Material Handling

Wege aus dem Chaos

Wie man Kleinteile ordnet

„Maschinen werden die ganze Arbeit tun – Automaten werden alle Tätigkeiten steuern, und die einzigen Aufgaben der menschlichen Rasse werden Liebe, Lernen und Glück sein (The United States Review 1853).“ In dieser vor 150 Jahren angedachten Idylle sind wir allerdings bis heute noch nicht angekommen. Aber den Automaten in der Teilefertigung, Montage und Verpackung haben wir immerhin beigebracht, wie Kleinteile automatisch aus einem Haufwerk in einen geordneten Zustand überführt werden können. In vielen Fällen genügen da bereits einfache, mechanisch wirkende Einrichtungen, um den letzten Unordnungsgrad noch zu entziehen. Natürlich stehen uns auch sensorisch aufgerüstete Vorrichtungen für die etwas schwierigeren Fälle zur Verfügung, bis hin zur Bildverarbeitung, wenn Flexibilität gefordert wird. Aber wer wird denn gleich mit Kanonen auf Spatzen schießen.

Ordnen durch Bewegung

Das erste Beispiel betrifft Kegelhülsen mit einem Länge-Durchmesser-Verhältnis von 6:1. Alle Teile zunächst in eine Längsorientierung zu bringen, ist fördertechnisch nicht schwer. Dafür gibt es verschiedene leistungsfähige Standardgeräte. Aber es verbleibt im Beispiel das Ordnen nach den unterschiedlichen Durchmessern an den Enden der Hülse. In Bild 1 wird dazu eine Lösung gezeigt. Die Hülsen gelangen auf eine kontinuierlich laufende Kette und werden von den Nocken mitgenommen. Am Umlenkrad am Ende des Kettenlaufes fallen die Teile auf ein schnell laufendes Förderband herab. Das Teil, zum Beispiel eine konische Garnspule, kippt jeweils mit dem dünnen Ende zuerst auf das Band, wird mitgerissen und dabei sofort in eine Längsorientierung gebracht und zwar stets mit dem dünnen Ende voran.

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Im zweiten Beispiel führt ständiges Bewegen des Arbeitsgutes dazu, dass zufällig richtig orientierte Teile einen Formdurchlass passieren können und geordnet abgeführt werden. Das Prinzip wird in Bild 2 gezeigt. Die Teile, zum Beispiel Verschlusskappen, sind ungeordnet in die Trommel einzugeben. Das Arbeitsgut wird ständig in Bewegung gehalten, so dass immer wieder neue Zufallslagen entstehen. Bewegung schafft also Ordnung. Für das altbekannte Grundprinzip „Ordnen nach der Außenkontur“ gibt es inzwischen viele konstruktive Abwandlungen und auch Ausführungen in neuer Bauart. Das Ordnen erfolgt geräuscharm, fehlerlos und je nach Teilegröße werden auch beachtliche Stückleistungen erreicht. Zwischen Bunkerzuführeinrichtung und Arbeitsmaschine ist übrigens ein Zwischenspeicher mit geordneten Teilen vorzusehen, weil zufallsabhängige Prozesse prinzipbedingt keinen gleichmäßigen und verlässlichen Lieferrhythmus aufweisen.

Ordnen durch Wenden

In der automatischen Montage müssen oft kleine Teile mit Bund geordnet bereitgestellt werden. Die Zuführung kann zum Beispiel aus einem Vibrationswendelförderer erfolgen und ist wenig spektakulär. Dann aber müssen die Teile nach dem Bundansatz noch zuverlässig geordnet werden. Das Bild 3 zeigt dazu eine Lösung. Aktives Element ist ein Rotor mit Aufnahmebohrung. Die Teile fallen in das Kernstück. Dieses besitzt keinen eigenen Antrieb. Bei einer Falschlage steckt das Werkstück mit dem Bundansatz im rotierenden Außenring, wird mitgedreht und fällt nach einer 180 Grad Drehung geordnet heraus (links). Richtiglagen verharren dagegen im Kernstück und können dann ihren Weg fortsetzen, wenn der Außenring 180 Grad absolviert hat (rechts).

Auch bei der in Bild 4 gezeigten Lösung werden kleinste Merkmale rein mechanisch abgetastet. Falschlagenteile werden hier an einen Wenderotor übergeben, der im vor- und rückwärts drehenden Rhythmus der Ordnungseinrichtung die Teile geordnet ausgibt. Teile in Richtiglage berühren die Anschlagkante nicht und werden ohne Umweg zum Ausgabekanal transportiert. Bei kleinen Teilen (Durchmesser ein bis sechs Millimeter, Länge bis 30 Millimeter) sollte das Mindestmaß des Ordnungsmerkmales wenigstens bei 0,2 Millimeter liegen. Man erreicht Leistungen bis etwa 70 Teile je Minute. Das Prinzip ist für Teile wie Bolzen mit und ohne Ansatz oder Bohrung, Gewindestifte, Buchsen und kleine prismatische Teile verwendbar. Ordnungsscheibe und Wenderotor sind über Zahnräder miteinander verkoppelt.

Ordnen durch Schwingungen

Geschieht das Ordnen innerhalb eines Vibrationswendelförderers nach dem Mikrowurfprinzip, dann erfordert der Einbau von Orientierungshilfen, den so genannten Schikanen, längs der Förderwendel viel Erfahrung und Geschick. Bei der in Bild 5 skizzierten Lösung für das Ordnen und Zuführen von Mikrokomponenten wurde ein anderer Weg gewählt. Die Schikanen befinden sich außerhalb des Schwingtopfes auf einer Linearschwingstrecke und zwar als leicht auswechselbare Schiene. Teile in Falschlage werden auf die etwas tiefer liegende Rücklaufstrecke ausgeworfen. Diese Teile erreichen einen Vibrator mit Außenwendelwendel, der sie wie ein Lift zur Ordnungsstrecke für einen erneuten Durchlauf zurückbringt. Beide Vibratoren besitzen einen energiesparenden Piezo-Antrieb. Der Linear-Schwing-Förderer ist für die Vorwärts- und Rücklaufstrecke als eine Einheit mit nur einem Antrieb ausgeführt. Die gegensätzliche Anlenkung der Federn (im Bild oben rechts dargestellt) sorgt für die beiden Förderrichtungen der einzelnen Rinnen. Als großen Vorteil muss man wohl die mechanische Bearbeitung der Schiene für die Ordnungsstrecke mit ihren Schikanen auf einer CNC-Werkzeugmaschine erwähnen. Die Zuführeinheit wurde aus Standardbaugruppen zusammengestellt. Das heißt, man erreicht kurze Lieferfristen für kundenbezogene Ausführungen.he

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