21. August 2018

Schwingförderer und die Wurfkennziffer

Schwingförderer gehören allgemein zu den Schwingungsmaschinen, zu denen auch die Siebmaschinen gezählt werden. Mittels einer regelbaren Vibration transportieren sie Schüttgüter aller Art. Das Fördergut kann von staubförmigen bis zu sehr groben Materialien wie Geröll reichen. Dies begünstigt einen breiten Anwendungsbereich, genauso, wie ihre dafür nötige Robustheit und der materialbedingt sowie beim Drehmomentmotor antriebsbedingt geringe Wartungsaufwand, wobei der Schwingankerantrieb nicht ganz so robust ist, dieser wird aber mehr zum Sortieren und Ausrichten verwendet. Darüber hinaus verfügen Schwingförderer über eine sehr hohe vertikale Belastbarkeit, die lediglich von der Aufhängungskonstruktion abhängt.

Schwingförderer: Funktionsweise und die Wurfkennziffer

Schwingförderer bewegen sich in Transportrichtung schräg nach oben und zurück; dabei wird das Schüttgut oder andere Materialen angehoben und in die gewünschte Richtung geschoben, während beim Rücklauf das Gut durch die Massenträgheit und geringere Reibung stehenbleibt. Bei der nächsten Vorwärtsbewegung wird es wieder ein Stück weiter nach vorne transportiert. Die Anhebung hängt dabei von der Wurfkennziffer ab; je nach Material handelt es sich allerdings nicht um einen Wurf im eigentlichen Sinn, da die Rücklaufbewegung (zurück + nach unten) des Schwingförderers dazu führt, aufgrund der Massenträgheit und der geringeren Reibung durch die Abwärtsbewegung, dass das Schüttgut am letzten Punkt der Bewegung quasi in der Luft stehenbleibt, während die Förderfläche darunter sich wieder zurück bewegt.

Die vertikale Beschleunigung im Maximum des Gegenstandes im Verhältnis zur Fallbeschleunigung der Erde wird durch die Wurfkennziffer ausgedrückt. Ist diese kleiner oder gleich eins, dann herrscht reiner Schüttelbetrieb ohne jegliche Richtungsbewegung; üblich sind Wurfkennziffern zwischen eins und drei. Von der Wurfkennziffer hängt auch die Wurfhöhe, die mittlere Förderleistung und die Fördergeschwindigkeit ab; letztere wird durch die Schwingungsfrequenz des Förderers und die Amplitudenweite bestimmt, die wiederum bei der Schwingung den Abstand zwischen Minimum und Maximum beschreibt, weshalb hier auch der Begriff Schwingungsbreite gebräuchlich ist.

Vorteile des Schwingförderers

  • Funktioniert auch unter sehr hohem Materialdruck
  • Verschleiß- und wartungsarm
  • Relativ unempfindlich gegenüber Stauungen beziehungsweise Verstopfungen des Förderwegs (sie können sich selbst wieder freiarbeiten)

Aufbau eines Schwingförderers

In der Regel bestehen Schwingförderer aus Förderrinne/Förderrohr, dem Antriebsteil und einer elastischen Aufhängung. Bis auf die Aufhängung müssen alle Teile sehr biege- und verwindungsfest konstruiert sein, damit die Schwingungen gleichmäßig auf das ganze System übertragen werden können; was auch Ermüdungsbrüche an den Stellen verhindert, die wesentlich mehr beansprucht werden (beispielsweise Übergabepunkte). Viele Rippen- und Knotenbleche unterstützen oftmals diese Bauweise, während dagegen die Gleitflächen aus Verschleißblechen bestehen können, die leicht auszutauschen sind. Die Elastizität der Aufhängung wird durch entsprechend gelagerte Stahlseile beziehungsweise -stäbe, Federn oder Gummipolster erreicht.

Unwuchtantrieb und Magnetantrieb

Angetrieben werden Schwingförderer in der Regel von Unwuchtmotoren oder von einem Magnetantrieb (auch Schwingankerantrieb). Bei den Unwuchtmotoren sind immer zwei gegenläufige Antriebe erforderlich, damit die lineare Schwingung entstehen kann. Dagegen ist beim Magnetantrieb nur ein Antrieb erforderlich, bei dem ein federnd gelagerter Anker in Schwingung versetzt wird. Die einzelnen Schwingungen werden in der Folge an den Förderer übertragen. Sogenannte Magnetschwingförderer können aus schwingungstechnischen Gründen über eine maximale Länge von 2,5 Meter verfügen. Und da sie ein Leistungsspektrum von 0-100 Prozent besitzen, stufenlos reguliert werden können und ein Nachlaufen des Materials ausgeschlossen ist, eignen sie sich insbesondere für die Dosier- und Regelbereiche eines Förderwegs. Dagegen werden sogenannte Unwuchtschwingförderer, deren ebenso stufenlose Regelung zwischen 30 Prozent und 100 Prozent liegt, in erster Linie dort eingesetzt werden, wo lediglich der reine Weitertransport gefragt ist.

