DE69000587T2 - Topf-zufuehrvorrichtung. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf eine topfartige Zuführvorrichtung zum Zuliefern von Arbeitsteilen an automatisierte Maschinen.
• In der heutigen Zeit ist für den leistungsstarken Betrieb von Montagelinien oft die Benutzung eines Mechanismus erforderlich, der die Arbeitsteile mit einer gesteuerten Rate und in einer erwünschten Ausrichtung zur Maschine liefert. Für diese Funktion werden üblicherweise rotierende Topfzuführvorrichtungen benutzt. Die Arbeitsteile werden einer Transportspur im Topf zugeführt und durchlaufen das interne "Werkzeug" des Topfes, welches sie vor ihrem Eintreffen in der Maschine ausrichtet und separiert.
• Die Zuverlässigkeit von Topfzuführvorrichtungen ist jedoch umstritten. Sie neigen zum Blockieren, wobei das Problem im wesentlichen vom Antriebsmechanismus, der für die Zufuhr der Arbeitsteile entlang der Spur benutzt wird, und von der Werkzeugbestückung herrührt. Das ist herkömmlicherweise eine vibrierende Bewegung, welche die Arbeitsteile in einer sinusförmigen Wellenbewegung rüttelt. Die effektive Zufuhr von Arbeitsteilen hängt voll ab von der richtigen Vibrationsfrequenz, die zur Abstimmung auf die Topfwerkzeugbestückung benutzt wird. Die Topfzuführvorrichtung muß auf die richtige Zufuhrrate abgestimmt werden und das kann Schwierigkeiten bereiten.
• Eine alternative Methode für den Antrieb von Arbeitsteilen ist Zentrifugalkraft, die die Arbeitsteile entlang der Außenseite des Topfzuführvorrichtung antreibt (siehe FR-A-2.509.273). Die Durchlaßgeschwindigkeit der Arbeitsteile durch die Ausrichtungswerkzeuge bedarf einer Steuerung; wenn sie zu hoch ist, haben die Arbeitsteile keine Möglichkeit, richtig ausgerichtet zu werden und wenn sie zu niedrig ist, dann wird die Zufuhrmenge zur Maschine drastisch reduziert. Auch in diesem Fall bedarf der Zufuhrmechanismus einer Abstimmung und wie im zuvor beschriebenen Mechanismus ist dafür ein hohes Maß an Geschicklichkeit erforderlich.
• Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die Leistungsfähigkeit von Zuführvorrichtungen durch einen Antriebsmechanismus, der eine Einstellung der Arbeitsteilezufuhrgeschwindigkeit innerhalb des Zuführmechanismus ermöglicht, zu verbessern. Er unterscheidet sich wesentlich von den bestehenden Antriebsmechanismen dadurch, daß an Stelle des sich bewegenden Topfes zur Erzeugung einer vibrierenden oder zentrifugalen Bewegung eine an mehreren Punkten entlang der Spur gesteuerte Gasströmung zum Antreiben der Arbeitsteile benutzt wird. Die Benutzung dieses variablen Antriebssystems in Verbindung mit optional entfernbaren Topfwerkzeugbestückungen ermöglicht die Benutzung desselben Topfes für die Ausrichtung verschiedener Arbeitsteile. Der höhere Grad der Steuerung dieser Erfindung ermöglicht eine Feinabstimmung des Antriebsmechanismus für verschiedene Arbeitsteile und Werkzeugbestückungen und reduziert dadurch die Gefahr der Arbeitsteilblockierung innerhalb der Zuführvorrichtung und ermöglicht seinen Betrieb in einem optimalen Verhältnis.
• Gemäß dieser Erfindung nach der Beschreibung im Hauptanspruch 1 wird eine Topfzuführvorrichtung für die Zulieferung von Arbeitsteilen in einer erwünschten Ausrichtung geboten, die aufweist: einen zentralen Behälter, in den die Arbeitsteile anfänglich in einer willkürlichen Ausrichtung geladen werden und der von einer Transport spur einschließlich Werkzeugbestückung für die Ausrichtung von Arbeitsteilen um den Rand des Topfes umgeben ist, entlang der sich die Arbeitsteile bewegen, unterschiedliche Segmente der Transportspur, die das Zurückfallen falsch ausgerichteter Arbeitsteile in den Behälter verursachen, und eine Gasströmung zum Antreiben der Arbeitsteile entlang der Transportspur und Mittel zum Steuern der Gasströmungsbedingungen in jedem der Transportspursegmente, um das Einstellen der Gasströmungsbedingungen entlang der Spur zu ermöglichen.
• Weiterhin werden spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung in den Unteransprüchen 2 bis 9 beschrieben.
