Zuführen von Kleinststeilen

Der Mikrowurf

Kleinstteile stellen hohe Anforderungen an Zuführsysteme
Schwingkräfteausgleich.
Der Trend der Miniaturisierung ist auch in der Zuführtechnik ein entscheidender Pacemaker – Teile und Baugruppen sind im Verlaufe der Jahre immer kleiner geworden. Afag befasst sich deshalb verstärkt mit der Entwicklung von Antrieben und Systemen für die Kleinstteilezuführung.

Diverse Geräte, etwa Telefone, werden zunehmend kleiner und kompakter, beziehungsweise bestechen – wie jetzt bei der Generation I-Phone – durch eine extrem hohe Funktionsdichte, die vor einigen Jahren so nicht denkbar war. Als Kleinstteile sind Einzelteile und Baugruppen zu bezeichnen, deren Abmessungen mindestens in einer Dimension im Zehntel-Millimeterbereich oder im sehr kleinen Millimeter-Bereich liegen. Beispiele: Mini-Reißverschlusskrampen, Drahtringe oder elektronische Bauelemente. Für diese Bauteile gerät die Zuführtechnik anspruchsvoll.

Fördergutspezifische Einflussfaktoren sind von großer Bedeutung: Neben dem Werkstoff, der Rauigkeit und Elastizität der Teiloberfläche sowie der Steifigkeit spielen besonders die Geometrie und das Schwerpunktverhalten – etwa durch Asymmetrie – eine nicht zu unterschätzende Rolle. Entscheidenden Einfluss haben natürlich auch die Toleranzen sowie die magnetischen und elektrostatischen Eigenschaften. Aber auch das Adhäsionsverhalten und die Härte der Teile können dem Zuführtechniker Probleme bereiten, zum Beispiel ein Silikondichtring, der wenig steif, elastisch und klebrig ist und zu elektrostatischer Aufladung neigt. Diese Einflussfaktoren spielen in der Zuführtechnik immer eine Rolle – sie wirken sich jedoch bei Kleinstteilen entsprechend verstärkt aus.

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Kleinstteile erfordern entsprechend kleine Schwingweiten der Förderer, eine feine Fördercharakteristik und einen minimalen Mikrowurf. Die Vibrationsförderung beruht auf dem Mikrowurfprinzip – das Motto „höher und weiter“ ist bei Kleinstteilen absolut fehl am Platz. Weitere Anforderungen sind feste Schnittstellen und minimale Übergangsspalte sowie ein konstantes Förderverhalten und, unerlässlich, präzise gefertigte Sortier- und Förderelemente.
Das Angebotspaket von Afag berücksichtigt fünf wesentliche Aspekte: beherrschte Schwingungstechnik, Antriebe mit Schwingkräfteausgleich, definierte Schnittstellen, CAD/CAM Präzisionsfertigung der Zuführtöpfe sowie den Hybrid-Linearförderer.

Beherrschte Schwingungstechnik

Schwingförderer sind schwingfähige Feder-Masse-Systeme, die nahe ihrer Eigenfrequenz erregt werden. Die Eigenfrequenz bestimmt sich im Wesentlichen durch die Steifigkeit c und Masse m des Systems. Die Erregerfrequenz ergibt sich aus der Netzfrequenz beziehungsweise kann variabel sein beim Einsatz von Frequenzumrichtern oder Frequenzgeneratoren. Beherrschte Schwingungstechnik bedeutet Performance in stabilen Betriebspunkten, was die mechanische und elektronische Beherrschung der Eigenfrequenz voraussetzt, um Instabilitäten, die in der Resonanz auftreten, zu verhindern.

Schwingkräfteausgleich

Die Zauberformel heißt hier: Schwingungen erzeugen und dort nutzen, wo sie für das Fördern und Sortieren erforderlich sind, und Schwingungen dort eliminieren, wo sie zu störenden Einflüssen auf die Zuführsysteme, die Peripherie oder Anlagenprozesse führen können. Die Kompensation erfolgt bei den Afag-Antrieben bestmöglich bereits im Antriebssystem.

Definierte Schnittstellen

Ganz wesentlich bei der Zuführung von Kleinstteilen sind die definierten Schnittstellen. Dies betrifft zum einen den bei Afag-Antriebssystemen möglichen Verzicht auf Gummipuffer unter den Linearförderern und den daraus resultierenden fixierten Übergängen etwa zwischen zwei Förderschienen, oder auch zwischen Fördertopfauslauf und Förderschiene und schließlich auch den Übergang von der Förderschiene in die Vereinzelungseinrichtung. Definierte Schnittstellen und minimale Übergangsspalte sind gerade bei der Kleinstteilzuführung zwingend erforderlich.

CAD/CAM Präzisionsfertigung

Neben der beherrschten Schwingungs- und Antriebstechnik spielt die hohe Präzision bei der maschinellen Fertigung von Zuführeinrichtungen eine wesentliche Rolle. Basis ist die 3D-CAD gestützte Konstruktion der Sortiereinrichtungen. Die Fünf-Achs-CNC-Fertigung sorgt für die entsprechende Präzision, so dass am Ende hochqualitative, zuverlässige und durchgehend reproduzierbare Zuführsysteme verfügbar sind.

Hybrid Linearförderer

Der Linearförderer HLF ist mit Magnet- und Piezoantrieb in verschiedenen Baugrößen verfügbar. Der feine Unterschied liegt in der Schwingfrequenz und der Schwingweite. Der Piezoantrieb liefert kleine Schwingweiten bei höheren Frequenzen, der Magnetantrieb indes größere Schwingweiten bei niedrigeren Frequenzen, vergleichbar mit einer Lautsprecherbox mit Hoch- und Tieftönern. Der HLF-M ist durch die Erregung mittels Schwingmagnet gekennzeichnet, der baugleiche HLF-P nutzt einen Piezo-Stack, dessen hochfrequente Ausdehnung mittels Verstärkungsmechanismus über die Anbindungsplatte auf die Förderschiene und somit das Fördergut übertragen wird. Die Bauformkompatibilität der Magnet- und Piezotypen ermöglicht so Flexibilität bei der Auswahl des Antriebskonzeptes für die spezifische Zuführ-Applikation.

Der Piezo-Förderer arbeitet bei Schwingfrequenzen bis zu 250 Hertz, was zu sehr geringen Schwingweiten führt. Dies wiederum ermöglicht kleinste Übergangsspalte sowie eine enge Führung der Teile in der Schiene. Durch das HLF Schwingkräfteausgleichs-Konzept ist ein optimierter, gegenphasig synchronisierter Betrieb machbar, und durch die Ansteuerung des Piezos mit Frequenzsteuergerät sind keine mechanischen Einstellarbeiten erforderlich. Hinzu kommt der extrem niedrige elektrische Verbrauch des Piezo-Stacks von wenigen Milliampère. Klaus Bott/pb

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