[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aussortieren von gebogenen länglichen
Gegenständen, die eine Messstrecke mit einer geneigten Abrollebene aufweist, auf der
die Gegenstände abrollen sowie eine am Auslauf der Messstrecke befindliche Ausschleuseinheit
zum Aussortieren der geraden Gegenstände von den gebogenen Gegenständen. Des Weiteren
betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Aussortieren von gebogenen
Gegenständen.
[0002] Am Ende des Herstellungsprozesses von Stangen und Rohren aus Metall müssen diese
auf Geradheit geprüft werden. Ungerade Stangen könnten beispielsweise bei der Weiterverarbeitung
in Drehautomaten durch ihre Unwucht Beschädigungen an der Maschine hervorrufen. Bisher
bekannte Verfahren zur Bestimmung der Geradheit beruhen beispielsweise auf der Messung
von Abrollzeiten an einer schiefen Ebene oder durch optische Messungen mit Hilfe von
Laserscannern oder CCD-Kameras.
[0003] So ist aus der Druckschrift DE 35 01 725 C1 ein Verfahren zum Aussortieren von krummen
Stangen, Rohren oder dergleichen bekannt, bei dem vorgeschlagen wird, die jeweiligen
Gegenstände auf eine schiefe Ebene mit einem vorgegebenen Neigungswinkel aufzulegen
und den Abrollvorgang durch ein Zeitintervall zu erfassen. Rollt ein gekrümmtes Rohr
im vorgegebenen Zeitintervall zu langsam ab, so wird eine am Auslauf der schiefen
Ebene befindliche Wippe betätigt und das Rohr in ein weiteres Behältnis für Ausschuss
aussortiert. Die Stangen, die aufgrund ihrer Geradheit ausreichend schnell die Ebene
hinunterrollen, werden in einem separaten Vorratsbehälter gesammelt.
[0004] Auch ist aus der Druckschrift US 3,710,935 ein Verfahren zur Messung der Krümmung
von zylinderförmigen Körpern bekannt, bei dem unterhalb einer Rollebene Kontaktelemente
angeordnet sind, die eine Krümmung erfassen. Wenn der zu prüfende Körper eine zu große
Krümmung aufweist, berührt er beim Hinabrollen auf der schiefen Ebene die Kontaktelemente,
wobei dieser dann aussortiert wird. Die auf diese Weise zu prüfenden Teile müssen
allerdings eine hohe Biegesteifigkeit aufweisen, da sonst keine reproduzierbaren Messergebnisse
erzielt werden können. Demnach ist ein derartiges Verfahren für die Prüfung langer
und insbesondere dünner Stangen nur bedingt geeignet.
[0005] Zudem ist aus der Druckschrift EP 0 162 188 B1 eine Prüfvorrichtung für rollfähige
Schäfte bekannt. Die Prüfstrecke der Vorrichtung umfasst eine aus zwei parallelen
Schienen gebildete Abrollebene mit einer dazwischen angeordneten Sende- und Empfangseinrichtung
aus einem Strahlungssender. Der Strahlungssender erzeugt einen zur Abrollebene im
Wesentlichen parallelen Strahl, der auf den Strahlungsempfänger gerichtet ist. Beim
Abrollen unrunder Schäfte wird beim Überschreiten der tolerierbaren Grenze der Strahl
unterbrochen. Der mit Hilfe des Messsignals erkannte Ausschuss wird entsprechend aussortiert.
[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Aussortieren von gebogenen Gegenständen dahingehend zu verbessern, dass diese
insbesondere bei größeren Längen bzw. geringeren Durchmessern noch zuverlässig auf
Qualität geprüft werden können.
[0007] Die Erfindung wird bezüglich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und
bezüglich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 12 wiedergegeben. Die weiteren
rückbezogenen Ansprüche geben vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung
wieder.
