DE1964622C3 - Verfahren zur Orientierung von Körpern in einem elektrischen Feld - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Orientierung von Körpern in einem elektrischen Feld, das zwischen die Orientierungszone einfassenden Elektroden erzeugt wird. Solche Möglichkeiten zur Orientierung von Körpern sind allgemein bekannt, z. B. aus dem Lehrbuch »Physik« von Westphal, in dessen dritter Auflage (1933) auf Seiten 246 bis 248 und 258.

In der CH-PS 3 68 691, in der es an sich um die Orientierung von Teilen mittels eines Luftstroms geht, ist darüber hinaus der Hinweis gegeben, daß Teile mit einer elektrischen Asymmetrie auch in einem elektrischen Feld orientiert werden können.

Aus dem UdSSR-Erfinderschein 128 684 ist ein Verfahren der oben genannten Art bekannt, wobei es um die Verbesserung der Siebbarkeit von Körpern geht, weiche auf ein ebenes Sieb geschüttet werden, das gleichzeitig als Elektrode dient und über dem sich eine ebene Gegenelektrode erstreckt Die Elektroden sind an eine Gleichspannungsque.lle angeschlossen und unter dem Einfluß des homogenen elektrischen Feldes in der Orientierungszone drehen sich die Körner so, daß ihre Längsrichtung in Richtung der Feldlinien zu liegen kommt

Dieses bekannte Verfahren ist nicht geeignet, Körper

ίο wie Geräte- und Apparateteile zu orientieren. Mit der vorliegenden Erfindung wird insbesondere die Orientierung von Kleinteilen in der Radio- und Elektronikindustrie sowie in der Uhrenindustrie und im Gerätebau angestrebt

Die Orientierung von solchen Teilen in einem homogenen elektrischen Gleichfeld scheitert daran, daß die Teile dazu neigen, an den in der Nähe der Orientierungszone befindlichen Bauelementen der Orientierungsvorrichtung hängenzubleiben, sich spontan andersartig auszurichten und daß eine Reihe von Erscheinungen auftritt die den gewünschten Orientierungskräften entgegenwirken.

In dem obengenannten Lehrbuch von Westphal wird zwar auch ein inhomogenes elektrisches Feld erwähnt, jedoch lediglich mit dem Hinweis, daß hierbei außer einem reinen Moment auch eine Kraft zur Wirkung kommt Eine konkrete Lösung ist hiermit nicht verbunden.

Aufgebe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen eine störungsfreie und zuverlässige Orientierung von länglichen Körpern möglich ist, z. B. von Widerständen, Steckern, Anschlüssen und Elektroden von elektronischen und Halbleitergeräten, Achsen, Zeigern, Aufhängungen u. dgl.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Feld als Wechselfeld solcher Inhomogenität erzeugt wird, daß sein Charakter in der rechtwinklig zur Erstreckung der Orientierungszone stehenden Ebene von Anfang bis Ende derselben der gleiche ist wie bei einem elektrischen Feld, das sich zwischen zwei Punktladursgen in der durch diese Punktladungen gehenden Ebene bildet.

Es kann zweckmäßig sein, in der Orientierungszone zusätzlich zwei zueinander versetzte elektrische Felder zu erzeugen und diesen die zu orientierenden Körper so auszusetzen, daß die zusätzlichen Felder unterschiedliche voneinander entfernte Teile der Körper durchdringen.

Zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens dient zweckmäßigerweise eine Vorrichtung mit langgestreckten, parallel zueinander verlaufenden Elektroden, deren Querschnittsabmessungen von kleinerer Größenordnung sind als der Abstand zwischen ihnen.

Die Elektroden können vorteilhafterweise die Form von Drähten haben, die in mindestens eine als Unterlage für die zu orientierenden Körper dienende Isolierstoffplatte eingebaut sind.

Es kann auch zweckmäßig sein, wenn sich zwischen den Elektroden längs derselben und in einer Ebene mit diesen als Unterlage für die zu orientierenden Körper Fäden in einem gewissen Abstand voneinander erstrecken.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind zusätzliche Elektroden vorgesehen, die über den parallel zueinander verlaufenden Elektroden angeordnet und potentialfremd zu den Potentialen der parallel zueinander verlaufenden Elektroden sind.