• Nachfolgend wird ein bestimmtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Zuhilfenahme der bei liegenden Zeichnungen beschrieben:
• Figur 1 zeigt den Aufbau eines Tastenknopfbauteils.
• Die Figuren 2A und 2B zeigen die Draufsicht und die Seitenansicht der Topfkonstruktion.
• Die Figuren 3 bis 13 sind Seitenansichten der verschiedenen Segmente der Spur und stellen ihre Funktion dar.
• Figur 14 ist eine aufgelöste Darstellung, die einen detaillierten Aufbau eines Teilabschnitts der Transportspur zeigt.
• In diesem speziellen Ausführungsbeispiel wird die Arbeitsteilzufuhr durch Druckluft, die durch Schlitze in einer Transportspur ausströmt, erreicht. Die Transportspur selbst ist in Segmentform auf einem Topfsockelring montiert und jedem Segment wird Luft zugeführt, so daß der Luftdruck in jedem Spursegment eingestellt werden kann. Auf diese Weise wird die Steuerungsmöglichkeit gegenüber konventionellen Zufuhrsystemen beträchtlich erhöht dadurch, daß die linear Geschwindigkeit der Arbeitsteile bei jedem Segment verändert werden kann, um die Separierung an den Werkzeugstufen zu unterstützen und den Ausstoß der Arbeitsteile aus dem Zufuhrtopf zu beschleunigen, wenn sie sich in ihrem endgültigen Ausrichtungszustand befinden. Die Zufuhrrate für verschiedene Arbeitsteile kann auch durch Veränderung des Luftdrucks zur Anpassung an die unterschiedlichen Arbeitsteilmassen eingestellt werden.
• In diesem speziellen Ausführungsbeispiel ist das aus zuricht ende Arbeitsteil ein Tastenknopfbauteil, das wie in Figur 1 dargestellt aus einem Tastenknopfschaft und einer Tastenkappe besteht. Die endgültig erwünschte Ausrichtung des Bauteils (3) ist in dieser Figur dargestellt, seine natürliche Ruhelage ist die auf einer seiner flachen Seiten.
• Der Topfaufbau ist in Draufsicht und von der Seite in den Figuren 2A und 2B zu sehen. Die Draufsicht zeigt die Transportspur (4) auf dem Innenumfang des Topfes und hebt die Segmentierung der Spur hervor (die in diesem Ausführungsbeispiel in zehn Segmente aufgeteilt ist) und zeigt die Änderung in der Art der Werkzeugbestückung (5) entlang der Spur. Die Werkzeugbestückung ist auf einem entfernbaren Ring aufgebaut und kann entsprechend dem dem Topf zugeführten Arbeitsteil verändert werden. Der Topf selbst ist auf einem maschinenbearbeiteten Gußaluminiumsockelring (6) aufgebaut, auf dem ein Gleichstrom-Servomotor (7) montiert ist. Damit wird eine Drehscheibe mit einer Geschwindigkeit von etwa 15 U/min in der vom Pfeil angezeigten Richtung angetrieben, die wiederum Arbeitsteile dem Außenumfang der Scheibe zuführt.
• Der erste Abschnitt der Spur (4) fluchtet mit dem Rand der Scheibe, so daß das Arbeitsteil (3) von der Scheibe auf den horizontalen flachen Abschnitt der Spur an diesem Punkt fallen kann (Fig. 3). Diese Bewegung wird von einem radialen Luftstrahl (9) unterstützt. Die Arbeitsteile werden durch einen Luftstrom entlang der Spur (4) angetrieben und, gemäß der Darstellung in Figur 4, die eine Ansicht in Richtung des Pfeils IV in Figur 5 ist, über eine Luftzufuhrrampe (10) auf ein höheres Spurniveau, das zweite Segment, transportiert, das eine gegenseitige Beeinflussung dieser Arbeitsteile mit denjenigen, die sich noch auf der Scheibe (8) befinden, verhindert. Man hat festgestellt, daß die Zuführvorrichtungen effektiver arbeiten, wenn die Anzahl der Arbeitsteile, die zu einer bestimmten Zeit zugeführt werden, kontrolliert wird, und das kann durch Einsatz eines im Handel erhältlichen Silozuführungssystems für die Zulieferung von Arbeitsteilen in den Topf leicht erreicht werden. Die Silozuführrate wird durch Fühler gesteuert, welche die Anzahl von Arbeitsteilen im Topf feststellen und diese entsprechend auffüllen, um den Topfdurchsatz konstant zu halten.