[0008] Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Vorrichtung zum Aussortieren
von gebogenen länglichen Gegenständen eine Messstrecke mit einer geneigten Abrollebene
aufweist, auf der die Gegenstände abrollen sowie eine am Auslauf der Messstrecke befindliche
Ausschleuseinheit zum Aussortieren der geraden Gegenstände von den gebogenen Gegenständen,
wobei in der Messstrecke eine Kraftmesseinheit angeordnet ist, um die Kraft der abrollenden
Gegenstände auf die Abrollebene zu ermitteln. Die Vorrichtung zum Aussortieren eignet
sich insbesondere für metallische Stangen und Rohre.
[0009] Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass sich durch die Ungeradheit
einer Stange der Schwerpunkt der Stange von der theoretischen Mittellinie weg verlagert.
Beim Abrollen der Stange erzeugt diese Schwerpunktverschiebung eine sinusförmige Kraft,
die mit der Zunahme der Winkelgeschwindigkeit durch die Bewegung auf der Abrollebene
ansteigt. Indem die Stangen anlagenbedingt über eine geneigte Abrollebene abrollen,
ist es nicht notwendig, die Stangen durch einen externen Antrieb in Rotation zu versetzen.
Die Kraft, die eine Stange auf die Abrollebene auswirkt, wird mit einer Kraftmesseinheit
erfasst und über eine Auswerteeinheit so aufbereitet, dass die Gewichtskraft der Stange
vom erfassten Signal abgezogen wird und dabei der durch die Unwucht erzeugte Kraftanteil
als Messsignal übrig bleibt. Dieser Kraftanteil besitzt über die Zeit gemessen einen
sinusförmigen Verlauf. Der Startvorgang einer Messung kann entweder über ein optisches
Erfassungssystem oder, bei der Verwendung von elektrisch leitenden Gegenständen, auch
elektrisch erfolgen, indem der Gegenstand über den Kontakt mit der Abrollebene einen
Niederspannungsstromkreis kurzschließt.
[0010] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein zuverlässiges
Aussortieren gekrümmter Stangen mit großer Länge und geringem Durchmesser gewährleistet
wird, die aus dem ausgewerteten Messsignal auch über die gesamte Länge beurteilt werden
können. Dabei werden häufiger vorkommende Knicke an den Enden einer Stange ebenso
erkannt wie auch über eine Stange verteilte Ungeradheiten. Die Signalerfassung und
Auswertung ist dabei sogar ausreichend genau, um auch kurzwellige Ungeradheiten von
Stangen zu detektieren. Zudem werden der Durchsatz und damit die Produktionsleistung
durch eine schnelle Datenerfassung gesteigert. Weitere Vorteile ergeben sich auch
für größere Durchmesser der Prüfgegenstände. Außer den sonst üblichen Stangenabmessungen
mit Durchmessern von 2-28 mm und einer Länge bis zu 3 m lassen sich darüber hinausgehende
Abmessungen über 30 mm sortieren. Dabei lassen sich Legierungen mit unterschiedlichen
Härtezuständen ohne weitere Vorsorgemaßnahmen in Bezug auf deren Stabilität gegen
Verformungen einsetzen.
[0011] In bevorzugter Ausführungsform kann die geneigte Abrollebene aus zumindest zwei voneinander
beabstandeten Abrollleisten bestehen, welche die Kraft der abrollenden Gegenstände
auf zumindest eine Kraftmessdose übertragen. Für lange, dünne Stangen ist es von Vorteil,
mehrere Abrollleisten anzuordnen, um die Stangen über ihre gesamte Länge ausreichend
zu stützen. Dabei kann an allen Abrollleisten eine Kraftmessdose angebracht sein.
Dies bietet insbesondere den Vorteil, die durch eine lokale Krümmung eines Stangenabschnittes
auftretende Krafteinwirkung ortsaufgelöst zu betrachten. Meist reicht es jedoch aus,
auch zuverlässige Messsignale zu erhalten, wenn lediglich an wenigen Abrollleisten
eine Kraftmessung durchgeführt wird.