Schließlich kann es zweckmäßig sein, wenn die Unterlage für die zu orientierenden Körper im Bereich der zusätzlichen Elektroden konvex ausgebildet ist

Nachfolgend wird die Erfindung durch riie Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die schematische Darstellung einer ersten Vorrichtung zur Orientierung von Körpern in einem elektrischen Feld;

Fig.2 eine Vorrichtung mit vier in einer als Unterlage dienenden Isolierstoffplatte eingebauten Elektroden;

F i g. 3 eine Vorrichtung mit zwei Etagen;

Fig.4 eine Vorrichtung mit fünf Etagen, deren Unterlagenplatte fliegend befestigt sind;

F i g. 5 eine Vorrichtung, bei der die Unterlage für die zu orientierenden Körper in Form von Isolierstoffröhrchen ausgeführt ist und

F i g. 6 eine Vorrichtung mit zusätzlichen Elektroden, die eine zweite Orientierungszone mit anders gerichteten Feldlinien erzeugen.

In der Orientierungszone 1 (Fig. 1) wird zwischen den Elektroden 2 dadurch ein inhomogenes elektrisches Wechselfeld erzeugt, daß die Spannung einer Wechselstromquelle 3 an die Elektroden 2 gelegt wird. Die Elektroden 2 bestehen aus Drähten, deren Durchmesser etwa ein Zehntel des Abstands zwischen den Elektroden 2 beträgt

Die Elektroden 2 erzeugen in der Orientierungszone 1 zwischen ihnen ein inhomogenes elektrisches Feld. Der Charakter dieses Feldes in der Ebene, welche zur Richtung vom Anfang 1' zum Ende 1" der Orientierungszone 1 senkrecht steht, entspricht dem eines elektrischen Feldes, das sich zwischen zwei Punktladungen in der durch diese Punktladungen gehenden Ebene ausbildet Das Bild des inhomogenen elektrischen Feldes in der rechtwinklig zur Erstreckung der Elektroden 2 stehenden Ebene ist also gekennzeichnet durch einen positiven Feldstärkegradienten von der Mittenebene ausgehend nach beiden Seiten zu den Elektroden 2 hin. Dieser Charakter bleibt über den größten Teil der Erstreckung der Elektroden 2 gleich.

Ein solches inhomogenes elektrisches Feld orientiert die Körper 4 bis 7, weiche in der Orientierungszone 1 auf der Unterlage 8 aus Isolierstoff aufgelegt sind, und dreht sie so, daß ihre Längsseite in Richtung des Feldes Hegt.

Bei Körpern mit ausgesprochen stromleitenden Eigenschaften geschieht die Orientierung durch die Wechselwirkung des inhomogenen elektrischen Feldes mit an den Enden der Körper induzierten Ladungen. Bei Körpern mit ausgesprochen dielektrischen Eigenschaften geschieht die Orientierung durch die bekannte Polarisationserscheinung der Dielektrika und der infolge dieser Erscheinung auftretenden Kräfte, wobei diese Kräfte bestrebt sind, den zu orientierenden Körper so zu drehen, daß der durch ihn gehende elektrische Fluß den maximalen Wert erreicht.

Ein wichtiger Vorteil des vorliegenden Verfahrens ist es, daß die zu orientierenden Körper aus einem beliebigen Werkstoff hergestellt sein können, beginnend mit Dielektrika bis hin zu elektrischen Leitern.

F i g. 2 zeigt eine Vorrichtung, bei der vier Drahtelektroden 9, 10, It und 12 in die Isolierstoffplatte 13 eingebaut sind und drei Orientierungszonen 14, 15 und 16 für die Körper 17 bilden. Der Abstand zwischen den Drahtelektroden wird etwas größer als die Länge der zu orientierenden Körper gewählt

Diese Vorrichtung ist von einfachem Aufbau, haltbar, betriebssicher und ermöglicht eine mehrreihige Orientierung unterschiedlicher Körper.

Noch leistungsfähiger sind Vorrichtungen, die aus einzelnen, etagenweise übereinander angeordneten Isolierstoffplatten mit in diesen eingebauten Elektroden bestehen.

F i g. 3 zeigt eine zweietagige Vorrichtung, die zwei Isolierstoffplatten 18 mit in diesen eingebauten Elektroden 19 bis 21 besitzt

Die Platten sind an Stützen 22 so befestigt, daß ihr Abstand voneinander etwas größer als die Höhe der zu orientierenden Körper 23 ist

Fig.4 zeigt eine fünfetagige Vorrichtung, die fünf Isolierstoffplatten 24 mit in ihren eingebauten Drahtelekiroden 25 enthält Die Platten sind fliegend an der Stütze 26 befestigt

Die Vorrichtungen gemäß F i g. 3 und 4 gewährleisten bei relativ kleinen Abmessungen die gleichzeitige Orientierung einer großen Anzahl verschiedenster Körper, z. B. der Körper 27 bis 34 (F i g. 4).

Außerdem wird bei mehretagiger Ausführung der Vorrichtung der Orientierungseffekt dadurch verstärkt, daß auf die Körper zusätzlich elektrische Felder einwirken, die zwischen den Elektroden von Nachbarplatten auftreten. Beispielsweise wirkt auf die Teile 31 und 32 nicht nur das elektrische Feld zwischen den Elektroden der sie tragenden Platte 24 dieser Etage (der zweiten von unten), sondern auch die elektrischen Felder zwischen den Elektroden der darunterliegenden (der untersten) und der darüberliegenden (der mittleren) Platte.

Während bei der Orientierung von Körpern mit ausgesprochen stromleitenden Eigenschaften die Verwendung von Isolierstoffplatlen als Unterlage für die zu orientierenden Körper nicht die Effektivität der Orientierung beeinflußt so wird doch bei der Orientierung von Körpern mit ausgesprochen dielektrischen Eigenschaften hierdurch die Orientierungswirkung bedeutend vermindert. Der Grund hierfür ist, daß der elektrische Fluß zwischen den Elektroden hauptsächlich durch die Isolierstoffplatte, die gewöhnlich eine große dielektrische Konstante besitzt, und nur teilweise durch die zu orientierenden Körper geht

Zweckmäßigerweise wird zur Verringerung des elektrischen Flusses, der in die Unterlage abgeleitet wird, die letztere aus dünnen Isolierstoffäden oder -röhrchen 35 (F i g. 5) hergestellt.

Die Isolierröhrchen 35 können beispielsweise an den Stützen 36 befestigt werden. Die zu orientierenden Körper 37 werden auf diese aus Isolierröhrchen 35 bestehende Unterlage gelegt und durch das elektrische Wechselfeld orientiert, welches zwischen den Drahtelektroden 38 erzeugt wird, die mit der Wechselspannungsquelle 3 verbunden sind. Die Drahtelektroden 38 sind an den Stützen 39 befestigt

Auch eine solche Vorrichtung kann mehretagig ausgeführt werden. Hierbei wird ebenfalls der Orientierungseffekt verstärkt und es wird möglich, bei relativ kleinen Abmessungen der Vorrichtung die Orientierung einer großen Anzahl unterschiedlicher Isolierstoffkör per sicherzustellen.

F i g. 6 zeigt eine Vorrichtung zur Orientierung von Körpern 40 und 41 mit zusätzlichen Drahtelektroden 44 und 45, mit weichen eine weitere Orientierungszone ausgebildet wird.

Zwischen den Hauptelektroden 42 und 43 wird in der bereits beschriebenen Weise ein in der Horizontalen

wirksames orientierendes Feld erzeugt. Zwischen den zusätzlichen Drahtelektroden 44 und 45, die an das gleiche Potential angeschlossen sind, und den unter diesen in der Unterlage 46 eingelassenen Elektroden 50 wird jeweils ein in der Vertikalen wirksames orientierendes Feid erzeugt

