben gefördert
und dort auf ein Transportband übergeben.
Der Hubplattenförderer
zeigt zwar eine hohe Flexibilität
bezüglich
der Werkstückgeometrie, er
ermöglicht
jedoch nur eine Vereinzelung bei geringen Geschwindigkeiten. Zudem
sind Hubplattenförderer
nur sehr eingeschränkt
für die
Vereinzelung von gummierten Werkstücken geeignet und es besteht
die Gefahr einer Beschädigung
der Werkstücke während der
Hubbewegungen.
-
Eine
der in der Industrie am häufigsten
eingesetzten Vorrichtungen zum Vereinzeln ist ein Vibrationswendelförderer.
Bei einem Vibrationswendelförderer
befinden sich die Werkstücke
als Haufwerk in einem topfartigen Behälter und werden mit Hilfe des
so genannten Mikrowurfs auf einer seitlichen Wendel vereinzelt aus
dem Haufwerk herausbefördert.
Bei dem Mikrowurf vibriert der Behälter um seinen Mittelpunkt.
Bei der kleinen Vibrationsbewegung in Förderrichtung mit oder gegen
den Uhrzeigersinn wird eine Aufwärtsbewegung
mit vollführt,
wobei das Sortiergut mitbewegt wird. Bei der Vibrationsbewegung
gegen die Förderrichtung
findet eine kleine Abwärtsbewegung
statt und das Sortiergut hat keinen oder einen geringeren mechanischen
Kontakt zur Oberfläche
des Behälters.
Durch die Trägheit
des Sortierguts verharrt es und wird durch die nächste Vibrationsbewegung in
Förderrichtung
wieder ein kleines Stück
weiter zum Auslauf bewegt. Durch verschiedene Sortierelemente, so
genannte Schikanen, wird das Sortiergut lagerichtig orientiert und
kann weiterverarbeitet werden. Nicht lagerichtig geförderte Werkstücke, die
nicht gedreht werden können,
gelangen durch weitere Schikanen wieder in den Behälter zum
Haufwerk. Die für
den Einsatz besonderen Merkmale des Vibrationswendelförderers
sind die kompakte Bauform und das breite Anwendungsspektrum.
-
Aus
der
DE 199 25 989
A1 ist ein mechanischer Zentrifugalförderer bekannt, der ebenso
zum Vereinzeln eingesetzt wird. Der mechanische Zentrifugalförderer zeichnet
sich durch die hohe Geschwindigkeit aus, mit der Werkstücke vereinzelt
werden können.
Die Orientierung steht beim mechanischen Zentrifugalförderer nicht
im Vordergrund. Die Werkstücke
werden nicht durch Mikrowurf, sondern mit Hilfe rotierender Elemente
transportiert und vereinzelt. Der mechanische Zentrifugalförderer weist
dazu zumindest eine drehgetriebene Innenscheibe und einen die Innenscheibe
umgebenen, drehangetriebenen Außenring
aufweist. Zunächst
befinden sich die Werkstücke
als Haufwerk auf der Innendrehscheibe.
-
Durch
ihre Trägheit
werden sie vereinzelt zum Rand geführt. Dort erreichen sie den
schmalen, sich ebenfalls drehenden Außenring und werden einzeln
abtransportiert. Dies hat wie beim Vibrationswendelförderer zur
Folge, dass die Ausbringungsleistung durch eine hohe Rückführungsrate
falsch orientierter Werkstücke
in das Haufwerk begrenzt wird. Auch können beim Einsatz von Schikanen durch
nicht lagerichtig geförderte
oder zusammenhängende
Werkstücke
Störungen
auftreten.
