DE1481109C - Vorrichtung zum Bilden einer einzigen Reihe von Gegenständen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bilden einer' einzigen Reihe von Gegenständen mit einer geneigten, durch zwei gegenläufig umlaufende Walzen gebildeten Rinne, in die am oberen Ende die Gegenstände übereinanderliegend aufgegeben weiden.

In Verbindung mit einer bekannten Vorrichtung der vorstehend genannten Art, die mit zylindrischen Walzen ausgeiüstet ist, ist keine Lehre bekanntgeworden, wie Walzendurchmesser, Walzenspalt und Größe des Fördergutes aufeinander abgestimmt werden sollen, damit die Vorrichtung mit einem möglichst günstigen Wirkungsgrad arbeitet (USA.-Patentschrift 2 677 037).

Gleiches gilt von einer weiterhin bekannten Vorrichtung zum Sortieren von Saatgut mittels eines gegenläufig angetriebenen Walzenpaares (deutsches Patent 904 120).

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die genannten Parameter so aufeinander abgestimmt sind, daß das Ordnen der Gegenstände zu einer Reihe möglichst schnell, d. h. auf einer möglichst kurzen Rinne durchgeführt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Spalt zwischen den Walzen und der Walzendurchmesser so in bezug auf die mittlere Größe der Gegenstände abgestimmt sind, daß im oberen Bereich der Rinne von den übereinanderliegenden Gegenständen mindestens die drei untersten in einem Rinnenquerschnitt in unterschiedlicher Höhe über dem Walzspalt liegen.

Dadurch, daß zumindest die drei untersten Gegenstände in einem Rinnenquerschnitt auf einer unterschiedlichen Höhe liegen, werden diese in unterschiedlicher Weise durch die sich drehenden Walzen beeinflußt, wodurch bedingt ist, daß sie sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit in der durch die Walzen gebildeten Rinne nach unten bewegen. Die Reibungskräfte, die der Bewegung des Fördergutes entgegenwirken, sind auf den einzelnen Niveauhöhen über dem Walzenspalt verschieden, so daß das Ausrichten der Gegenstände in einer einzigen Reihe grundsätzlich so schnell und auf einer so kurzen Wegstrecke erfolgt, wie es bei Vernachlässigung von Randbedingungen theoretisch möglich ist.

Im einzelnen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgestaltet sein, daß die oben gelegenen Enden der Walzen weiter voneinander entfernt sind als die unteren Enden.

Weiterhin ist es in vorteilhafter Weise möglich, zum Zurückhalten der aufgegebenen Körper ein Teil vorzusehen, dessen zur Rinne gerichtete untere Kante von den die Rinne begrenzenden Oberflächen so weit entfernt ist, daß die Gegenstände unter ihr frei durchtreten können. Dieses Teil sorgt für eine gute Verteilung und eine entsprechende Zuführung der aufgegebenen Gegenstände.

Um die Reaktion zwischen den Gegenständen und den Walzen zu verbessern, können eine oder mehrere Ketten vorgesehen sein, die in die Rinne hinein hängen und auf den Gegenständen aufliegen.

In vorteilhafter Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch derart ausgestaltet sein, daß jede Walze an ihrem tiefer gelegcnenen Ende einen konvexen Abschnitt größeren Durchmessers aufweist. Durch diese· konvexen Abschnitte größeren Durchmessers ist es möglich, die Bahnkurve der zu einer Reihe geordneten Gegenstände am Ende der Rinne zu beeinflussen.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung an Hand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Bilden einer Reihe von Gegenständen, bei der die'Parameter nicht nach der Lehre der vorliegenden Erfindung abgestimmt sind,

F i g. 2 eine der Fi g. 1 entsprechende Ansicht, bei der die Paramter jedoch nach der Lehre der voro liegenden Erfindung ausgewählt sind,

F i g. 3 eine den F i g. 1 und 2 entsprechende Ansicht, bei der die Parameter in anderer Weise wie im Falle der F i g. 2, jedoch ebenfalls nach der Lehre der vorliegenden Erfindung abgestimmt sind,
F i g. 4 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 5 eine schematische Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, F i g. 6 eine perspektivische Ansicht auf eine im wesentlichen der F i g. 4 entsprechende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

F i g. 7 eine Skizze einer mittels der Ausführungsformen gemäß den F i g. 4 und 5 erzielbaren Bahnkurve der Gegenstände.