Die Unterlage 46 ist eine Rütteilrutsche, deren Schwingungsbewegungen durch einen Elektromagnetantrieb 47 erzeugt werden. Der Teil der Rüttelrutsche 46, der sich unter den zusätzlichen Drahtelektroden 44, 45 befindet, besitzt eine konvex gewölbte Oberfläche, so daß die auf diesen Abschnitt gelangenden Körper 40,41 mit ihren Enden in der Luft hängen.
Die Funktionsweise dieser Vorrichtung ist wie folgt:
In der ersten Onentierungszone zwischen den Hauptelektroden 42 und 43 geschieht eine vorläufige Orientierung der Körper 40,41 in der Weise, daß diese ohne Rücksicht auf die Lage ihres Asymmetriemerkmals (des Lochs an dem einen Ende) parallel ausgerichtet werden. In dieser ersten Oriientierungszone reagiert die Vorrichtung nicht auf dieses Unterscheidungsmerkmal. Daher ergibt es sich, daß bei den einen Körpern 40 das Ende mit dem Loch der !Hauptelektrode 42 und bei den anderen Körpern 41 da« Ende mit dem Loch der Hauptelektrode 43 zugewandt ist.

Sobald die Körper 40 und 4t die zweite Orientierungszone, d.h. den Abschnitt der Rüttelrutsche 46 erreichen, über dem sich die zusätzlichen Drahtelektroden 44 und 45 befinden, werden diese Körper je nach der Lage ihres Loches zur einen oder anderen Seite hin gekippt Da zwischen den zusätzlichen Drahtelektroden 44 und 45 einerseits und der Elektrode 50 andererseits, deren Potential jeweils das andere Vorzeichen gegenüber dem der zusätzlichen Drahtelektroden 44 und 45 hat, je ein in Vertikalrichtung wirksames Feld entsteht, wirken auf die Enden der Körper 40,41 unterschiedliche Vertikalkräfte, da die auf das nichtgelochte Ende der Körper 40,41 wirkenden Kräfte sich unterscheiden von den Kräften, die auf das gelochte Ende der Körper 40, 41 wirken.

Da die Körper 40,41 auf einer gewölbten Unterlage aufliegen, drehen sich die Körper 40 in Richtung zur Rille 48, wobei sie die Lage 40' einnehmen, und gelangen weiterhin in die Rille 48, in der sie in der Lage 40" weiterbefördert werden.

Die Körper 41 drehen sich in Richtung zur Rille 49, wobei sie die Lage 4 Γ einnehmen, und gelangen weiterhin in die Rille 43, in der sie in der Lage 41" weiterbefördert werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Orientierung von Körpern in einem elektrischen Feld, das zwischen die Orientierungszone einfassenden Elektroden erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld als Wechselfeld solcher Inhomogenität erzeugt wird, daß sein Charakter in der rechtwinklig zur Erstreckung der Orientierungszone stehenden Ebene von Anfang bis Ende derselben der gleiche ist wie bei einem elektrischen Feld, das sich zwischen zwei Punktladungen in der durch diese Punktladungen gehenden Ebene bildet

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Orientierungszone zusätzlich zwei zueinander versetzte elektrische Felder erzeugt werden und diesen die zu orientierenden Körper so ausgesetzt werden, daß die zusätzlichen Felder unterschiedliche, voneinander entfernte Teile der Körper durchdringen.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch langgestreckte, parallel zueinander verlaufende Elektroden (2,9,10,11,25,38,42, 43,44, 45), deren Querschnittsabmessungen von kleinerer Größenordnung sind als der Abstand zwischen ihnen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Elektroden (9, 10 und 11) in Form von Drähten, die in mindestens eine als Unterlage für die zu orientierenden Körper (17) dienende Isolierstoffplatte (13) eingebaut sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Elektroden (38) längs derselben und in einer Ebene mit diesen als Unterlage für die zu orientierenden Körper (37) Fäden (35) in einem gewissen Abstand voneinander erstrecken.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 3 bis 5, gekennzeichnet durch zusätzliche Elektroden (44, 45), die über den parallel zueinander verlaufenden Elektroden (42, 43) angeordnet und potentialfremd zu den Potentialen der parallel zueinander verlaufenden Elektroden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (46) für die zu orientierenden Körper (40, 41) im Bereich der zusätzlichen Elektroden (44, 45) konvex ausgebildet ist.