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HandhabungstechnikDas Kunststück: Ordnen im Vibrator

Im Jahre 1802 erfand der Werkzimmermeister Ursz aus Nagyag in Siebenbürgen seine Vibrationstrommel, in der kleinere Metallgegenstände wie Bolzen, Schrauben und Muttern durch Schwingungen erst gegen die Wand und dann aufwärts bewegt wurden. Wenn die transportierten Teile nicht in der richtigen Orientierung ankamen, zum Beispiel Kopf nach oben, dann fielen sie automatisch wieder auf den Boden der Trommel zurück.

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Handhabungstechnik: Das Kunststück: Ordnen im Vibrator

Fördern und Orientieren von Teilen aus einem Haufwerk ist also keineswegs eine Idee von heute. Der geringe technische Aufwand hat aber die Vibrationswendelbunker zum am häufigsten eingesetzten Zuführsystem für Kleinteile gemacht und das gilt bis heute.

Orientierungshelfer

Das sind mechanische Bauteile (Schikanen), die vorbeilaufende Werkstücke durch ihre Abstimmung auf die Werkstückkontur passieren lassen oder in ihrer Orientierung verändern. Was nicht passt wird wieder in das Haufwerk gelenkt. Die Auslegung der Schikanen erfolgt weitgehend nach der Methode des „zielgerichteten Ausprobierens“, auch wenn es nicht an Arbeiten fehlt, die ein Expertensystem, Simulationsverfahren, eine CAD-orientierte spezielle Konstruktionssystematik oder einen Kriterienkatalog zum Inhalt haben. Für geometrisch einfache Teile sind aber die Schikanen gar nicht so schwierig. In Bild 1 werden einige grundsätzliche Möglichkeiten aufgeführt.

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Methoden, wie das geführtes Kippen oder Wenden eines Napfteiles durch Aufspießen, können allerdings störungsintensiv sein, weil Reibungs- und Stoßeffekte sowie Parameterschwankungen des Schwingsystems Unsicherheiten in den Orientierungsvorgang bringen. Im Allgemeinen genügt auch ein Ordnungselement allein nicht. Man braucht mehrere in wohlüberlegter Aufeinanderfolge. Das kann man dann als „Handhabungstechnologie“ bezeichnen. Ein einfaches Beispiel ist in Bild 2 zu sehen. Mit drei Schikanen wird die gewünschte Orientierung erreicht.

Manche Werkstücke bieten in einem Luftstrom in unterschiedlichen Orientierungen auch ein unterschiedliches Anströmverhalten. Dann kommt man mit einer Luftdüse schnell ans Ziel. Ein Beispiel wird in Bild 3 vorgestellt. Alle falsch orientierten Teile werden sofort in den Wendelaufsatz abgeblasen. Teile in Richtiglage können sich dagegen auf der Wendel halten und passieren das aerodynamische Hindernis.

Ordnen mit visueller Unterstützung

Moderne Bildverarbeitungstechnik macht es möglich, fördern und Konturkontrolle zu trennen und dafür jeweils eigene Funktionsträger einzusetzen. Zentrifugal- oder Vibrationswendelförderer liefern die Werkstücke vororientiert und einzeln mit Abstand laufend. An einer Zeilenkamera wird die Kontur opto-elektronisch erfasst. Das Verfahren hat mit der Methode Brute-force Logic aus dem Computerschach Ähnlichkeit: Großer Mengendurchsatz und hohe Abweisrate wegen falscher oder nicht erkannter Orientierung. Trotzdem führt das zu einer guten Liefermenge geordneter Teile. Von bestechendem Vorteil ist die Möglichkeit der relativ leichten Umstellung auf ein anderes Werkstück. Flexibilität wird durch Software erreicht und nicht durch Umbau der Hardware (der Schikanen). Weil im Allgemeinen ein Schattenbild im Durchlichtverfahren erzeugt und ausgewertet wird, ist eine Reaktion auf Merkmale in der Fläche von Teilen allerdings nicht möglich. Das Bild 4 zeigt ein solches Werkstück und außerdem, wie man es auf konventionelle Art im Vibrator ordnen kann. Das Kunststück gelingt, weil sich Teile mit der Nut nach unten auf eine Längsschiene setzen können und so die Hindernisbrücke überwinden.

Gruppenweises Orientieren

Beim Ordnen von Teilen auf einer Vibratorwendel müssen die Teile einzeln und mit Abstand laufen. Gegenseitiges Berühren kann in Verbindung mit der Mikrowurf-Förderung Probleme bereiten. Ein anderer Weg ist der „Massenstart“ von Werkstücken über eine Schwingfläche mit vielen Kavitäten für die Teile. Rein zufällig fallen einzelne Teile in die Formnester. Diese sind nach einer gewissen Zeit sämtlich besetzt. Man hat dann eine Magazinplatte mit orientierten Teilen. Auch diese Lösung ist seit vielen Jahren bekannt. Alle nutzlos durchgelaufenen Teile werden am Ende der Schwingplatte gesammelt und zurück in den Aufgabebunker gebracht. Das Bild 5 zeigt das Prinzip zur Erklärung.

Man kann nun die gesamte Schwingplatte als Magazin betrachten und abnehmbar machen oder die Teile werden, wie im Bild 5c gezeigt, von einem anderen Magazin-Element im nunmehr umorientierten Zustand abgenommen. Solche Kassetten kann man zum Beispiel an einer Montagemaschine vorrätig halten und dort dem Prozess zuführen. Das Verfahren eignet sich nur für Kleinteile. Die Werkstückkontur kann aber durchaus figurell sein. Dann dauert es allerdings länger, bis alle Nester gefüllt sind.he

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