Die Darstellung der F i g. 1 bis 3 dient im wesentlichen, um den theoretischen Hintergrund der vorliegenden Erfindung zu erläutern. Der Einfachheit halber sind die Gegenstände 1 des Fördergutes als gleich große zylindrische Körper dargestellt. Die beiden die geneigte Rinne bildenden Walzen sind mit - 2 und 3 bezeichnet.

In F i g. 1 sind der Walzenspalt zwischen den beiden Walzen 2 und 3, der Walzendurchmesser und der Durchmesser der zylindrischen Körperl so aufeinander abgestimmt, daß die beiden links und rechts über dem untersten Körper liegende Körper auf gleicher Höhe über dem Walzenspalt liegen. Hierdurch ist bedingt, daß diese beiden oben gelegenenen Körper in gleicher Weise durch die drehangetriebenenen Walzen 2 und 3 beeinflußt werden, so daß die Reibungskraft, die der Bewegung dieser beiden Körper entgegenwirkt, für die Körper gleich ist. Hierdurch wird das Ordnen der Körper zu einer Reihe nicht in der gewünschten Weise mit günstigstem Wirkungsgrad, d. h. möglichst schnell vorgenommen.

Bei der Darstellung nach F i g. 2 wurde nur der Walzenspalt zwischen den Walzen 2 und 3 verändert, um die Verhältnisse einzustellen, die nach der Lehre der vorliegenden Erfindung erforderlich sind. Die drei dargestellten, zylindrischen Körper 1 befinden sich alle auf einer unterschiedlichen Höhe über dem Walzenspalt.

Gleiches gilt.für die Darstellung nach F i g. 3. Bei dieser Darstellung wurden in bezug auf die Ansicht nach F i g. 1 nur die Durchmesser der zylindrischen Körper verändert, um sicherzustellen, daß diese auf unterschiedlichen Höhen über dem Walzenspalt liegen. Wenn die Verhältnisse wie in F i g. 1 gewählt sind, ist die Reibungskraft für die Körper, die auf gleicher Höhe liegen, gleich, so daß nicht die optimalen Verhältnisse vorliegen, wie sie der Lehre der vorliegenden Erfindung entsprechen und in den Darstellungen der F i g. 2 und 3 ausgewählt wurden. Bei der Abstimmung von Walzendurchmesser, Walenzspalt und Körpergröße im Falle der F i g. 2 und 3 ist die der Bewegung der Körper 1 entgegenwirkende Reibungskraft für sämtliche Körper verschieden, bis ein' Ordnen zu einer einzigen Reihe erfolgt ist.

In der folgenden Tabelle sind Ergebnisse von Versuchen aufgezeigt, bei denen zylindrische Messingkörper mit einem Durchmesser d_x ausgerichtet wurden. Die Walzen waren aus rostfreiem Stahl hergestellt, und ihr Durchmesser d₂ betrug 5 cm. Die Länge betrug 30 cm, und die-Neigung war mit 18° zur Horizontalen festgelegt.

Der dynamische Reibungskoeffizient zwischen Körper und Walzenoberfläche betrug 0,22. Die Körper wurden an dem höher gelegenen Ende der anfänglich stillstehenden Walzen aufgestapelt. Daraufhin wurden diese gegenläufig mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 21 cm/Sek. angetrieben. Die Körper begannen zu gleiten und traten in einer einzigen Reihe am unteren Ende der durch die Walzen gebildeten Rinne aus.

Vier Körperarten, A, B, C und D wurden untersucht. Die Abmessungen dieser vier Körperarten standen im Verhältnis 3:4:6:8 zueinander. Im Falle der größten Körper D betrug die Länge der zylindrischen Körper 2,5 cm und der Durchmesser 1,25 cm. Die Zahl der Körper, aus denenen die Füllung η gebildet wurde, lag zwischen 3 und 8. In jedem Falle wurde der zum Bilden einer Reihe erforderliche Abstand L₁ gemessen.

Art des Körpers	CiJd1*	η	L1 (cm)
A	9,5	3 4 6	3,8 5,1 7,6
B	8	3 4 6	22,9 22,9 **
C	4,8	3 4 6	22,9 26,7 **
D	4	3 4 6	25,4 30,5 **

* d_s/d₁ stellt das Verhältnis der Walzendurchmesser zu dem Körperdurchmesser dar.