Vibrationswendelförderer

Zu den Schwingförderern gehören auch die Wendelförderer, genauer Vibrationswendelförderer. Sie können Schüttgut auch vertikal transportieren. Wenn Schüttgut (auch Werkstücke und industrielle Kleinteile) lagerichtig sortiert werden muss, dann kommen oft Vibrationswendelförderer zum Einsatz und bilden eine Komponente des Zuführsystems. Hierbei werden die Kleinteile auf einer kreisförmigen Wendel per elektromagnetischem Antrieb nach oben befördert und mittels Ordnungseinrichtungen, wie Sortierungen und Schikanen, lagerichtig ausgerichtet und dann weitergeführt. Diese Vibrationswendelförderer sind auch unter anderen Begriffen bekannt wie beispielsweise Rundförderer, Teileförderer, Emse, Rütteltopf oder allgemein als Wendelförderer oder Schwingförderer.

Schwingfördertechnik und Vibrationsfördertechnik

Obwohl der Begriff Schwingfördertechnik öfter benutzt wird, wäre oftmals Vibrationstechnik die korrekte Bezeichnung. Hierzu Thomas Risch von http://www.vibrationsfoerdertechnik.de/:
„Eine Schwingung entsteht aufgrund der Gleichgewichtsstörung eines Systems und ist die Reaktion eines oszillierenden Kräftegleichgewichts. Unter Vibration versteht man hingegen allgemeiner eine periodische Bewegung, die ungeachtet der Ursache ihres Entstehens beobachtet werden kann. D.h. eine Vibration kann auch als resultierende Bewegung durch einen Mechanismus hervorgerufen werden, wobei man üblicherweise in der Technik nur von Schwingungen spricht, wenn diese Bewegungen bedingt durch elastische Elemente bestimmter Steifigkeit verursacht werden.
Es existieren jedoch zahlreiche technische Ausführungen von Vibrationsförderern, die als Mechanismen ausgeprägt sind und sich damit primär mit den mechanischen Gesetzen der Kinematik und nicht denen der Dynamik beschreiben lassen (z.B. Schubkurbelantriebe bei Vibrationsförderern).“

Schwingförderer in der Intralogistik

Schwing- und Wendelförderer sind Komponenten eines Zuführsystems, die das automatische Zuführen von Schüttgut und Kleinteilen zu nachfolgenden Arbeitsplätzen und Stationen ermöglichen. Dabei wird das Fördergut transportiert, vereinzelt oder portioniert und gegebenenfalls ausgerichtet. Nachgelagerte Stationen können sein: Verpackungsmaschinen, Kontrollstationen, Waagen oder Montageanlagen. In der Regel ist der Schwingförderer unter einem Nachfüllbunker positioniert, was einen laufenden Betrieb auch zwischen den Nachfüllvorgängen gewährleistet. Schwingförderer beziehungsweise die Fördertöpfe und die zugehörigen Förderrinnen sind entsprechend ihrer Anwendung aus unterschiedlichem Material gefertigt, wie beispielsweise Edelstahl, Weichstahl oder Polyamid; ebenso hängt ihre Beschichtung vom Einsatzzweck ab. So ist eine absolut hygienische, reinigungsfreundliche und umweltverträgliche Förderung unabdingbar im Bereich der Pharma- und Nahrungsmittelindustrie. Das Schüttgut muss bei der Förderung schonend behandelt werden, gerade wenn bei logistischen Prozessen zwischen Produktion und Verpackung große Förderleistungen und -längen zu bewältigen sind. Die Materialströme werden dabei gezielt auf verschiedene Verpackungslinien verteilt, wofür beliebig anzuordnende Abzweigmöglichkeiten (Schieber, Klappen, Weichen) implementiert, unter Umständen auch flexibel änderbar sind. Die Produktion, Mischung, Portionierung und Verpackung von Müsli und Frühstücksflocken mit der großen Anzahl an einzelnen Zutaten, Mischungsverhältnissen und Verpackungsgrößen bringt diese Komplexität anschaulich zum Ausdruck.

Zusammenfassung
Schwingförderer ist der Oberbegriff für Maschinen, die durch eine regelbare Vibration Förder- und Schüttgut transportieren. Die von einem Unwucht- oder Magnetantrieb ausgelöste Vibration/Schwingung befähigt die Anlage zum Austragen des Förderguts aus Silos/Bunkern woraufhin Förderbänder oder andere Komponenten der Förderstraße beschickt werden.

Weitere Informationen zum Thema Förderer finden Sie unter der Schneckenförderer / Spiralförderer für Schüttgut.

Bilder: Gisbert Glökler / CC-by-sa 2.0/de

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