-
In
der Vielzahl der zurückgeführten Werkstücke treten
häufig
so genannte Wirrteile auf, die durch ihre Verhakneigung im Haufwerk
gekennzeichnet sind und nur durch eine komplizierte Entwirrbewegung
zu vereinzeln sind. Ein typisches Beispiel für Wirrteile sind Federn. Zur
Vereinzelung von Werkstücken
und Wirrteilen aus einem ungeordneten Haufwerk existieren unterschiedliche
Vorrichtungen. Eine Vorrichtung mit einem mechanischen Wirkprinzip
für die
Vereinzelung von Wirrteilen ist aus der
DE 37 33 589 C1 bekannt.
Eine andere Vorrichtung zeigt die
DE 42 32 537 A1 , welche zum Entwirren eine
aerodynamische Technik einsetzt. Dabei werden die Werkstücke aus
dem Haufwerk durch einen Druckluftstrahl aufgewirbelt. Durch einen
getakteten Luftimpuls werden Werkstücke vereinzelt und zufällig in Magazinrohre
geblasen. Haben sich Wirrteile dabei nicht vollständig vereinzelt,
führen
sie im Eingangsbereich der Magazinrohre zu Verklemmungen. Hier kann
ein kleiner getakteter Gegenluftimpuls die Teile aus dem verstopften
Bereich blasen, wobei es zu einem Auflockern der Wirrteile kommt.
-
Eine
andere Technik ist das Vereinzeln mittels einer rotierenden Luftströmung. Eine
solche Vorrichtung ist aus der Druckschrift
DE 44 42 337 A1 bekannt.
Diese Vorrichtung vereinzelt die Werkstücke mittels einer rotierenden
Luftströmung
in einem auf der Spitze stehenden, kegelförmigen Behälter, wobei die Luftströmung durch
ein exzentrisches Einblasen der Luft erzeugt wird und der so im
Behälter
entstehende Überdruck
die Werkstücke
beim Austreten aus dem Auslass unterstützt.
-
Die
Schwachstellen der hier aufgezeigten und in der Industrie häufig eingesetzten
Vorrichtungen und angewandten Verfahren liegen insbesondere bei
der Variantenflexibilität,
der Prozesssicherheit und der Konstruierbarkeit. Dies äußert sich
in der direkten Abhängigkeit
des Zuführsystems
von der Geometrie des zuzuführenden
Werkstücks. Änderungen
in der Geometrie des Werkstücks
führen
in der Regel zu baulichen Änderungen
an der Zuführung. Hiermit
verbundene Einstellarbeiten an der Zuführung erfordern zudem häufig den
Einsatz von Spezialisten. Ferner werden Störungen oft durch verklemmte
Werkstücke
erzeugt, wobei das Beheben der Störungen oftmals mit einem erheblichen
Zeitaufwand verbunden ist und gegebenenfalls Beschädigungen
der Vorrichtung und/oder der Werkstücke möglich sind. Weiterhin hat sich
gezeigt, dass es zahlreiche Werkstückarten, zum Beispiel gummierte, zum
Verhaken neigende oder Werkstücke
mit biegeschlaffen Elementen, gibt, die auf den bekannten Vorrichtungen
und mit den bekannten Verfahren nur schwer oder nicht in der geforderten
Menge je Zeiteinheit vereinzelt werden können.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zu schaffen, Werkstücke mit
einem möglichst
geringen Energieaufwand bei gleichzeitig hoher Arbeitsleistung zu
vereinzeln, wobei ein sporadischer Betrieb und die Umstellung auf
unterschiedliche Werkstücke
ohne Weiteres möglich
ist.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Verfahren gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu
entnehmen.