** In diesem Fall ging der zum Bilden der Reihe erforderliche Abstand über die brauchbare Länge der Rinne hinaus.

Aus der vorstehenden Tabelle ergibt sich, daß der zum Bilden einer Reihe erforderliche Abstand für die Körper A (bei denen CiJd₁ größer ist als 8,4) bedeutend kleiner ist als für die Körper Art B, C und D (bei denen J₂Jd₁ kleiner als 8,4 ist). Durch weitere Versuche konnte herausgefunden werden, daß die guten Ergebnisse bei diesem Verhältnis sogar bei wesentlich leichteren Körpern (z. B. aus Kork) erzielt werden konnten.

Durch Versuche konnte weiterhin herausgefunden werden, daß die Endgeschwindigkeit, mit der die Körper aus der Vorrichtung austreten, im wesentlichen unabhängig von der Aufgabegeschwindigkeit ist. Hierdruch ist bedingt, daß die Körper auch durch eine vorgeschaltete Fördervorrichtung oder unregelmäßig von Hand aufgegeben werden können.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 ist am Ende jeder zylindrischen Walze 2 und 3 noch ein konvexer Abschnitt 7 bzw. 8 größeren Durchmessers vorgesehen, wobei Krümmungsradius und Länge dieser Abschnitte 7 bzw. 8 derart gewählt sind, daß beim Betrieb die Normalkraft zwischen den Gegenständen und den konvexen Abschnitten zwar positiv aber nicht wesentlich größer als Null ist. Hierdurch wird die Bahnkurve der zu einer Reihe geordneten und aus der Vorrichtung austretenden Körper beeinflußt, da sich ein Paramter, der die Bewegung der Körper beeinflußt — nämlich der Walzendurchmesser — ändert. Die dadurch erzielbare festgelegte Bahnkurve kann in Fällen von besonderem Vorteil sein, in denen die

ίο Gegenstände beispielsweise mit Hilfe fotoelektrischer Einrichtungen zum Sortieren geprüft werden sollen.

Im Falle der Ausführungsform nach F i g. 5 wurde

zwischen jeder Walze 2 bzw. 3 und dem zugehörigen konvexen Abschnitt 7, 8 größeren Durchmessers noch ein konkaver Abschnitt 9 bzw. 10 kleineren Durchmessers zwischengeschaitet. Da auch bei dieser Ausführungsform nach F i g. 5 der Walzendurchmesser verändert wird, erfolgt ebenfalls eine entsprechende Beeinflussung der Körper am Ende der durch die Walzen gebildeten Rinne.

Zum besseren Verständnis der in den F i g. 4 und 5 veranschaulichten Ausführungsformen werden im folgenden unter Bezugnahme auf F i g. 7 die Vorgänge und Kräfte näher erläutert, denen die Gegenstände beim Durchlaufen dieser Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterliegen. In F i g. 7 ist eine zweiteilige Bahnkurve 21, 22 veranschaulicht, die durch einen Gegenstand 1 mit einer unter Wirkung der Erdbschleunigung g nach unten gleitenden Masse m beim Durchlaufen einer deraitigen Vorrichtung beschrieben wird. Der erste Abschnitt 21 der Bahnkurve entspricht dem Gleiten in dem ersten durch die zylindrischen Abschnitte der Walzen 2 und 3 gebildeten Rinnenabschnitt nach unten. Der zweite Abschnitt 22 der Bahnkurve entspricht der Bewegung über die einen zweiten Rinnenabschnitt bildenden konvexen Abschnitte 7 bzw. 8. In der Zeichnung ist der zweite Abschnitt der Bahnkurve als Kreisbogen mit dem Radius r veranschaulicht, der Winkel der Bewegungsrichtung des Gegenstandes 1 zur Senkrechten mit « und die Gleitgeschwindigkeit des Gegenstandes 1 mit ν bezeichnet. Da nun die Normalkraft zwischen dem Körper und den konvexen Abschnitten 7 bzw. 8 nur Null wird, wenn die Größen die Bedingung der folgenden Gleichung ei füllen:

mg · sina + m ■ v²/r = 0,

ist auf diese Weise die gewünschte Austrittsgeschwindigkeit des Gegenstandes 1 und die Neigung der Walzen 2 und 3 zur Horizontalen gegeben, wobei der Krümmungsradius des zweiten Abschnittes 22 der Bahnkurve, der kreisförmig angenommen wird, sich leicht errechnen läßt. Dieser berechnete Krümmungsradius des zweiten Abschnittes 22 der Bahnkurve weist für den Austritt der Gegenstände 1 aus der Vorrichtung in einer bestimmten Bahnkurve ein Optimum auf und dient somit als Grundlage für Berechnung der optimalen Krümmung der konvexen Abschnitte 7 bzw. 8.

