DE102015001250A1

DE102015001250A1 - Vorrichtung zur Vereinzelung von magnetischen Kleinteilen

Info

Publication number: DE102015001250A1
Application number: DE102015001250.9A
Authority: DE
Inventors: Peter Krall; Andrew Hards
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-01-31
Filing date: 2015-01-31
Publication date: 2016-08-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vereinzelung als Schüttgut vorliegender Kleinteile aus magnetischem Material. Erfindungskennzeichnende Besonderheit ist, dass die zu vereinzelnden Teilen durch ein moduliertes Magnetfeld angehoben und an einer Abdeckplatte gesammelt werden. Dabei wird durch Modulation der Stärke des Magnetfeldes erreicht, dass Teile in erwünschter Endposition an dieser festgehalten werden, während Teile, welche in unerwünschter Position zum Stillstand gekommen sind, bei Hinunterregelung des Magnetfeldes zurück fallen. Damit wird erreicht, dass die an der Deckplatte letztlich gesammelten Teile eine bestimmte Position und Orientierung haben.

Description

Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Aufgabe, als Schüttgut angelieferte Kleinteile zu vereinzeln und zugreifbar zu machen. Als Randbedingung wird davon ausgegangen, dass die Teile magnetische Eigenschaft haben.
Basissystem
Aufbau und Arbeitsweise der Vorrichtung werden nachfolgend zunächst für die einfachste Ausgestaltung und für das Anwendungsbeispiel der Vereinzelung von Schrauben beschrieben:
Die Vorrichtung besteht in der einfachsten Ausgestaltung aus folgenden Komponenten:

1. Schüttgutträger: Dies ist ein Körper mit einer planen Oberfläche, auf welcher die Schrauben als Schüttgut angeliefert werden. Es kann sich insbesondere um eine Platte oder ein Förderband handeln. Bevorzugt ist der Träger beweglich gelagert und kann während des Vereinzelungsprozesses parallel zur Ebene der Trägeroberfläche bewegt werden, um die Ausgangsposition von Schrauben während des nachfolgend beschriebenen Prozesses zu verändern.
2. Sammelmatrize: Dies ist ein Festkörper, der eine als Aufnahme für Schrauben dienende Aussparung in Gestalt eines nach unten offenen, oben abgedeckten Kegelstumpfes aufweist. Die Orientierung des Kegelstumpfes ist so, dass er sich von unten nach oben verjüngt. An der engsten Stelle entspricht der Durchmesser annähernd dem Durchmesser des Schraubkopfes. Die Sammelmatrize ist über dem Träger montiert. Der Abstand ist so gewählt, dass die als Schüttgut vorliegenden Schrauben gerade nicht mit der Unterseite kollidieren.
3. Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes, dessen Stärke im Bereich der Sammelmatrize regelbar ist: Dies kann insbesondere ein über der Sammelmatrize angebrachter Elektromagnet sein. Ebenso kommt ein Permanentmagnet in Frage, der in der Höhenachse verschiebbar ist.
4. Abtransport-Matrize: Dies ist eine Platte mit einer Bohrung, welche unter die Sammelmatrize geschwenkt werden kann. Diese Matrize ist so gestaltet, dass der Schaft der Schraube durch die Bohrung hindurch passt, der Schraubkopf jedoch nicht.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung kann in zwei Phasen eingeteilt werden:

1. Hebephase: In dieser Phase wird das Magnetfeld zwischen zwei Extremwerten moduliert. Bei maximaler Stärke reicht die Anziehungskraft aus, Schrauben vom Träger anzuheben. Bei minimaler Stärke reicht die Anziehungskraft gerade aus, eine Schraube zu halten, wenn diese mit dem Kopf nach oben an der Abdeckung am oberen Ende des Kegelstumpfs der Aufnahme anliegt. Schrauben, die mit dem Kopf nach unten hängen oder sich irgendwo im Sammelkegel verklemmt haben, fallen herab. Die Modulation der Stärke des Magnetfeldes zwischen beiden Extremwerten wird so lange iteriert bis eine Schraube mit Kopf nach oben an der Abdeckung am oberen Ende des Kegelstumpfes der Sammelmatrize hängt.
2. In der Entnahmephase wird die Abtransport-Matrize unter die Sammelmatrize geschwenkt. Dann wird das Magnetfeld ausreichend weit herunter geregelt, damit die Schraube in die Abtransport-Matrize fällt.