[0012] Von besonderem Interesse ist jedoch auch, die Krümmung eines Gegenstandes in der
Gesamtheit zu erfassen. In bevorzugter Ausführungsform können die Abrollleisten auf
einem tragenden Gerüst montiert sein, wobei unterhalb des Gerüstes eine Kraftmessdose
angeordnet sein kann. Hierdurch wirkt die auf die Abrollleisten einwirkende Kraft
über das Gerüst zentral auf die Kraftmessdose ein. Das Gerüst bündelt alle auf die
Abrollleisten einwirkenden Kräfte zu einer resultierenden Kraft, die auf diese Weise
mit einer Kraftmesseinheit erfasst und ausgewertet wird. Hierdurch wird eine besonders
einfache Lösung mit geringem messtechnischen Aufwand erzielt.
[0013] Oft werden Gegenstände unterschiedlicher Dimension in Länge und im Durchmesser produziert.
Um eine Vorrichtung an die produktionstechnischen Gegebenheiten anzupassen, kann vorteilhafterweise
der Abstand der Abrollleisten variierbar sein. Durch eine Anpassung des Abstandes
wird eine Stange optimal unterstützt und ein Durchhängen vermieden.
[0014] Die Biegung eines stangenförmigen Gegenstandes ist erst durch die aus einem Abrollvorgang
resultierende Kraft erfassbar, die durch eine azentrische Lage des Stangenschwerpunktes
entsteht. Rollt eine mehrfach gebogene Stange auf den Abrollleisten so ab, dass möglicherweise
zufällig der Stangenschwerpunkt bezüglich der Auflagepunkte zentrisch liegt, so resultiert
daraus keine Krafteinwirkung auf die Abrollebene. In bevorzugter Ausführungsform können
daher die Abrollleisten unter einem vorgebbaren spitzen Winkel zueinander angeordnet
sein. Hierdurch werden beim Abrollvorgang die Auflagepunkte über die Stangenlänge
verändert, wodurch bei gebogenen Stangen der Schwerpunkt zumindest temporär in eine
azentrische Lage gebracht wird und daraus ein für die Qualität der Stange repräsentatives
Messsignal entsteht. Auf diese Weise kann der Gegenstand über seine gesamte Länge
geprüft werden.
[0015] Vorteilhafterweise kann der Neigungswinkel der Abrollebene verstellbar sein. Um frühzeitig
die zur Gewichtskraft hinzutretende zusätzliche Krafteinwirkung eines gekrümmten Gegenstandes
messen zu können, sollten die Gegenstände ausreichend schnell in Bewegung gesetzt
werden. Hierzu kann die Neigung über die Abrollstrecke variieren. Die höhere Beschleunigung
wird bei variabler Neigung dadurch erzielt werden, dass der Neigungswinkel am Beginn
der Abrollstrecke größer gewählt wird als am Ende.
[0016] Alternativ kann in bevorzugter Ausführungsform die geneigte Abrollebene als schiefe
Ebene mit einem konstanten Neigungswinkel α ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann
der Neigungswinkel α = 0,5° bis 20°, bevorzugt 1° bis 5° betragen. Der Neigungswinkel
wird so gewählt, dass der Prüfgegenstand eine ausreichende Geschwindigkeit erhält,
um eine zuverlässige Messung für vorgegebene Qualitätsstandards zu erhalten.
[0017] Vorteilhafterweise kann vor der Messstrecke eine Beschleunigungsstrecke angeordnet
sein. Hierdurch tritt der Prüfgegenstand erst in die Messstrecke ein, wenn er bereits
eine ausreichende Geschwindigkeit erlangt hat.
[0018] In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann zum zuverlässigen Aussortieren gekrümmter
Prüfgegenstände die Ausschleuseinheit eine zwischen Normalstellung und Auswurfstellung
verstellbare Wippe am Auslauf sein. Die Normalstellung bewirkt beispielsweise, dass
gerade Gegenstände über die geschlossene Wippe hinweg in einen Vorratsbehälter für
gute Qualität rollen und gebogene Gegenstände über ein Öffnen der Wippe in einen zweiten
Behälter für Ausschuss separiert werden. Diese Wippe kann ebenso aus voneinander beabstandeten
Leisten bestehen.
[0019] Weisen die Gegenstände eine starke Krümmung auf, so können diese auf der Abrollebene
auch liegen bleiben. Vorteilhafterweise können an der Abrollebene bewegbare Mitnehmer
angeordnet sein, die liegen gebliebene Gegenstände abtransportieren. Die Mitnehmer
können sich in Neigungsrichtung der Abrollebene bewegende Zapfen sein, die über die
Leistenoberkante hinausragen und an einem unterhalb der Leistenoberkante umlaufenden
Band oder einer Kette angebracht sind.
[0020] Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Aussortieren von gebogenen
länglichen Gegenständen vorgeschlagen, insbesondere von Stangen oder Rohren, bei dem
ein zu prüfender Gegenstand auf einer Messstrecke mit einer geneigten Abrollebene
abrollt, wobei in der Messstrecke die Kraft der abrollenden Gegenstände auf die Abrollebene
gemessen und auf eine Krümmung hin ausgewertet wird und mittels des ausgewerteten
Signals die Gegenstände über eine am Auslauf der Messstrecke befindliche Ausschleuseinheit
sortiert werden.
[0021] Vorteilhafterweise wird der Abstand der Auflagepunkte des Gegenstandes mit der Abrollebene
variiert. Dies kann entweder durch eine Abstandsverringerung parallel zueinander verlaufender
Abrollleisten geschehen oder durch eine V-förmige Anordnung.
[0022] Um in der Auswerteeinheit den Beginn eines Prüfintervalles festzulegen, wird in bevorzugter
Ausgestaltung eine Messung der Kraft nach einem durch den Gegenstand hervorgerufenen
initialen Signal gestartet. Ebenso kann auch das Ende einer Messung über das Verlassen
des Gegenstandes von der Abrollebene festgelegt werden.
[0023] In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird der Neigungswinkel der Abrollebene
variiert. Eine Variation kann am Anfang der Abrollebene in einer Änderung des Neigungswinkels
über einen gewissen Bereich sein. Möglicherweise kann dieser Bereich die Beschleunigungsstrecke
bilden.
[0024] Vorteilhafterweise wird ein aufgrund einer großen Krümmung nicht abrollender Gegenstand
durch einen Mitnehmer weiterbefördert. Die auf diese Weise weiterbeförderten Gegenstände
werden vorsorglich als Ausschuss betrachtet und entsprechend aussortiert.
[0025] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer schematischen Zeichnung näher
erläutert.
[0026] Darin zeigen:
- Fig. 1
- schematisch einen Abrollvorgang einer geraden und gebogenen Stange,
- Fig. 2
- schematisch einen Abrollvorgang einer gebogenen Stange in Bezug auf eine Abrollleiste,
- Fig. 3
- ein Messdiagramm der durch einen Abrollvorgang auf die Abrollebene zusätzlich wirkenden
Kraft im zeitlichen Verlauf,
- Fig. 4
- schematisch einen Querschnitt einer Abrollleiste mit Kraftmesseinheit, und
- Fig. 5
- schematisch einen Querschnitt einer Sortiervorrichtung mit tragendem Gerüst zur zentralen
Krafteinleitung.
[0027] Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
[0028] Fig. 1 zeigt schematisch einen Abrollvorgang einer geraden (obere Bildhälfte) und
einer gebogenen Stange 2 (untere Bildhälfte) auf zwei Abrollleisten 41 und 42. Bei
einer geraden Stange 2 befindet sich der Schwerpunkt SP auf der durch die Stangenmitte
verlaufenden Achse. Beim Abrollen verschiebt sich der Schwerpunkt lediglich parallel
zur Abrollebene in linearer Richtung. Bei einer ungeraden Stange verlagert sich der
Schwerpunkt von der theoretischen Mittellinie der Stange weg. Infolge dessen erzeugt
beim Abrollen die Stange 2 eine sinusförmige Kraft, die zusätzlich zur Gewichtskraft
auf die Abrollleisten 41 und 42 wirkt und die mit Zunahme der Winkelgeschwindigkeit
ansteigt. Die Neigung der Abrollebene 4 wird so gewählt, dass eine Stange 2 ohne externen
Antrieb in Rotation versetzt wird.
[0029] Wird die auf die Abrollebene wirkende Kraft, wie in Fig. 2 dargestellt, mit einer
Kraftmessdose 61 gemessen und die Gewichtskraft der Stange von dem Messergebnis abgezogen,
so verbleibt eine Kraftkomponente, die sich sinusförmig mit der Rotation der Stange
ändert.
[0030] Fig. 3 zeigt ein derartiges Messdiagramm der durch einen Abrollvorgang auf der Abrollebene
4 zusätzlich wirkenden Kraft im zeitlichen Verlauf. Das Gewicht der Stange wurde bei
dieser Darstellung bereits herausgerechnet.
[0031] In Fig. 4 ist schematisch ein Querschnitt einer Abrollleiste 41 oder 42 mit einer
Kraftmess- und Auswerteeinheit 6 dargestellt. Der Neigungswinkel α der Abrollleiste
ist dabei variabel einstellbar. Die Abrollleiste 41 oder 42 ist über eine Stütz- und
Führungseinheit 7 in Form einer Linearführung so gehaltert, dass im Wesentlichen auf
diese keine vertikalen Kräfte übertragen werden. Die gesamte durch einen Abrollvorgang
einer Stange resultierende Kraft wird auf die unterhalb der Abrollleiste 41 oder 42
angeordnete Kraftmessdose 61 übertragen. Das Messsignal wird durch eine Auswerteeinheit
entsprechend weiterbearbeitet.
[0032] Eine weitere Ausführung der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. Diese zeigt schematisch
einen Querschnitt einer Sortiervorrichtung 1 mit einem Gerüst 43 zur zentralen Krafteinleitung.
Diese Vorrichtung eignet sich auch dazu, mehrere Abrollleisten 41 und 42 über das
tragende Gerüst 43 zu verbinden und die daraus resultierende Kraft zentral in eine
unterhalb des Gerüstes angebrachte Kraftmessdose 61 einzuleiten. Das Gerüst ist wiederum
mit einer Stütz- und Führungseinheit 7 so verbunden, dass die vertikale Kraft im Wesentlichen
nur auf die Kraftmessdose 61 einwirkt. Die Stütz- und Führungseinheit 7 dient dabei
zur seitlichen Stabilisierung des Gerüstes 43. Auch ist in Fig. 5 eine Beschleunigungsstrecke
8 angedeutet, die üblicherweise nicht unmittelbar mit den Abrollleisten 41 und 42
verbunden ist. Bei Verwendung einer Beschleunigungsstrecke 8 werden die Gegenstände
2 erst mit einer gewissen Geschwindigkeit in die Messwerterfassung einbezogen. So
können für eine im Messbereich befindliche Stange 2 noch Messdaten erfasst werden
und gleichzeitig kann die nächste Stange auf der Beschleunigungsstrecke 8 Geschwindigkeit
aufnehmen. Dies führt zu einer Verkürzung der für die Beurteilung einer Stange benötigten
Datenerfassung und so zu einem erhöhten Stangendurchsatz. Am Ende der Abrollebene
befindet sich die Ausschleuseinheit 5, die in geöffneter Stellung ungerade Stangen
aussortiert.
Bezugszeichenliste
[0033]
- 1
- Sortiervorrichtung
- 2
- länglicher Gegenstand, Stange, Rohr
- 3
- Messstrecke
- 4
- Abrollebene
- 41
- erste Abrollleiste
- 42
- zweite Abrollleiste
- 43
- Gerüst
- 5
- Ausschleuseinheit
- 6
- Kraftmess- und Auswerteeinheit
- 61
- Kraftmessdose
- 7
- Stütz- und Führungseinheit
- 8
- Beschleunigungsstrecke
- α
- Neigungswinkel
- SP
- Schwerpunkt
1. Vorrichtung (1) zum Aussortieren von gebogenen länglichen Gegenständen (2), insbesondere
von Stangen oder Rohren, die eine Messstrecke (3) mit einer geneigten Abrollebene
(4) aufweist, auf der die Gegenstände (2) abrollen sowie eine am Auslauf der Messstrecke
befindliche Ausschleuseinheit (5) zum Aussortieren der gebogenen Gegenstände von den
geraden Gegenständen (2),
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Messstrecke (3) eine Kraftmesseinheit (61) angeordnet ist, um die Kraft der
abrollenden Gegenstände auf die Abrollebene (4) zu ermitteln.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geneigte Abrollebene (4) aus zumindest zwei voneinander beabstandeten Abrollleisten
(41, 42) besteht, welche die Kraft der abrollenden Gegenstände auf zumindest eine
Kraftmessdose (61) übertragen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrollleisten (41, 42) auf einem tragenden Gerüst (43) montiert sind und unterhalb
des Gerüstes (43) eine Kraftmessdose (61) angeordnet ist, wodurch die auf die Abrollleisten
(41, 42) einwirkende Kraft über das Gerüst (43) zentral auf die Kraftmessdose (61)
einwirkt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Abrollleisten (41, 42) variierbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrollleisten unter einem vorgebbaren spitzen Winkel zueinander angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel der Abrollebene verstellbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die geneigte Abrollebene eine schiefe Ebene mit einem konstanten Neigungswinkel α
ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel α = 0,5° bis 20°, bevorzugt 1° bis 5° beträgt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Messstrecke (3) eine Beschleunigungsstrecke (8) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausschleuseinheit eine zwischen Normalstellung und Auswurfstellung verstellbare
Wippe ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abrollebene (4) bewegbare Mitnehmer angeordnet sind.
12. Verfahren zum Aussortieren von gebogenen länglichen Gegenständen (2), insbesondere
von Stangen oder Rohren, bei dem ein zu prüfender Gegenstand auf einer Messstrecke
(3) mit einer geneigten Abrollebene (4) abrollt, dadurch gekennzeichnet, dass in der Messstrecke (3) die Kraft der abrollenden Gegenstände auf die Abrollebene
gemessen und auf eine Krümmung hin ausgewertet wird und mittels des ausgewerteten
Signals die Gegenstände über eine am Auslauf der Messstrecke befindliche Ausschleuseinheit
(5) sortiert werden.
13. Verfahren zum Aussortieren von krummen länglichen Gegenständen (2) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Auflagepunkte des Gegenstandes mit der Abrollebene (4) variiert wird.
14. Verfahren zum Aussortieren von krummen länglichen Gegenständen (2) nach Anspruch 12
oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messung der Kraft nach einem durch den Gegenstand hervorgerufenen initialen
Signal gestartet wird.
15. Verfahren zum Aussortieren von krummen länglichen Gegenständen (2) nach einem der
Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel der Abrollebene (4) variiert wird.
16. Verfahren zum Aussortieren von krummen länglichen Gegenständen (2) nach einem der
Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein aufgrund einer großen Krümmung nicht abrollender Gegenstand durch einen Mitnehmer
weiterbefördert wird.