DE3030001C2 - Verfahren und Einrichtung zum Orientieren eines runden Körpers, z.B. eines Tischtennisballes sowie Anwendung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtungen zum Orientieren eines außen runden, insbesondere kugelförmigen Körpers, insbesondere eines Tischtennisballes, in eine Soll-Lage, in der sich der Schwerpunkt des Körpers lotrecht unter dem geometrischen Mittelpunkt seiner Umfangsfläche befindet, wobei der Körper zu einem zumindest zeitweisen Abheben von seiner Unterlage angeregt und ihm die Möglichkeit zum Einpendeln in die Soll-Lage gegeben wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Anwendung dieses Verfahrens.

Bei außen kugelförmigen oder zylindrischen Körpern, die eine gezielte Flug- oder Rollbewegung ausführen sollen, ist es für das Einhalten der gewünschten Bahn wichtig, daß der Massenschwerpunkt des Körpers möglichst nahe am geometrischen Mittelpunkt der Umfangsfläche des Körpers liegt. Massenartikel dieser Art, insbesondere Tischtennisbälle, werden deshalb bezüglich dieser Eigenschaft in Güteklassen sortiert Hierfür wird zunächst die durch den Massenschwers punkt und den geometrischen Mittelpunkt gehende Achse bestimmt (Mittel- und Schwerpunktsachse) Dies geschieht bisher in der Weise, daß die Bälle durch Aufprall auf eine waagrechte ebene Platte zum Hüpfen gebracht werden, bis sie still liegen bleiben. Dabei stellt sich jeder Ball selbst in eine Lage ein, in der sein Schwerpunkt unterhalb des geometrischen Mittelpunkts der Umfangsfläche liegt Das Verfahren wird manuell durchgeführt und bedarf eines erheblichen Zeitaufwandes. Außerdem bereitet es Schwierigkeiten, den Ball in seiner eingependelten Stellung zu fixieren und in einen Halter aufzunehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Voraussetzung dafür zu schaffen, daß das bekannte Verfahren schnell und automatisiert durchgeführt werden kann. Dabei soll der auf seine Schwerpunktslage zu untersuchende Körper in seiner Soll-Lage leicht fixen werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht ausgehend von einem Verfahren der eingangs angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie Einrichtungen zu seiner Durchführung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben. Der Anspruch 8 richtet sich auf eine vorteilhafte Anwendung des Verfahrens bei einer Einrichtung zum Sortieren von Tischtennisbällen.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 bis 3 Einrichtungen zum Bestimmen der Mittel- und Schwerpunktachse von Tischtennisbällen,

Fig.4 einen in die Soll-Lage eingependelten Tischtcnnisball mit eingetragener Mittel- und Schwerpunktachse,

F i g. 5 und 6 eine bekannte Anordnung zum Sortieren von Tischtennisbällen,

«o Fi g. 7 bis 10 verschiedene Schaltungen zum Steuern der Einrichtungen.

Die Einrichtung nach der Fig. 1 besteht aus einer Druckiuftquelle I₁ einer Luftleitung 2, einem Lagerteil 3 mit einer Bohrung 4, die in die Lagerfläche 5 für den zu untersuchenden Tennisball 6 übergeht. Die Lagerfläche 5 ist kegelförmig ausgebildet und wird deshalb im folgenden als Kegelfläche 5 bezeichnet. Für die Bestimmung der Mittel- und Schwerpunktsachse muß die Mittelachse der Kegelfläche 5 lotrecht ausgerichtet sein. Wenn aus der Druckluftquelle 1 über die Leitung 2 und die Bohrung 4 des Lagerteils 3 ein bestimmter Luftmassenstrom fließt, schwebt der Tischtennisball 6 auf einem Luftkissen, das sich zwischen der Bohrung 4, der Kegelfläche 5 und dem Tischtennisball 6 bildet. Das Schwebeverhalten ist von den geometrischen Abmessungen der Kegelfläche 5 und des Tischtennisballes 6, von dessen Gewicht und außerdem von dem Luftmassenstrom abhängig. Ab einem bestimmten Luftmassenstrom hebt sich der Tischtennisball 6 von der Kegelfläche 5 ab und schwebt über dieser. Wenn der Schwerpunkt des Balles 6 nicht schon in der Mittelachse der Kegelfläche 5 liegt, schwingt der Ball sich so ein, daß sein Schwerpunkt in die Mittelachse zu liegen kommt. Infolge der Reibungsverminderung durch das Luftkissen ist die Dämpfung dieser Schwingung sehr gering, der Einschwingvorgang dauert sehr lange.

Wird der Luftmassenstrom gesteigert, so wird ab einem bestimmten Wert die Bewegung des Tischtennis-

baUes instationar, d. h. er führt kleine Sprunge und Drehbewegungen aus. Durch einen Belag 5.1 mit großem Reibungsbeiwert (z. B. Gummi) können diese Bewegungen stark gedämpft werden, so daß der Einschwingvorgang in sehr kurzer Zeit abläuft Bei 5 dieser Betriebsart der Einrichtung ist eine sehr schnelle Bestimmung der Mittel- und Schwerpunktsachse des Tischtennisballes möglich.

Die in Fi g. 2 dargestellte Einrichtung stimmt in ihrem Aufbau mit der Einrichtung nach der Fig. 1 überein. Gleiche Bauteile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Gemäß der F i g. 2 ist in die Luftleitung 2 ein Impulsgenerator 7 eingebaut, welcher den aus der Druckiuftleitung 1 kommenden Luftmassenstrom in einer bestimmten Frequenz unterbricht oder freigibt Der Impulsgenerator kann auch durch eine Luftwechselstromquelle ersetzt werden. Durch den periodisch unterbrochenen Luftmassenstrom wird der Tischtennisball kurze Zeit von der Kegelfläche 5 abgehoben. Während dieser Zeit kann er eine kleine Einpendelbewegung gemäß seiner Schwerpunktlage ausführen, die während der Unterbrechung des Luftmassenstromes durch die Reibung des Balles 6 an dem Kegelsitz 5 wieder abgebremst wird. Auch diese Einrichtung ermöglicht einen schnellen Ablauf des Einschwingvorganges.

Bei der Einrichtung nach der F i g. 3 ist keine Druckluftversorgung vorgesehen. Der Tischtennisball 6 ruht auf der Kegelfläche 5 des Lagerteiles 3, der durch einen mit ihm gekoppelten Schwingungserreger 8 in vertikale Schwingungen versetzt werden kana Durch diese Schwingungen wird der Ball 6 periodisch von der Kegelfläche 5 getrennt und fällt wieder auf diese zurück. Der Einschwingvorgang läuft wie bei der zu F i g. 2 beschriebenen Einrichtung ab.

Mit den in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Einrichtungen werden Tischtennisbälle so orientiert, daß ihr Schwerpunkt in der vertikalen Symmetrieachse ihrer Umfangsfläche liegt. Tischtennisballfest ist diese Achse in der F i g. 4 als Schwerpunktsachse 9 bezeichnet.

Zur Klassifizierung werden die so orientierten Tischtennisbälle um 90° derart geschwenkt, daß die Schwerpunktsachse 9 horizontal ausgerichtet ist. In dieser Stellung werden die Bälle anschließend auf eine schiefe Ebene 10 (Fig.5 und 6) gebracht. Auf der schiefen Ebene 10 rollen die Bälle abwärts. Ihre Bahn hängt von der Lage ihres Schwerpunktes zum Berührungspunkt des Balles mit der schiefen Ebene ab. In der Fig.6 sind zwei mögliche Spuren 11 und 12 eingezeichnet. Die Spur 11 ergibt sich, wenn der Massenschwerpunkt des Balles mit dem geometrischen Mittelpunkt zusammenfällt. Die Spur 12 beschreibt der Tischtennisball, wenn der Schwerpunkt relativ weit vom geometrischen Mittelpunkt entfernt ist. Am unteren Rand der schiefen Ebene 10 sind Behälter 13 angebracht, in welche die Tischtennisbälle je nach ihrer Laufspur, die sich aus der unterschiedlichen Schwerpunktsexzentrizität ergibt, hineinfallen und damit klassifiziert werden.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellten Einrichtungen können ohne wesentliche Änderung als Greifer zum Fixieren und Handhaben der Tischtennisbälle verwendet werden. Das Halten der Bälle 6 bei der Entnahme aus einem Vorratsbehälter oder beim Schwenken um 90° und anschließendem Ablegen auf die schiefe Ebene kann durch Ansaugen von Luft über die Bohrung 4 des Lagerteils 3 erfolgen. Der aus der Luftquelie 1 kommende Luftmassenstroni muß dabei unterbrochen sein. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die zum Unterbrechen und zum Freigeben der Luftleitung 2 notwendigen Schaltelemente in unmittelbarer Nähe des Lagerteils 3 angeordnet oder in diesem selbst untergebracht werden, da hierdurch die Strömungsverluste verringert werden können.

Die Fig. 7 bis 10 zeigen für einen solchen An- oder Einbau geeignete Schaltungen.

In der F i g. 7 ist eine Schaltang für die mechanisch zu Schwingungen anregbare Einrichtung nach Fig.3 dargestellt. Über eine Leitung 14 ist die Bohrung 4 des Lagerteils 3 mit einem 2/2-Wegeventil 15 und einer Luftsenke, z. B. einer Vakuumpumpe 16, verbunden.

Die F i g. 8 zeigt eine mit den Einrichtungen nach den F i g. 1 und 2 verwendbare Schaltung, bei der die Bohrung 4 über ein 5/2-Wegeventil 17 mit einer Druckluftquelle 1 oder einer Luftsenke 16 verbindbar ist. Entsprechend der Schaltstellung des Ventils 17 wird Luft über die Bohrung 4 angesaugt oder ausgeblasen. Wird das 5/2-Wegeventil 17 von einem Frequenzgenerator angesteuert, so entspricht die auf die Einrichtung einwirkende Luftströmung einem Wechselstrom.

In der Fig.9 ist eine besonders e^:nfach aufgebaute Schaltung dargestellt, bei der die Bohrung 4 über einen Ejektor 18 mit einem 2/2-Wegeventil 19 verbunden ist. In der gezeichneten Schaltstellung des Ventils 19 kann die aus der Druckluftquelle 1 ausströmende Luft über den Ejektorausgang nicht in die Umgebung abfließen, weil das 2/2-Wegeventil gesperrt ist. Die Luft strömt daher durch die Bohrung 4 des Lagerteils 3 ab. Wird das 2/2-Wegeventil 19 geöffnet, so fließt die Luft von der Druckluftquelle 1 durch den Ejektor ins Freie und bewirkt, daß von dem Ejektor 18 Luft aus der Bohrung 4 abgesaugt wird. Wird das 2/2-Wegeventil 19 von einem Frequenzgenerator angesteuert, so entspricht die in der Bohrung 4 auftretende Luftströmung einem Wechselstrom.

Die Fig. 10 zeigt eine weitere Schaltung, die sich besonders bei der Verwendung rein strömungsmechanisch arbeitender Wandstrahlelemente empfiehlt. Die Anordnung besteht aus einer Ejektorstrahleinheil 20, wie sie in der DE-PS 22 19 316 beschrieben ist, und aus einem OR/NOR-Schaltelement 21 mit zwei Eingängen. Das OR/NOR-Schaltelement ist so geschaltet, daß es als Frequenzgenerator arbeitet, solange dem freien Eingang kein 1-Signal zugeführt wird. Die Ejektor/Strahleinheit stellt bei Frequenzbetrieb eine Luftwechselstromquelle dar. Wird dem freien Eingang ein 1-Signal zugeführt, so wird von dem Ejektor 20 Luft aus der Bohrung 4 angesaugt und ein etwa in der Kegelfläche 5 liegender Tischtennisball 6 festgehalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Orientieren eines außen runden, insbesondere kugelförmigen Körpers, insbesondere eines Tischtennisballes, in eine Sollage, in der sich der Schwerpunkt des Körpers lotrecht unter dem geometrischen Mittelpunkt seiner Umfangsfläche befindet, wobei der Körper zu einem zumindest zeitweisen Abheben von seiner Unterlage angeregt und ihm die Möglichkeit zum Einpendeln in die Sollage gegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (6) in ein Lagerteil (3), das eine sich nach oben erweiternde, etwa kegelförmige Lagertläche (5) mit lotrechter Achse aufweist, eingelegt und dort zum Schweben und/ oder freien Vibrieren gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Vibrieren des Körpers (6) durch Einleiten eines Luftmassenstromes in den Raum zwischen der Lagerfläche (5) und der Unterseite des runden Körpers (6) bewirkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftmassenstrom periodisch unterbrochen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vibrieren des Körpers (6) durch mechanische Schwingungserregung des Lagerteils (3) bewirkt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (6) nach dem Einpendeln in die Sollage durch Erzeugen eines Unterdruckes an seiner Unterseite auf der Lagerfläche (5) fixiert wird.

6. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche (5) einen die Reibung erhöhenden Belag (5.1) aufweist.

7. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerteil (3) als Greifer einer Transporteinrichtung ausgebildet ist und die Lagerfläche (5) einen die Reibung erhöhenden Belag (5.1) aufweist.

8. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 5 bei einer Sortiereinrichtung für Tischtennisbälle, mittels welcher die Tischtennisbälle in ihrer eingependelten Sollage gefaßt, bezüglich einer waagerechten Achse um 90° gedreht und zum Abrollen auf eine schräge Ebene gebracht werden.