Zur Bestimmung der Länge der konvexen Abschnitte 7 bzw. 8 ist davon auszugehen, daß der Austritt in eine bestimmte Bahnkurve nur möglich ist, wenn die beschriebenen Bahnen, die durch alle Berührungsflächen der Gegenstände 1 beschrieben sind, durch die Berührung an der Austrittsseite mit den konvexen Abschnitten 7 bzw. 8 begrenzt sind. Bei der Bewegung entlang des Kreisbogens mit einem ge-

gebenen Mittelpunkt wechselt die Bewegungsrichtung eines Körpers gleichmäßig, woraus folgt, daß der Austritt auf einer bestimmten Bahnkurve bei Körpern mit einer relativ großen Ausdehnung in einer Richtung nur erreichbar ist, wenn die Länge der konvexen Abschnitte 7 bzw. 8 ausreicht, um diesen gleichmäßigen Richtungswechsel unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit der Gegenstände und ihres Massenträgheitsmomentes um den gegebenen Mittelpunkt zu gewährleisten.

Die in den Fi g. 4 und 5 veranschaulichten Ausführungsformen genügen diesen Bedingungen, wobei die in der Ausführungsform gemäß F i g. 5 den konvexen Abschnitten 7, 8 vorgeschalteten konkaven Abschnitte 9 bzw. 10 den Zweck haben, den zuvor erwähnten Anforderungen an die Länge Rechnung zu tragen, da durch diese Ausbildung eine Verlängerung des Endabschnittes unter Beibehaltung des errechneten optimalen Krümmungsradius möglich ist.

In F i g. 6 ist eine ausgewählte Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. Auf einem Gestell 16 ist die eigentliche Vorrichtung angeordnet. Diese besteht ausdie Rinne bildenden drehangetriebenen Walzen 2 und 12 und 3 und 13. Zwischen dem Walzenpaar 12, 13 und dem Walzenpaar 2, 3 ist ein Teil 17 vorgesehen, dessen zu der durch die Walzenpaare gebildeten Rinne gerichtete untere Kante von den die Rinne begrenzenden Oberflächen der Walzen soweit entfernt ist, daß die zylindrischen Körper unter ihr frei durchtreten können. Die Aufgabe erfolgt auf die Walzen 12 und 13 über den Behälter 11. Am Ende der Walzen 2 und 3 sind wiederum konvexe Abschnitte 7 und 8 größeren Durchmessers angeordnet. Die Körper treten in einer einzigen Reihe aus der Vorrichtung aus und in einen weiteren Förderer 14 und 15 ein. Das Teil 17 hält die aufgegebenen Körper zurück und sorgt so für eine gute Verteilung und Zuführung derselben.

Wenn es bei bestimmten zu fördernden Gegenständen erwünscht ist, die Reaktionskraft zwischen diesen und den Walzen zu erhöhen, werden eine oder mehrere Ketten in die Rinne hineingehängt, so daß sie zur Erhöhung der Reaktionskraft auf den Gegenständen aufliegen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Bilden einer einzigen Reihe von Gegenständen mit einer geneigten, durch zwei gegenläufig umlaufende Walzen gebildeten Rinne, in die am oberen Ende die Gegenstände übereinanderliegend aufgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen den Walzen (2, 3) und der Walzendurchmesser so in bezug auf die mittlere Größe der Gegenstände (1) abgestimmt sind, daß im oberen Bereich der Rinne von den übereinanderliegenden Gegenständen mindestens die drei untersten in einem Rinnenquerschnitt in unterschiedlicher Höhe über dem Walzspalt liegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oben gelegenen Enden der Walzen (2,3) weiter voneinander entfernt sind, als die unteren Enden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ein Teil (17) zum Zurückhalten der aufgegebenen Gegenstände (1), dessen zur Rinne gerichtete untere Kante von den die Rinne begrenzenden Oberflächen so weit entfernt ist, daß die Gegenstände unter ihr frei durchtreten können.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Ketten, die in die Rinne hineinhängen und auf den Gegenständen (1) aufliegen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Walze (2, 3) an ihrem tiefer gelegenen Ende einen konvexen Abschnitt (7, 8) größeren Durchmessers aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem konvexen Abschnitt (7, 8) größeren Durchmessers und der dazugehörigen Walze (2, 3) ein konkaver Abschnitt (9,10) ausgebildet ist, dessen Durchmesser geringer ist als derjenige der Walze.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen