АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЗАГРУЗКА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН

Редактор 7. С. Грачева

Переплет художника Р. А. Казакова

Художественный редактор С. Н. Голубев

Технический редактор О. В. Куперман

Корректоры Л. Л. Георгиевская, А. П. Озерова

ИБ № 5691

Сдано в набор 15.05.89. Подписано в печать II. 12.89. Т-08268. Формат GOxOOVie* Бумага офсетная № 2. Гарнитура литературная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 25,0. Усл. кр.-отт. 25,0. Уч.-изд. л. 30,89. Тираж 12 800 экз. Заказ 774. Цена 1 р. 90 к.

Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Машиностроение», 107076, Москва, Стромынский пер., 4.

Типография № 6 ордена Трудового Красного Знамени издательства «Машиностроение» при Государственном комитете СССР по печати. 193144, Ленинград, ул» Моисеенко, 10

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие 5

Принятые обозначения 6

Глава 1, Общие сведения о системах автоматической загрузки (Я. С. Бляхеров, И. А. Усенко) 7

Автоматическая загрузка в современной технике . . . .7

Классификация систем авто

матической загрузки (САЗ) 13

Тенденции и перспективы развития механизации и ав

томатизации загрузки . . . 13 Глава 2. Устройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листов (Ю. Л. Маткин, В. С. Шаршов) . . . 17 1. Подготовка материала к по

даче 17

Валковые подачи19

Клещевые и ролико-клино

вые подачи32

Подачи прутков иполос..53

Устройства автоматизиро

ванной подачи листов...56

Глава 3. Питатели штучных предметов обработки (А. Ю. Махлин, Г. М. Варьяш, А. А. Ива

нов) 58

Типы и структура питателей 58

Револьверные питатели . . 63

Шиберные питатели .... 68

Грейферные питатели . . . 77

Комбинированные питатели 80

Промышленные роботы . . . 81

Глава 4. Устройства накопления и отделения предметов обработки (Я. С. Бляхеров, Ю. Л. Маткин, А. Ю. Махлин, В. А. По

ляков) 87

Лотки-магазины87

Механизмы поштучной выдачи 109

Глава 5. Сменные устройства накопления (А. А. Иванов, Ю. Л. Маткин). . . .

Групповая загрузка и кассе- тирование

Виды кассет и методы их использования

Глава 6. Бункерные загрузочные устройства (БЗУ) (Я. С. Бляхеров) . . . .

Принцип работы БЗУ и функциональные действия в них

Классификация БЗУ и функциональных действий в них

БЗУ с механическим приводом Глава 7, Вибрационные загрузочные устройства (ВЗУ) (Я. А, Усенко, Ю. Л. Маткин, И. С. Бляхеров, В. А. Поляков)

Классификация и структура ВЗУ

Бункерные ВЗУ

Чаши ВЗУ

Межоперационные и операционные накопительные устройства

Лотковые ВЗУ

Принцип вибротранспортирования предметов обработки

Расчет и проектирование ВЗУ

ВЗУ модульного построения

Вибророторные загрузочные устройства

Глава 8. Роторные системы автоматической загрузки (САЗ) (Г. В. Комаров, В. В. Прейс)

Структура, классификация и области применения роторных САЗ

44

4

4

Оглавление

Конструкции основных функциональных устройств роторных САЗ269

Типовые компоновочные ре

шения роторных САЗ . . . 286

Проектирование роторных БЗУ с индивидуальными захватывающими органами 297

Глава 9. Ориентирование в бун

керных загрузочных устройствах (БЗУ) (В. А. Поляков^ 317

Структура ориентирующего устройства и положение предметов обработки на вибродорожке 317

Ключи ориентации и типы ориентирующих устройств 325

Структурный синтез ориентирующих устройств . * . . 333

Ориентирование в механических БЗУ344

Бесконтактное манипулирование миниатюрными предметами обработки (А. А. Иванов) 351

Глава 10, Применение систем автоматической загрузки (Г. М. Варьяш, И. А. Клусов, Ю. Л. Маткин, В. В. Прейс, Б. И. Черпаков) 359

Автоматизация загрузки станков 359

Автоматизация загрузки робототехнических комплексов иГПС376

Автоматизация загрузки роторных и роторно-конвейерных линий388

Список литературы396

Предметный указатель398

ПРЕДИСЛОВИЕ

Коллектив авторов, созданный по инициативе Комитета правления СНИО СССР по автоматизации и механизации производственных процессов, обобщил в данном справочнике производственный опыт проектирования, исследования и эксплуатации различных конструкций автоматических загрузочных устройств, технологических машин и оборудования.

В СССР справочник по автоматической загрузке технологических машин создан впервые и не имеет аналогов в мировой практике.

Справочник состоит из десяти глав* Кроме общих и проблемных вопросов автоматизации загрузки технологических машин, в нем последовательно рассматриваются вопросы автоматизации оборудования заготовительных производств (подачи полос, лент, прутков, листов), загрузка машин с помощью механических и вибрационных бункерных устройств, подача штучных заготовок в автоматические роторные и роторно-конвейерные линии, автоматическое ориентирование деталей в лотках и питателях, использование средств автоматической загрузки в различных отраслях народного хозяйства. Таким образом, в справочнике содержится цикл сведений по теории, проектированию и эксплуатации автоматических загрузочных устройств технологического оборудования.

В справочнике комплексно рассмотрены схемы и конструкции автоматических загрузочных устройств с выделением узлов и элементов по классам, группам, разрядам в зависимости от общих признаков. В качестве определяющих признаков выбраны конструктивные элементы, принцип действия устройства, технологическое назначение, вид движения подаваемого в машину материала, заготовок и т. п. Такой комплексный подход

к рассмотрению автоматических загрузочных устройств позволяет дать им оценку с технологической и конструктивной точек зрения, установить единую терминологию, индексацию и обозначения, провести унификацию узлов, деталей, основных и присоединительных размеров автоматических загрузочных устройств.

Справочник дает возможность изучить принципы автоматической загрузки технологического оборудования и позволяет конструкторам правильно ориентироваться в вопросах выбора конструкций автоматических загрузочных устройств.

При создании настоящего справочника авторами использовался опыт преподавания курса «Автоматизация производства» в Тульском и Горьковском политехнических институтах, а также конструкторские разработки, выполненные в СКВ автоматических линий, ЭНИМСе, ЭНИКМАШе, в научно-исследовательских лабораториях отраслевых НИИ и вузов.

Материалы справочника будут полезны инженерно-техническим работникам, сотрудникам НИИ, КБ, отделов механизации и автоматизации объединений и предприятий, занятых проектированием, исследованием и эксплуатацией автоматического оборудования технологического назначения, а также студентам вузов.

Заместитель председателя Комитета правления СНИО СССР по автоматизации и механизации производственных процессов, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, д-р техн, наук проф. И. А. Клусов

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

АР Л — автоматическая роторная линия;

АРКЛ — автоматическая роторноконвейерная линия;

БЗУ — бункерное загрузочное устройство;

В В — вибрационный возбудитель;

ВЗУ — вибрационное загрузочное устройство;

ВП — вспомогательный переход;

ГПС — гибкая производственная система;

ЗУ — захватное устройство;

МПВ — механизм поштучной выдачи;

ОУ — ориентирующее устройство;

ПО — предмет обработки;

ПР — промышленный робот;

РП — рабочая позиция;

РТК — робототехнический комплекс

РХ — рабочий ход;

САЗ — система автоматической загрузки;

СТ — средства труда;

СУ — система управления;

ТМ — технологическая машина;

ТО — технологическая операция;

ТП — технологический переход;

УС — упругая система;

XX — холостой ход.

ГЛАВА 1.ГЛАВА 1.

ГЛАВА 1.