-
Erfindungsgemäß ist also
ein Verfahren vorgesehen, bei dem die Luftströmung mittels eines Unterdrucks
im Behälter
und mittels tangential zur Wand, durch die Wand frei nachströmender Luft
erzeugt wird, wobei die Werkstücke
in dem unbewegten Haufwerk zunächst
durch eine starke Luftströmung
in Bewegung gesetzt werden und anschließend die in Bewegung versetzten
Werkstücke
durch eine leistungsschwächere
Luftströmung
in Bewegung gehalten werden. Auf diese Weise wird es möglich, dass
mit dem in dem Behälter
erzeugten Luftwirbel sich die Werkstücke bei der kreisenden Bewegung
in dem Behälter
selbstständig
vereinzeln. Da bei diesem Verfahren für die Erzeugung des Unterdrucks
keine beweglichen mechanischen Bauteile in dem Behälter angeordnet
werden müssen,
kann die Baugröße des Behälters gegenüber dem
Stand der Technik verringert werden. Dies ermöglicht eine Vereinzelung kleinerer
Werkstücke
und eine Vereinzelung bei geringerem Energieaufwand.
-
Dabei
ist es günstig,
dass die nachströmende
Luft frei nachströmt.
Hierdurch ist es möglich, dass
sich der Luftwirbel wie ein Tornado natürlich bildet und eine hohe
Stabilität
hat. Außerdem
wird es somit möglich,
den mechanischen Aufbau des Behälters
zu vereinfachen.
-
Vorteilhaft
ist es, dass die Werkstücke
in dem unbewegten Haufwerk zunächst
durch eine starke Luftströmung
in Bewegung gesetzt werden und anschließend die in Bewegung versetzten
Werkstücke durch
eine leistungsschwächere
Luftströmung
in Bewegung gehalten werden. Hierdurch wird es möglich, ein chaotisches Verhalten
der Werkstücke
zu verhindern und eine hohe Vereinzelungsleistung zu erreichen.
Die Leistung der Luftströmung
wird von der Geschwindigkeit und/oder dem Volumenstrom bestimmt.
-
Darüber hinaus
ist es günstig,
dass der Unterdruck im Behälter
mittels einer Absaugung erzeugt wird. Hierdurch wird es möglich, auf
verfahrensspezifische Einrichtungen zu verzichten und das Verfahren auch
mit standarisierten, entfernt vom Behälter anordbaren Einrichtungen
zu betreiben. Als Absaugung können
beispielsweise herkömmliche
Staubsauger eingesetzt werden.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin
mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 3 gelöst.
Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu
entnehmen.
-
Erfindungsgemäß ist also
eine Vorrichtung vorgesehen, die mit einer insbesondere als Absaugung
ausgeführten
Unterdruckeinrichtung verbunden ist und die Eintrittsöffnungen
tangential zur Wand orientiert sind, wobei in dem Behälter an
der Wand eine wendelförmige
Bahn angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, dass in dem Behälter zur
Vereinzelung des Haufwerks ein Luftwirbel erzeugbar ist.
-
Vorteilhaft
ist es, dass der Behälter
eine insbesondere als Absaugung ausgeführte Unterdruckeinrichtung
aufweist. Hierdurch ist es möglich,
dass an dem Behälter
keine aufwändige
Mechanik zur Erzeugung des Unterdrucks vorgesehen werden muss. Ein
Unterdruck lässt
sich leicht aus dem Behälter
abführen.
Der Unterdruck kann dabei entfernt vom Behälter erzeugt werden, beispielsweise
mittels eines herkömmlichen
Staubsaugers.
-
Günstig ist
es, dass die Unterdruckeinrichtung in einem oberen Bereich des Behälters angeordnet
ist. Hierdurch ist es möglich,
dass zu der rotierenden Bewegung eine gegen die Schwerkraft gerichtete
Bewegung der Luftströmung
erzeugt wird, was das Vereinzeln des Haufwerks, insbesondere bei
Wirrteilen, erleichtert.
-
Günstig ist
es, dass der Behälter
und/oder die Unterdruckeinrichtung einen Einlass zur Nachführung von
ungeordneten Werkstücken
aufweist. Hierdurch ist es möglich,
dass das Haufwerk mit weiteren, ungeordneten Werkstücken ergänzt wird,
ohne dass die Vereinzelung unterbrochen werden muss. Während der
Vereinzelung des Haufwerks werden einzelne Werkstücke aus
dem im Wesentlichen geschlossenen Behälter abgeführt, was das Haufwerk verringert.