• Wenn sich die Arbeitsteile dann auf der Transportspur (4) befinden, werden sie auf ihr mit einer Geschwindigkeit transportiert, die eine ausreichende Zentrifugalkraft erzeugt, um das Arbeitsteil gegen das Topfwerkzeug (5) zur Separierung und Ausrichtung zu drücken, wobei aber der Luftdruck so niedrig ist, daß die Arbeitsteile nicht von der Luftspur (4) abheben. Wenn die Zentrifugalkraft unzureichend ist, können die Oberkante der Transportspur (4) und/oder die Luftzufuhrschlitze abgewinkelt werden, so daß die Arbeitsteile an der Innenwand des Topfes gehalten werden. Wie man in Figur 6 sehen kann, ist mit dem dritten Spurabschnitt ein Luftstrahl (11) verbunden, der die Arbeitsteile von der Spur bläst, wenn sie voll ist. Das Werkzeug (12) im vierten Segment erfaßt die Hinterkante der Bauteile (3) . Im fünften Segment (Fig. 8) entfällt die Innenkante der Spur, so daß der Schwerpunkt des Bauteils (3) über den Rand der Spur hängt. Wenn das Bauteil falsch ausgerichtet ist, das heißt, wenn seine Hinterkante nicht vom Werkzeug gehalten wird, dann fällt es zurück in den Topf.
• Richtig ausgerichtete Bauteile laufen durch eine Plazierungsvorrichtung (13) im sechsten Segment, Figur 9, und im siebenten Segment, Figur 10, werden sie durch einen Luftstrahl (14) weiter gegen einen Winkel der Spur in die richtige Position gedrängt. Im achten Segment, Figur 11, nimmt das Werkzeug (15) den Schaft (1) des Bauteils auf und im neunten Segment, Figur 12, wirft ein anderer gegen die Mitte des Topfes gerichteter Luftstrahl (16) diejenigen Bauteile aus, bei denen Tastenschaft und Tastenknopf getrennt worden sind. Die letzte Erfassung des Bauteils erfolgt im zehnten Segment vor dem Ende der Spur, wo die Bauteile den Topf verlassen und von anderen Arbeitsteil-Handhabegeräten übernommen werden (Figur 13). Der Tastenknopf wird dann von Werkzeugen außerhalb der Topfzuführeinrichtung umgedreht.
• Die bevorzugte Transportspurkonstruktion wird in Figur 14 gezeigt und sie stellt einen sandwichartigen Aufbau dar, in welchem zwei Streifen (17 und l8) aus dem Kunststoffmaterial Mylar (Markenname) (jeweils 0,4 mm stark) zwischen zwei Metallplatten (19 und 20) festgeklemmt sind. Die Oberflächen dieser Platten bilden dann die Spuroberfläche. Die Luft wird durch die Grundplatte (19) durch einen Lufteinlaß und Luftregler (21) von einer nicht abgebldeten Luftzufuhrkammer unterhalb der Spur zugeführt. Einer der Streifen (18) hat abgewinkelte Schlitze (etwa 1 mm breit), vorzugsweise in einem Winkel von 30 bis 40 zur Horizontalen. Sie sind in Abständen von 10 mm von Mitte zu Mitte angebracht und liefern eine Vielzahl von Luft strahlen von der Luftversorgungskammer zur Transportspuroberfläche. Der Schlitz im Streifen (17) wirkt als Einlaßluftverteiler. Die Luftstrahlen transportieren dann die Arbeitsteile rund um den Topf zum Zweck der Separierung und Ausrichtung. Der Luftdruck kann in jedem der Transportspursegmente verändert werden und auf diese Weise wird eine Feinsteuerung der Arbeitsteilegeschwindigkeit ermöglicht, wodurch die Schwierigkeiten beim Abstimmen der Zuführvorrichtung zu einem guten Teil vermieden werden und das Auftreten von Arbeitsteilblockierungen reduziert wird. Es ist zu beachten, daß die Krümmung der Teile (17 bis 20) nicht dargestellt ist, um die Zeichnung zu vereinfachen.
• In diesem Beispiel ist der Transport eines Tastenknopfbauteils beschrieben worden, aber für den Fachmann ist es selbstverständlich, daß bei Verwendung der herausgestellten Prinzipien der gleiche Topf so mit Werkzeug bestückt und die Strömungsbedingungen so geändert werden können, daß eine Vielzahl von Arbeitsteilen zugeführt werden kann, die zur Zeit durch konventionelle Systeme zugeführt wird. Die Transportspur muß auch nicht aus Bogensegmenten aufgebaut sein, sie kann auch linear und segmentiert sein. Die optimalen Strömungsbedingungen in jedem Spursegment für ein bestimmtes Arbeitsteil und die zugehörige Werkzeugbestückung würden konstant sein und wenn sie einmal bekannt wären, würde die Anforderung an die Geschicklichkeit des Bedieners für die Abstimmung des Topfes nicht so hoch sein. In einem vollautomatischen System kann der Luftverteiler im Streifen (17) und/oder der Schlitz im Streifen (18) für die Lieferung der genauen Luftströmung für das bestimmte Segment und die Arbeitsteile konstruiert werden.