Das Verfahren macht sich den Umstand zunutze, dass die Stärke des Magnetfeldes in Richtung auf die Trägerplatte abnimmt, während das Schwerefeld praktisch konstant ist. Hierdurch hängt die Bewegung von Schrauben auch von der Lage und Orientierung ab. Insbesondere wird ein Magnetfeld, welches noch ausreicht, eine mit dem Kopf nach oben an der Abdeckung der Sammelmatrize hängende Schraube zu halten, eine mit dem Kopf nach unten hängende Schraube nicht mehr halten können. Wenn mehrere Schrauben in die Aufnahme gezogen werden, wird eine Schraube, welche durch Kontakt mit der Kegelwand in eine Position mit Kopf nach oben gebracht wird, mit höherer Geschwindigkeit nach oben gezogen als es ohne diesen Effekt der Fall wäre. Schließlich werden Schrauben, welche sich irgendwo in der Aufnahme verklemmt haben, bei Reduktion der Feldstärke zu einem Wert, bei dem eine mit dem Kopf nach oben an der Abdeckplatte hängende Schraube gerade noch gehalten wird, wieder zu Boden fallen.
Varianten
Die Vorrichtung kann in naheliegender Weise so abgewandelt werden, dass eine Sammelmatrize mit einer Vielzahl von Aufnahmen und eine dazu passende Abtransport-Matrize mit einer entsprechenden Vielzahl von Aufnahmen verwendet werden. In diesem Fall muss die Hebephase nicht fortgesetzt werden, bis alle Aufnahmen gefüllt sind, sondern kann auf ein jenes Verhältnis von Dauer und Füllungsgrad optimiert werden, bei dem die Zahl der vereinzelten Schrauben je Zeiteinheit maximal ist.
Bei Verwendung einer Sammelmatrize mit einer Vielzahl von kegelstumpfförmigen Aufnahmen können diese so angeordnet werden, dass ihre Deckfläche auf einer Hemisphäre oder einer anderen nicht-planen Fläche liegen. Dies unterstützt die Verwendung eines Magnetfeld-Generators, welcher nicht aus einem Magnet je Aufnahme besteht. Diese Bauart macht sich zunutze, dass die kritische Größe die minimale Stärke des Magnetfeldes ist, bei der mit dem Kopf nach oben hängende Schrauben gehalten werden und alle anderen heraus fallen sollen. Dagegen ist tolerierbar, dass die Anziehungskraft an einigen Stellen unter der Sammelmatrize bei maximal hochgeregeltem Feld stärker ist, als sie unbedingt sein müsste.
Anstelle einer Abtransport-Matrize kann eine andere Vorrichtung zum Absammeln der Schrauben verwendet werden, welche in den Aufnahmen der Sammelmatrize vereinzelt und in definierter Position vorliegen.
Anstelle von kegelstumpfförmigen Aufnahmen können unter Umständen zylindrische Aufnahmen verwendet werden.
Die geometrische Gestalt der Aufnahmen der Sammelmatrize kann für andere Kleinteile passend abgewandelt werden. Für Mutter, deren Außendurchmesser die Höhe erheblich übertrifft, bieten sich beispielhalber Aufnahmen an, deren Querschnitt am unteren Ende ellipsoid ist und sich nach oben zu einem Schlitz mit rechteckigem Querschnitt verjüngt.
Zweck und Vorzüge der Erfindung
Die Erfindung ermöglicht eine besonders schnelle Vereinzelung von Kleinteilen. Insbesondere können prinzipiell im Verlauf weniger Zyklen, deren Dauer jeweils im Sekundenbereich liegt, hunderte Kleinteile für die Weiterverarbeitung in eine Matrize eingelagert werden.
Stand der Technik
Die Vereinzelung als Schüttgut vorliegender Teile ist eine Aufgabe, für welche eine Reihe von Lösungen gezeigt wurden. Keine der Lösungen basiert jedoch auf der Verwendung eines in der Stärke modulierten Magnetfeldes.
Einschlägige Patentliteratur:

Claims

Vorrichtung zur Vereinzelung von magnetischen Kleinteilen, gekennzeichnet dadurch, dass die zu vereinzelnden Kleinteile von einem Träger magnetisch angehoben und in Aufnahmen in einer Sammelmatrize gezogen werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter gekennzeichnet dadurch, dass durch Modulation der Stärke des Magnetfeldes erreicht wird, dass Teile, die sich in gewünschter Position und Orientierung in den Aufnahmen befinden, in diesen verbleiben, während Teile in nicht gewünschter Position oder Orientierung herunter fallen, wobei die Tatsache ausgenutzt wird, dass das Magnetfeld im Gegensatz zum Schwerefeld einen relevanten Gradienten entlang der Strecke von der Aufnahme zum Träger aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, weiter gekennzeichnet dadurch, dass durch mehrfache Variation der Stärke des Magnetfeldes ein Endzustand erreicht wird, in welchem mindestens eine, bevorzugt mehrere Aufnahmen Teile in der gewünschten Position und Orientierung enthalten.