Ein Öffnen
des Behälters
würde den
Luftwirbel und somit die Vereinzelung unterbrechen. Daher ist es
vorteilhaft, dass der Einlass als Hohlwelle oder koaxiales Rohr
in dem Deckel des Behälters und/oder
der Anbindung der Unterdruckeinrichtung ausgebildet ist. Hierdurch
ist es möglich,
dass das Haufwerk um weitere, ungeordnete Werkstücke ergänzt wird, ohne dass die Vereinzelung
unterbrochen werden muss.
-
Vorteilhaft
ist es, dass in dem Behälter
an der Wand eine wendelförmige
Bahn angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, dass die von der Luftströmung verursachte,
rotierende Bewegung der Werkstücke und
somit die Vereinzelung mechanisch unterstützt werden. Die Werkstücke sind
dabei mittels der Bahn vom Boden des Behälters nach oben transportierbar und/oder
leitbar.
-
Günstig ist
es, dass der Auslass an einem insbesondere der Unterdruckeinrichtung
zugewandten Ende der Bahn in dem Behälter angeordnet ist. Hierdurch
ist es möglich,
dass die nach der Bewegung entlang der Bahn vereinzelten Werkstücke aus dem
Behälter
abgeführt
werden.
-
Die
Erfindung lässt
verschiedene Ausführungsformen
zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon
in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese
zeigt in
-
1 eine
Ansicht einer Vorrichtung zum Vereinzeln von Werkstücken eines
Haufwerks;
-
2 eine
schematische Darstellung der Luftzuführung der Vorrichtung;
-
3 eine
schematische Darstellung der Luftströmungen in der Vorrichtung;
-
4 einen
schematischen Schnitt durch die Vorrichtung.
-
Die 1 bis 4 zeigen
eine Vorrichtung 12 zum Vereinzeln von Werkstücken 1 eines
Haufwerks 2. Die Werkstücke 1,
insbesondere Kleinteile und/oder Wirrteile, werden mittels einer
rotierenden Luftströmung 3 aus
dem Haufwerk 2 herausgelöst. Zur Vereinzelung wird das
Haufwerk 2 in einem eine Wand 6 aufweisenden,
zylinderförmigen
Behälter 7 angeordnet.
Die Wand 6 des Behälters 7 weist
tangential zur Wand 6 orientierte Eintrittsöffnungen 8 für die Luftströmung 3 und
einen Auslass 11 für
die vereinzelten Werkstücke 1 auf.
Die Vorrichtung 12 ist mit einer als Absaugung ausgeführten Unterdruckeinrichtung 9 verbunden.
Die rotierende, tornadoartige Luftströmung 3 entsteht, indem
die Unterdruckeinrichtung 9 in dem Behälter 7 einen Unterdruck
erzeugt und durch die tangentialen Eintrittsöffnungen 8, wie in
den 2 und 3 deutlich dargestellt, ein freier
Zuluftstrom 4 in den Behälter 7 eintritt.
-
Die
Vereinzelung der Werkstücke 1 mittels der
Luftströmung 3 wird
unterstützt
durch eine an der Wand 6 des Behälters 7, im Inneren
des Behälters angeordneten
Bahn 5. An dem oberen, der Unterdruckeinrichtung zugewandten
Ende der Bahn 5 ist in der Wand 6 ein Auslass 11 für vereinzelte
Werkstücke 1 angeordnet.
-
Durch
einen in 4 dargestellten Einlass 10 können während des
Betriebs der Vorrichtung 12 weitere, ungeordnete Werkstücke 1 in
den Behälter 7 eingeführt und
so dem sich reduzierenden Haufwerk 2 im Behälter 7 zugeführt werden.