DE4123776C2

DE4123776C2 - Vibrations-Linearförderer

Info

Publication number: DE4123776C2
Application number: DE19914123776
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-07-18
Filing date: 1991-07-18
Publication date: 1995-03-30
Anticipated expiration: 2011-07-19
Also published as: DE4123776A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Vibrations-Linearförderer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Er wird in der Handhabetechnik, einem peripheren Bereich der Industrierobotertechnik, eingesetzt und dient ganz allgemein zum Fördern von Werkstücken, welche ein Schiebeförderer z. B. nach der DE-PS 30 15 785 aus dem Schüttgut dosiert auf den Vibrations-Linearförderer bringt, um es auf dieser Strecke zu richten, zu puffern oder bei Falschlage mit werkstückspezifischen Schikanen und Richthilfen abzuweisen.

Der Vibrations-Linearförderer ist ein krafterregtes Zweimassen-Schwingsystem und arbeitet in der Nähe der Resonanzfrequenz, um eine optimale Energieausnutzung zu erreichen.

Die Nutzmasse besteht üblicherweise aus der Förderrinne, den zu fördernden Werkstücken und der Aufhängung. Die Gegenmasse ist parallel dazu angeordnet. Nutzmasse und Gegenmasse sind direkt über schrägstehende Lenkerfedergruppen miteinander verbunden. Der z. B. magnetische Vibrationsantrieb befindet sich zwischen Nutz-und Gegenmasse, wobei das Magnetjoch an der Nutzmasse und die Magnetspule an der Gegenmasse in einem genau definierten Abstand zueinander fixiert sind. Wird der Magnet mit einer sinusförmigen Spannung beaufschlagt, so führt die Nutmasse, bedingt durch die schrägstehenden Lenkerfedern, eine schrägstehende Schwingbewegung aus. Die zu fördernden Werkstücke werden hierbei soweit vertikal beschleunigt, daß sie vom Förderrinnenboden abheben und im Mikrosprung eine bogenförmige Bewegungslinie beschreiben. Die durch den gegensinnigen Bewegungs- bzw. Beschleunigungsverlauf von Nutz- und Gegenmasse entstehenden Schwingkräfte wirken einander entgegen, befinden sich aber auf unterschiedlichen Wirklinien. Dies bewirkt, daß zwischen den versetzten Schwerpunkten der Nutz- und Gegenmasse gegensinnige Kräfte auftreten, welche eine Kippschwingung des Gesamtsystems hervorrufen. Diese Kippschwingungen übertragen sich auf benachbarte Maschinenteile bzw. auf das Maschinengestell und können zu hoher Lärmentwicklung und zu einer unkontrollierbaren zusätzlichen Rückkopplung und damit zu einer Schwingungsüberlagerung führen.

Auch ist ein Vibrations-Linearförderer bekannt, bei dem die Nutzmasse und die Gegenmasse annähernd gleich groß sind und sich der Schwerpunkt der Nutz- und Gegenmasse auf der gleichen Wirklinie befindet. Das gesamte Schwingsystem ist symmetrisch angeordnet. Damit sollen keine Kräfte nach außen auftreten und das System nach außen geschlossen sein. Auch dieser Vibrations-Linearförderer arbeitet in Resonanznähe und wird durch Verstellen der freien Federlänge entsprechend abgestimmt. Durch die gegensinnige Bewegung der Nutz- und Gegenmasse halbieren sich die Amplituden entsprechend der Spaltweite zwischen Joch und Magnet. Folglich können mit diesem System kleine Massen auf kurzen Sortierschienen gefördert werden.

Aus der WO 86/02058 ist weiterhin eine Einrichtung zum Einstellen der Magnetkraft eines Schwing förderers bekannt, mittels der das Betreiben in Nähe der Resonanzfrequenz ermöglicht werden soll. Dabei ist die Nutzmasse über erste parallel zueinander angeordnete Lenkerfedern mit einer Gegenmasse gekoppelt, die über parallel zueinander angeordnete Federn mit dem Maschinenfundament gekoppelt ist. Ein waagrecht angeordneter Elektromagnet versetzt das System in Schwingung. Das System ist durch die Anordnung des Magnetantriebes oft nur für kleine Amplituden entsprechend hoher Frequenz ausgelegt, welches dann eine Schwingung mit Lärmentwicklung hervorruft. Außerdem ist durch die Gummifeder kaum eine gerichtete bzw. geführte Entkoppelung vom Maschinenfundament möglich.

Dies gilt auch für eine Ausführung nach der EP-OS 0 349 693, die von der Aufhängung her kaum eine gerichtete Schwingung-Masseverteilung ermöglicht.

Schließlich ist aus JP 3-51 210 (A) In: Patents Abstracts of Japan, Section M-1114 May 20, 1991 Vol 15/No 194 noch ein Vibrations- Förderer bekannt, bei dem eine Nutzmasse über Lenkerfedern und einen Piezoantrieb mit einer Gegenmasse gekoppelt ist, die über Lenkerfedern mit dem Maschinenfundament gekoppelt ist. Dabei verläuft die Wirklinie der Kräfte offensichtlich nicht durch die Schwerpunkte der Nutzmasse und der Gegenmasse. Da auch die Anlenkung der Lenkerfedergruppe nicht gegenläufig ist, wird ein überlagerter Bewegungsbogen hervorgerufen.