• Im Betrieb beträgt die Zuführrate für komplizierte Arbeitsteile etwa 200 Teile pro Minute, während sie für einfache Arbeitsteile die Größenordnung von 2000 Teilen pro Minute erreicht, was gleich oder größer ist als die verfügbaren Antriebsmechanismen. Der Topfdurchmesser hängt von der Arbeitsteilgröße ab, aber in den meisten Anwendungsfällen wird er üblicherweise zwischen 0,25 m und 1,0 m liegen.
• Ein die beschriebenen Grundsätze anwendendes Zuführsystem wird die Zuverlässigkeit automatisierter Maschinen, deren Ausstoß durch die mangelhaften Methoden der Arbeitsteilzuführung zur Maschine bisher vermindert wurde, erheblich verbessern. Durch eine vollständig steuerbare und, sobald sie für ein bestimmtes Arbeitsteil und eine bestimmte Werkzeugbestückung bekannt ist, konstante Zuführrate werden Stopps durch Arbeitsteilblockierungen weitgehend reduziert, wodurch eine wesentliche Verbesserung der Maschinenproduktivität erreicht wird.
• Die Vielseitigkeit der beschriebenen Topfzuführvorrichtung wird im wesentlichen durch die Verwendung des entfernbaren Werkzeugs (45) erreicht, wodurch derselbe Topf für unterschiedliche Arbeitsteile benutzt werden kann. Aber die übrigen Vorteile der Erfindung bleiben auch dann erhalten, wenn das Werkzeug (5) nicht entfernbar ist, wobei in diesem Fall die Topfzuführvorrichtung nur für ein Arbeitsteil einer bestimmten Form benutzt werden kann. Durch den Bediener austauschbare Werkzeugbestückungen waren früher wegen der besonders schwierigen Anforderungen an die Werkzeuge der Topfzuführvorrichtungen des Stands der Technik nicht möglich.

Claims (9)

1. Topfartige Zuführvorrichtung zum Zuliefern von Arbeitsteilen (3) in einer erwünschten Ausrichtung, die aufweist: einen zentralen Behälter, in den die Arbeitsteile (3) anfänglich in einer willkürlichen Ausrichtung geladen werden und der von einer Transportspur (4) zum Ausrichten der Arbeitsteile (3), entlang der sich die Arbeitsteile (3) bewegen, um den Rand des Topfes herum umgeben ist, unterschiedliche Segmente der Transportspur (4), die das Zurückfallen falsch ausgerichteter Arbeitsteile in den Behälter verursachen, eine Gasströmung zum Antreiben der Arbeitsteile (3) entlang der Transportspur (4) und Mittel (17, 18, 21) zum Steuern der Gasströmungsbedingungen in jedem der Transportspursegmente, um das Einstellen der Gasströmungsbedingungen entlang der Spur (4) zu ermöglichen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Mittel zum Steuern der Gasströmung entlang der Transportspur aus einer Reihe von Gaseinlässen (21), einem für jedes Transportspursegment, besteht, wobei jeder einem Regler so zugeordnet ist, daß der Gasdruck innerhalb jedes Segmentes verändert werden kann und das Gas von den Einlässen (21) in die Transportspur (4) durch Schlitze gespeist wird, die abgewinkelt sind, um die Arbeitsteile in der gewünschten Richtung anzutreiben.

3. Vorrichtung nach jedem vorhergehenden Anspruch, die innerhalb des Topfes eine drehbare Scheibe (8) aufweist, an welche die Arbeitsteile (3) anfänglich zugeführt werden, wobei ein Segment der Transportspur (4) mit ihrer äußeren Kante so fluchtet, daß die Arbeitsteile in diesem Segment bei einer Drehung der Scheibe in die Transportspur (4) gedrängt werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher für die Drehung der Scheibe (8) ein Gleichstrom-Servomotor (7) verwendet wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, bei welcher zum Drängen der Arbeitsteile (3) auf die Transportspur (4) und zu ihrem Ausrichten, während sie sich darauf befinden, Gasstrahlen (9, 11, 14, 16) verwendet werden.

6. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, bei welcher die Transportspur (4) durch zwei Streifen aus Kunststoffmaterial (17, 18) gebildet wird, die sandwichartig zwischen Metallplatten (19, 20) liegen.

7. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, bei welcher ein Silo zum kontrollierbaren Zuführen der Arbeitsteile (3) in den Behälter verwendet wird.

8. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, bei welcher das Gas Luft ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, bei welcher die Transportspur (4) entfernbar in dem Topf angeordnet ist, um ein Einfügen verschiedener Werkzeuge (5) für verschiedene Arbeitsteile (3) zu erlauben.