Problem der Erfindung ist es, einen Vibrations-Linearförderer als federnd angeordneten Zweimassen-Schwingförderer mit dem Antrieb einer Magnetspule zu schaffen, der wirtschaftlich ohne störende Schwingungsanteile eine lärmarme, das Gut schonende Förderung ermöglicht und bei dem eine feinfühlige Abstimmung im Bereich der Eigenschwingfrequenz und damit der Fördergeschwindigkeit erfolgt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen.

Vorteilhafte Weiterbildungen enthalten die Ansprüche 2 bis 5.

Durch die Lösung wird ein Vibrations-Linearförderer geschaffen, der es ermöglicht, daß das System mit niedriger Frequenz und weicher Federkonstante und damit großer Amplitude der Nutzmasse arbeitet. Erfahrungsgemäß arbeitet dieses System zwischen 13-17 Hz und Amplituden von 4-12 mm. Hierdurch wird eine weiche Förderung der Werkstücke erreicht.

Die Bewegungslinie der Nutzmasse ist dabei über eine große Wegstrecke mit dem freien Wurfbogen des Werkstücks nahezu deckungsgleich, weshalb das Werkstückgewicht höher sein kann. Die nahezu deckungsgleiche Bewegungslinie ergibt sich durch die sich verlagernden Umlenkendpunkte an den Bewegungspunkten A bzw. B. Dadurch wird eine größere Vertikalbeschleunigung an der Förderrinne und damit am zu sortierenden Teil am Bewegungsbeginn erzielt, die auch eine geräuscharme, schonende und schnellere Beförderung der Werkstücke ergibt. Die Sortierstrecke kann auch länger sein als mit den Systemen des Standes der Technik, wobei das Schwingsystem vom Maschinengestell entkoppelt ist.

Die Abstimmung des Systems in Resonanznähe wird dadurch genauer und von der Bedienbarkeit einfacher, weil sie über eine spezielle mikroprozessorgesteuerte Frequenzregelung mit Tastatur und Klartextanzeige digital in sehr kleinen Frequenzsprüngen eingestellt werden kann. Damit kann auch die Fördergeschwindigkeit der Werkstücke sehr feinfühlig verändert werden. Beim Stand der Technik wird die Abstimmung durch Verkürzen bzw. Verlängern der Einspannlänge der Lenkerfedern erreicht.

Durch das Hintereinanderschalten mehrerer Lenkerfederpakete können Sortierschienenlängen über 2 Meter ausgeführt werden. Das zu fördernde Gesamtwerkstückgewicht auf der Förderschiene kann mehr als 2 kg betragen. Mit dem System werden Förderleistungen von mehr als 15 m/min möglich.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.

Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Linearförderers

Fig. 2 eine Vorderansicht eines Linearförderers

Fig. 3 ein Bewegungsschema eines Linearförderers

Fig. 4 ein schematisches Schwingungsersatzschaltbild

Fig. 5 ein Bewegungsschema im Vergleich alt zu neu.

Die Förderrinne 03 mit Schwingbalken 07 und Magnetjoch 06 sowie die zu fördernden Werkstücke bilden die Nutzmasse m1 des Systems. Sie ist über mehrere schrägstehende Lenkerfedern c1 (welche zu Gruppen zusammengefaßt sind) mit der Gegenmasse m2 verbunden. Die Gegenmasse m2 besteht aus dem Unterbau 08 und der Magnetspule 09. Der Unterbau 08 ist über eine zweite Lenkerfedergruppe c2 mittels einer Traverse 02 am Maschinengestell m3 bzw. Fundament 01 befestigt.

Die Massenschwerpunkte s1 der Nutzmasse m1 und der Schwerpunkt s2 der Gegenmasse m2 liegen auf der gleichen Wirklinie 04, wobei das Massenverhältnis m1 zu m2 mindestens 1 : 2 oder größer ausgelegt ist. Bei gleicher Federkonstante der Lenkerfedergruppen c1 und c2 und bei einem Massenverhältnis m1 : m2= 1 : 2 beträgt die Amplitude von m1 das zweifache der Amplitude von m2. Bei größerem Massenverhältnis wird auch die Amplitude entsprechend größer. Als vorteilhaft hat sich ein Verhältnis von 1 : 5 erwiesen, wobei die Beziehung m1_*A = m2_*B besteht.

Wird die Förderrinne 03 mit dem Schwingbalken 07.1 über eine oder mehrere Lenkerfederpakete c1.1 mit der Gegenmasse 08.1 entsprechend verlängert, so verlagern sich die Massenschwerpunkte auf die Ebene s1.1, s2.1.

Entsprechend verlagert sich die Wirklinie 04.1 und damit das zweite Lenkerfederpaket c2.1 nach unten. Diese Verlagerung wird durch eine einfache Tieferlegung der Lenkerfederbefestigung erreicht.

Um auf eine große Amplitude (kleine Frequenz) zu kommen, wird die Federkonstante des Systems sehr niedrig angesetzt, indem weiche Lenkerfedern verwendet werden. Begrenzt wird die Federkonstante durch die benötigte statische/dynamische Stabilität des Systems. Die Kraftrichtung F1α, F2α zwischen Magnetjoch 06 und Magnetspule 09 ist zur Bewegungsrichtung oder Wirklinie der Nutz-und Gegenmasse unter einem Winkel α angeordnet, wodurch sich eine Vervielfachung der Nutzmassenamplitude im Vergleich zum Luftspalt H ergibt. Die Aufhängung der Gegenmasse m2 mittels der Lenkerfedergruppe c2 erfolgt in der Ebene durch den Schwerpunkt s2, damit werden die Schwingungen der Massen m1 und m2 kompensiert. Das Zweimassenschwingsystem ist in diesem Verhältnis als geschlossen anzusehen, unabhängig von der Anordnung des Schwingantriebes 06, 09.

Die Kräfte F1 und F2 wirken entgegengesetzt auf der gleichen Wirkebene als gleichgroße Größen und heben sich auf.

Die Lenkerfeder-Aufhängung von Nutz- und Gegenmasse ist dabei derart, daß die Auslenkung (A) der Lenkerfedergruppe c1 an der Nutzmasse m1 gegenläufig zur Auslenkung (B) der Lenkerfedergruppe c2 an der Gegenmasse m2 verläuft und die Auslenkung der Lenkerfedergruppe c1 und c2 an der gemeinsamen Gegenmasse m2 nach Auslenkung B mit gleichem Bewegungsbogen erfolgt. In Fig. 3 sind diese Schwingbewegungsverläufe dargestellt. Bei gleicher Federkonstante beider Lenkerfedergruppen heißt dies, daß die Nutz- und Gegenmasse eine gegensinnige Bewegungscharakteristik aufweisen, welche aus den entgegengesetzt wirkenden Kräften F1 und F2 herrührt.

Die Aufhängung der Lenkerfedergruppe c2 geht durch den Schwerpunkt s2 von m2 und liegt damit auf der gemeinsamen Wirklinie von m1 und m2. Es treten dadurch keine zusätzlich überlagerten Schwingungen nach außen auf das Gestell 01 auf. Bei sehr langen Sortiersystemen ist zusätzlich zur Längsstabilisierung ein Lenkerfederpaket c2.203.2 von m2 zu m3 vorzusehen.

Fig. 4 zeigt das Schwingungsersatzbild des Vibrations-Linearförderers mit den drei Massen m1, m2, m3; den zwei Federsystemen c1, c2 sowie die Dämpfungen d1, d2 des Systems und den Antrieb F1, F2. Die Auslenkung A, B ist ebenfalls angeführt.

Fig. 5 zeigt ein Bewegungsschema im Vergleich des Standes der Technik (Vollstrich) mit dem neuen System (gestrichelt). Durch die neue Anordnung der Massen zu den Lenkerfedergruppen wird eine höhere Vertikalbeschleunigung am Anfang von A+ nach A- erreicht, woraus sich eine höhere Fördergeschwindigkeit des Sortiergutes ergibt. Die Wegdifferenz der beiden Systeme ist mit +av sowie -av bezeichnet. Im Punkt I sind beide Systeme deckungsgleich.

Claims

1. Vibrations-Linearförderer zum Fördern, Richten, Abweisen falschliegender, oder Puffern von Werkstücken, dessen Nutzmasse (m1) über erste parallel zueinander angeordnete Lenkerfedern (c1) mit einer Gegenmasse (m2) gekoppelt ist, die über parallel zueinander angeordnete weitere Federn (c2) mit dem Maschinenfundament gekoppelt ist und an die eine lineare Magnetkraft (06, 09) angreift, deren Reaktionskraft an der Nutzmasse (03, 07) angreift, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Federn (c2, c2.2) Lenkerfedern sind, mit denen eine Auslenkung (B) zeitgleich gegenläufig zur Auslenkung der ersten Lenkerfedern (C1, C1.1) erfolgt und die Auslenkung der Lenkerfeder-Gruppe (c2)(c1) an der gemeinsamen Gegenmasse (m2) mit gleichem Bewegungsbogen wie die Auslenkung (B) erfolgt.

2. Vibrations-Linearförderer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Lenkerfedern (C1, C1.1, C2, C2.2) im Ruhezustand parallel ausgerichtet sind.

3. Vibrations-Linearförderer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und weiteren Lenkerfedergruppen (C1, C1.1, C2, C2.2) gleiche Abmessungen aufweisen.

4. Vibrations-Linearförderer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und weiteren Lenkerfedergruppen (C1, C1.1, C2, C2.2) die gleiche Federkonstante aufweisen.

5. Vibrations-Linearförderer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftrichtung (05) des Schwingantriebes (06, 09) von der Wirklinie (04) der Nutz- und Gegenmasse um einen Winkel α abweicht.