ГЛАВА 1.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЗАГРУЗКИ

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЗАГРУЗКА В СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКЕ

Для получения какой-либо продукции необходимы три компонента: поток материалов, поток энергии и поток информации* Под потоком материалов понимают совокупность двух подпотоков. Первый представляет собой предметы обработки. Второй подпоток включает в себя инструмент, обрабатывающие среды, контрольные органы и другие средства воздействия на предметы обработки (ПО). Для взаимодействий первых двух подпотоков необходим поток энергии. Сведения о материальных подпотоках, законы их взаимодействия, своевременные командные сигналы, сведения о полученном результате и другие условия и правила составляют информационный поток. Эти три потока функционируют во взаимной связи как единое целое, обусловливая не только взаимную связь, но и взаимное развитие.

В соответствии с ГОСТ 3.1109—82 под технологической операцией понимается законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте.

Законченность технологической операции состоит в том, что после ее выполнения либо изменяются размеры предмета обработки, его качественные характеристики (твердость, прочность, характер покрытия, шероховатость поверхности), координаты расположения в пространстве (транспортирования), комплектность (сборка, разборка, упаковка), либо определяются свойства предмета обработки (контроль, измерение, испытания и т. п.).

Хотя различные технологические операции отличаются друг от друга по физическим принципам, положенным в их основу и достигаемым в про

цессе выполнения целям, вместе с тем все они имеют много общего. Так, любая технологическая операция выполняется при наличии предметов обработки и средств воздействия на них, которые будем называть средствами труда.

Предметы обработки и средства труда взаимодействуют друг с другом на рабочей позиции, в результате чего первые приобретают новые свойства, качества, информацию.

Технологический переход (рис. 1, а) может выполняться как вручную, так и с использованием механизмов—преобразователей движения и машин— преобразователей энергии. В последнем случае говорят о технологическом оснащении технологического перехода, а сами средства именуют технологическим оборудованием (технологической машиной). К технологической мащине должны быть подведены энергия и информация, необходимая, прежде всего, для ее своевременного включения (выключения) и оценки ее работоспособности.

В технологических процессах технологический переход через некоторое время должен быть повторен, для чего, в общем случае, на рабочую позицию необходимо доставить т потоков необработанных и убрать п потоков обработанных предметов обработки, доставить и удалить с рабочей позиции соответственно к и I потоков средств труда. Для функционирования этих потоков предметов обработки и средств труда необходимо выполнить определенные действия, каждое из которых именуется вспомогательным переходом — законченной частью технологической операции, состоящей из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предмета обработки, но необходимы для выполнения технологического перехода.

К вспомогательным переходам можно отнести такие действия с предметами обработки и средствами труда: подачу на рабочую позицию, закрепление, удаление и т. п.

Можно выделить следующие типовые вспомогательные переходы:

загрузку — перевод предмета обработки (средств труда) из хаотического положения в пространстве в требуемое;

питание — доставку предмета обработки (средств труда) в требуемом положении на рабочую позицию;

фиксацию — наложение на предмет обработки (средство труда) удерживающих связей в соответствии с требованиями технологического перехода (закрепление обрабатываемого предмета обработки в патроне, фиксация вытягиваемого предмета обработки на матрице и т. п.);

расфиксацию — снятие удерживающих связей с предмета обработки (средств труда), наложенных до технологического перехода или возникших при его выполнении (раскрепление обработанного предмета обработки из патрона, выталкивание предмета обработки из полости штампа и т. п.);

удаление предмета обработки (средств труда) с рабочей позиции. Графически вспомогательные переходы вместе с технологическими показаны на структурной модели технологической операции (рис. 1, б).

Каждый вспомогательный переход, так же как и технологический, может выполняться вручную или с использованием механизмов и машин — средств автоматизации и механизации. Технологический и вспомогательный переходы выполняются в определен

ной последовательности с помощью технических средств, составляющих систему управления,

Технологические операции отличаются не только различными технологическими переходами, но и количеством вспомогательных переходов и их содержанием, так как выполняются с различными предметами обработки и средствами труда.

Хотя типовых вспомогательных переходов всего пять, конструктивные варианты средств механизации и автоматизации многообразны, особенно для действий с предметами обработки, так как последние отличаются габаритами, геометрической формой, особенностью свойств и многими другими характеристиками. Разнообразие средств механизации и автоматизации обусловлено также видом оборудования и типом производства. На рис. 2 приведены типовые схемы автоматизированной загрузки технологических 1 машин разных типов.

При обработке штучных предметов (рис. 2, а) на кузнечно-прессовом оборудовании применяют питатели /, выполняющие непосредственную доставку на рабочую позицию, механизмы поштучной выдачи 2, отделяющие один или несколько предметов обработки от общего потока, лотки-магазины 3, в которых предметы обработки накапливаются и транспортируются и питателю, и бункерные загрузочные устройства 4, обеспечивающие захват из общей массы, ориентирование и выдачу предметов обработки в лоток- магазин. Такая структура средств механизации и автоматизации вспомогательных переходов загрузки и питания встречается не только при ие-

IГл1

IIDa

<0

5)

Рис. L Структурные модели технологического перехода (а) и технологической операции (б)

в)

Рис, 2. Схемы автоматизированной загрузки технологических машин разного типа штучными предметами обработки:

а «-=• кузнечно-прессовое оборудование; б «■ металлорежущие станки; в автоматические роторные линии; е *— станки с ЧПУ

пользовании кузнечно-прессовый машин, но и технологического оборудования других типов и для других технологических операций, если программа выпуска предметов обработки сравнительно велика или не сложно заменить или переналадить бункерное загрузочное устройство при переходе на изготовление нового предмета обработки.

Если же программа выпуска незначительна и сменяемость продукции частая или время цикла между подачей двух последующих предметов обработки велико (десятки секунд или минуты), то отпадает необходимость в бункерных загрузочных устройствах. Предметы обработки тогда накапливаются в лотке-магазине или кассете—сменном лотке (рис. 2, б). Так, при обработке на металлорежущих станках, когда время обработки велико, загрузка и доставка предметов обработки 4 на рабочую позицию в цангу 6 обеспечивается питателем 3 с откидывающейся губкой 5 из лотка- магазина У, оснащенного механизмом поштучной выдачи 2, приводимого в действие также питателем. Предметы обработки в лоток могут загружаться, например, с помощью робота или с помощью транспортного органа, доставляющего предметы обработки с предыдущего технологического оборудования. Перспективно для смены кассет использовать роботы.

Создание запасов предметов обработки перед технологической операцией оправданно, если производительность технологического оборудования достаточно велика или когда продукция выпускается в больших количествах. Зачастую же запасы являются средством «компенсации» организационных недоработок.

Если же организовать технологический процесс ритмично, то отпадает необходимость в бункерных загрузочных устройствах, лотках-магазинах и механизмах поштучной выдачи. Именно так удается организовать технологический процесс на базе автоматических роторных или ротор но-конвейерных линий, в которых загрузка и питание между двумя последующими нетранспортными операциями осуществляется непосредственно питате

лем, функции которого выполняют рабочие органы транспортных роторов (рис. 2, в). Такой способ организации технологического процесса сокращает объем незавершенного производства и время нахождения исходного предмета обработки в производстве до превращения его в готовое изделие.

Современные тенденции, связанные с использованием оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), наложили отпечаток и на автоматизированную загрузку такого оборудования. На станке с ЧПУ фактически над одним предметом обработки выполняется сумма технологических операций. При этом над предметом обработки вспомогательные переходы загрузки и питания выполняются один раз: перед закреплением на рабочей позиции. По мере выполнения над этим предметом обработки различных технологических операций выполняются многочисленные вспомогательные переходы с инструментами.

Различные инструменты такого станка закреплены в одинаковых оправках, манипуляции с ними становятся однотипными и автоматизируются гораздо легче, нежели манипуляции с различными по форме и размерам предметами обработки. Так как длительность обработки на станке с ЧПУ велика, то загрузку предметами обработки необходимо выполнять гораздо реже.

В этих случаях для загрузки и питания могут быть эффективно использованы роботы (рис. 2, а). Для обслуживания трех станков (обрабатывающего центра У, токарных станков 2 и 3) используется робот 7, перемещающийся по направляющим 4. Предметы обработки для хранения или накопления помещаются на столы 5 и 6, из которых последний имеет возможность поворачиваться.

В различных отраслях промышленности широко перерабатывают не только штучные предметы обработки, но и непрерывные: полосы, прутки, штанги, листы, проволоку, ленты и т. п. Загрузка таких предметов обработки имеет свою специфику, так как требуемое для подачи на рабочую позицию положение им не нужно придавать перед каждым технологическим

переходом. На рис. 3 представлены схемы загрузки лент (рис. 3. а), полос (рис. 3, б) и прутков (рис. 3, в) в технологические машины.

На автоматизированном участке (рис. 3, а) осуществляется операция вырубки из широкополосной ленты, которая разматывается с рулонницы 1 устройством 2 и правится в устройстве 3. Лента на рабочую позицию пресса 4 подается толкающей 5 и тянущей 6 каретками подачи до регулируемого упора 7. Так как пресс работает периодически, а размотка и правка выполняется непрерывно, то предусмотрена компенсационная петля 9, спускающаяся в специальный петлевой накопитель 8, который выполняет функции, аналогичные тем, что и лоток-магазин при загрузке штучных предметов обработки.

На рис. 3, б изображена схема по- лосоподавателя с резиновыми присосками.

При подаче воздуха в левую полость пневмоцилиндра 9 шток 10 с поршнем перемещается вправо. Рычаги 3, поворачиваясь вокруг оси, опускают планку 8 с присосками на стопу полос 7. Верхняя полоса захватывается. Упор 2 служит для исключения подъема двух или нескольких полос. При обратном ходе штока рычаги 3, поворачиваясь, поднимают планку 8 вместе с полосой. При дальнейшем повороте рычагов их короткое плечо упирается в неподвижный упор 5, укрепленный на салазках 4. Дальше шток 10 при ходе влево перемещает весь механизм с полосой к валковой подаче У. Пружина 6 служит для предотвращения продольной подачи полосы до ее полного подъема и возврата механизма в исходное положение. Полосоподава- тели с пневматическими присосками оснащены вакуум-насосом и трубопроводами. В момент захвата полосы в присосках создается вакуум, удерживающий полосу при подъеме.

Автоматизированные стеллажи используют для автоматизации процесса работы из сортового проката, применяемого в качестве непрерывного материала при резке заготовок на ножницах и др.

На рис. 3, в показана конструкция полуавтоматического стеллажа, со

стоящего ив основания 5, на которое краном устанавливается связка штанг сортового проката. Несколько штанг укладывается на наклонные направляющие 4, заканчивающиеся подвижными захватами 3. Эти захваты приводятся в движение пневматическими цилиндрами 2, управляемыми от распределительного клапана 1. Сжатый воздух для включения цилиндров 2 подается по стрелке А.

Включение захватов 3 обеспечивает конечный выключатель 7, который срабатывает в тот момент, когда штанга, находящаяся на роликах, будет полностью израсходована. В этом случае захваты 3 поднимают крайнюю штангу, находящуюся на направляющих 4» и сбрасывают ее на ролики 10. В это время прижимной ролик 6 приподнят. После опускания штанги на ролики 10 рольганга подается сжатый воздух (стрелка Б) в пневматический цилиндр 9 и ролик 6 прижимает штангу к первому приводному ролику рольганга, обеспечивая перемещение штанги в рабочую зону пресса. Привод рольганга осуществляется от электродвигателя 8 через червячный редуктор и цепную передачу.

Из приведенных примеров следует, что вид материала существенно влияет на состав устройств, из которых компонуется система автоматизированной загрузки, и их конструктивную сложность.

Так как для современного производства характерна частая сменяемость выпускаемой продукции, то проектанты средств технологического оснащения должны использовать наиболее универсальные схемы автоматизированной загрузки. Наиболее предпочтительны непрерывные материалы, так как устройства для них можно легко переналаживать на новые размеры подаваемого материала. Однако из непрерывных материалов в лучшем случае удается получить лишь готовый предмет обработки, подвергающийся далее механической обработке, направляемый для нанесения различных покрытий, на сборку и т. д. К сожалению, не всегда удается организовать технологический процесс с длительным сохранением положения предмета обработки, как это достигается

в автоматические роторных линиях. Загрузка штучных предметов обработки менее универсальна, нежели загрузка непрерывных материалов, из-за большого разнообразия штучных предметов обработки по размерам, конфи

гурации, физическим и другим свойствам. Чем сложнее форма предмета обработки или требования к нему предъявляемые, тем сложнее устройства автоматической загрузки.

Рис. 3. Схемы автоматизированной загрузки технологических

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЗАГРУЗКИ (САЗ)

Разнообразие предметов обработки, технологически» операций и машин привело к созданию большого числа САЗ. Согласно классификации САЗ (рис. 4) можно выделить пять иерархически» уровней по следующим признакам:

степени подвижности САЗ в пространстве;

непрерывности подаваемого ПО;

разновидности подаваемого ПО;

способу накопления ПО;

основным функциональным узлам САЗ.

Наиболее распространены стационарные САЗ (см. рис. 2, 3). С появлением автоматически» роторныя и роторноконвейерных линий потребовалось создание САЗ с большой производительностью (800 шт. в минуту и более), так как при скорости вращения роторов 50—60 м/мин затрудняется передача ПО из стационарно установленного питателя во вращающийся транспортный ротор. Простои линий вследствие ненадежной работы механизмов загрузки могут достигать 10—15 % общего времени работы оборудования. В этом случае применяют более совершенные и надежные САЗ, в ко

торых все необходимые устройства для загрузки ПО в транспортную цепь расположены в самом роторе и вращаются вместе с ним. Такие САЗ будем именовать нестационарными. По сравнению со стационарными такие САЗ более производительны, удобно компонуются в линии. Примером таки» устройств является за- грузочно-питающий ротор (см. рис. 32, гл. 8).

На втором уровне выделены САЗ для непрерывны» и дискретны» ПО.

Как уже отмечалось, под дискретными ПО будем понимать такие, которые изменяют свойства при выполнении одного технологического перехода (например, вырубка кузовной детали из листа, сварка трубы из полосы, гибка несущего элемента конструкции из прутка и т. п.). Из непрерывных ПО в течение нескольки» технологически» переходов изготовляют несколько однотипны» деталей (например, вырубка из широкорулонной ленты нескольких одинаковых кузовных деталей, изготовление болтов из проволоки, вырубка роторных пластин из полосовой трансформаторной стали, получение из прутка на ковочных вальцах заготовок для • горячей штамповки и т. п.). САЗ для непрерывных или дискретных ПО могут отличаться по составу устройств

машин предметами обработки непрерывного типа

Рис. 4. Классификация САЗ и составляющих устройств

главное отличие состоит в характере связи с технологической машиной (ТМ): все узлы САЗ для дискретных ПО функционируют строго в соответствии с циклограммой ТМ, в то время как в САЗ для непрерывных ПО цикловым устройством является лишь подача. Управление всеми остальными узлами синхронизируется во времени, но не с каждым циклом ТМ.

На третьем уровне иерархической системы выделены САЗ, манипулирующие следующими ПО: лентой, проволокой, полосой, прутком, листом и штучными ПО.

Рассмотрим четвертый иерархический уровень. Как уже отмечалось, наиболее перспективной является такая организация технологического процесса, когда межоперационные накопления отсутствуют или минимальны [например, автоматическая роторная линия (АРЛ) и автоматическая роторноконвейерная линия (АРКЛ)], что возможно лишь при дискретных ПО. В этом случае конструируют поштучные САЗ. Однако в реальных условиях вследствие неритмичности и недостаточной организованности производства, из-за различной производительности расположенных рядом ТМ, их случайных остановок и других факторов накопление ПО достаточно широко распространено. При обработке непрерывных ПО накопление естественно, так как сам ПО является «емкостью» для многих предметов, полученных после выполнения технологических переходов. Кроме того, могут накапливаться и рулоны, полосы, листы, прутки в соответствующих механизмах.

САЗ с накоплением штучных ПО делят на бункерные, магазинные и кассетные.

Общим для всех САЗ, согласно пятому уровню, иерархии, является наличие системы управления и устройств для подачи на рабочую позицию: подачи для непрерывных ПО, питателей (полосоподавателей, листоуклад- чиков и т. п.) для штучных ПО. Как подачи, так и питатели являются цикловыми механизмами по отношению к ТМ.

Набор остальных устройств разнообразен, но среди них можно выде

лить типовые:

для подготовки непрерывных материалов;

лотки-магазины—кассеты;

механизмы поштучной выдачи;

бункерные загрузочные устройства различных типов с необходимыми ориентирующими устройствами.

Набор этих устройств и определил структуру справочника.

3. ТЕНДЕНЦИИ

И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МЕХАНИЗАЦИИ

И АВТОМАТИЗАЦИИ ЗАГРУЗКИ

Одним из главных требований к системе механизации и автоматизации загрузки оборудования становится гибкость, т. е. способность средств механизации и автоматизации быть используемыми для различных, часто сменяемых ПО.

Разработка и внедрение комплексноавтоматизированных систем (КАС), включающих оборудование с ЧПУ, обеспечивает возможность гибкой автоматизации производства семейства технологически сходных ПО. Гибкая технологическая система (ГТС) должна позволять автоматизировать весь процесс производства, в том числе загрузку.

Механизация и автоматизация загрузки штучных ПО в ГТС представляет собой сложную проблему в связи с большим разнообразием ПО. Можно сформулировать некоторые тенденции и перспективы развития проблемы загрузки штучных ПО.

При разработке технологического процесса и создании оборудования необходимо добиваться сохранения ориентированного положения заготовки от операции (стапелирование, кассе- тирование, применение револьверных, грейферных питателей при многопозиционной штамповке, автоматических роторных линий в штамповочном производстве, где ПО от позиции к позиции обработки передаются в ориентированном положении).

Так, применение кассетной загрузки в производстве кернов катодов электронной техники позволило резко повысить качество продукции и произ-

водительность производства, существенно уменьшить число рабочих, устранив малопроизводительный ручной труд. В производстве химических источников тока может быть перспективна кассетная загрузка, так как необходимо постоянно соблюдать полярность элементов, и даже в процессе межоперационного транспортирования элементы не должны терять ориентацию в пространстве.

Кассетная и магазинная загрузка целесообразны для крупногабаритных ПО, так как, во-первых, производительность технологического оборудования обычно невысока, а, во-вторых, передача кассеты от одной единицы оборудования к другой легко может быть механизирована с помощью обычного грузоподъемного оборудования.

Необходимо стремиться к оснащению всех кузнечно-прессовых машин питателями, что позволит избежать несчастных случаев. Условия и возможности использования САЗ неодинаковы в единичном, серийном и массовом производстве. Питатели же необходимо устанавливать даже в единичном производстве. В этом случае их можно приводить в движение вручную. Хорошие перспективы механизации и автоматизации технологических операций единичного производства открывает применение роботов.

Следует шире применять магазинную загрузку. Конструктивно лотки- магазины для большинства ПО простые, стоимость их мала, а эффект, достигаемый от их применения, значителен.

Необходимо совершенствовать известные и создавать новые типы высокопроизводительных и универсальных БЗУ, обладающих свойствами ГТС, Бункерная загрузка в связи с многообразием ПО по формам и размерам является наиболее трудоемким вариантом: большее время требуется для создания БЗУ и их доводки, стоимость БЗУ высока, и обычно БЗУ изготовляют как специализированные устройства. Тем не менее современные БЗУ (вибрационные, элеваторные, барабанные и др.) сравнительно быстро могут быть переналажены на новые ПО.

Перспективны разработка и внедрение универсальных быстро переналаживаемых устройств вторичного ориентирования.

В перспективе просматривается тенденция создания робототехнических модулей загрузки (РТМЗ) штучных ПО, которые в свою структуру включают бункерную систему автоматической загрузки с ориентированием ПО в БЗУ или кассетную САЗ и промышленный робот (ПР).

В АР Л и АРКЛ широко стали применяться нестационарные САЗ, т. е. САЗ роторного принципа действия с независимостью транспортных и технологических функций, что позволило достигнуть для штучных ПО производительности 1200 и более шт/мин.

Сложность проблемы механизации и автоматизации загрузки штучных ПО в ТМ заключается в большом их разнообразии. Каждый ПО обладает определенными признаками, качественно и количественно характеризующими его.

2

УСТРОЙСТВА ПОДАЧИ ЛЕНТ, • ПРОВОЛОКИ, ПОЛОС, ПРУТКОВ

и листов

L ПОДГОТОВКА МАТЕРИАЛА К ПОДАЧЕ

Правильно-разматывающие устройства. Для обеспечения нормальной работы с заданной точностью по шагу и производительностью технологического комплекса оборудования для штамповки деталей из ленточного материала необходимо, чтобы на тянущем органе шаговой подачи была обеспечена незначительная по величине и примерно постоянная нагрузка. Указанное обеспечивается применением в комплексах оборудования разматывающих, правильно-разматывающих и правильных устройств с индивидуальным приводом, которые создают петлю материала, изменяющуюся по длине в небольших пределах, перед подачей.

Имеется огромное разнообразие указанных устройств, объединяемых общим назначением — разматывать материал из рулона, править его и синхронизировать скорость названных процессов со скоростью подачи материала в штамп, обеспечиваемой подающим устройством. Разматывающие устройства могут использоваться самостоятельно или в совокупности с правильным механизмом. Часто разматывающее устройство объединяют с правильным механизмом в одну конструкцию. Разматывающие устройства без правильного механизма применяют в комплексах оборудования, перерабатывающих нежесткую ленту, т. е. в случаях, когда не требуется устранять прогиб материала, обусловленный намоткой его на рулон. Обычно это материал толщиной примерно до 1 мм. При переработке более жесткого материала обязательно применение правильных устройств с индивидуальным приводом.

В производственной практике применяют разматывающие (правильно- разматывающие) устройства с фикса

цией рулона по наружному и по внутреннему диаметру. Первые, из них можно использовать для рулонов ленты толщиной свыше 1 мм, шириной до 400 мм и массой до 2 т. Устройства второго типа используют для рулонов ленты меньшей толщины и более широкой. При фиксации рулонов по внутреннему диаметру в конструкции разматывателя применяют раздвижные оправки, одновременно раздвигаемые вручную (при массе рулона до 3 т) или от привода — пневматического или гидравлического. При этом совместно с фиксацией рулона осуществляется и его балансировка. В целях сокращения вспомогательного времени на установку нового рулона широкое распространение получили двусторонние разматыватели, позволяющие устанавливать новый рулон в процессе использования предыдущего. После расходования одного рулона устройство поворачивают вокруг оси и работа осуществляется из второго. Тонкую ленту заправляют в правильный механизм и подачу осуществляют вручную, толстую и жесткую — с помощью привода, вращающего рулон и тянущие валки с малой (регулируемой) скоростью. Для синхронизации скорости размотки (правки) со скоростью подачи материала в штамп устройства оснащают регулируемым приводом — механическим с использованием вариатора или электрическим с использованием регулируемых приводов постоянного тока. Для установки рулонов большой ширины и массы на оправку разматывающего устройства предусмотрены загрузочные тележки с подъемным столом. Во избежание самопроизвольного разматывания материала от жесткости его в конструкции разматывающих устройств применяют прижимные ролики, как правило, с пневмо- или гидроприводом, которые прижимают верхний виток к рулону.

Рис. L Кинематические схемы правильно-разматвтвающих устройств с фиксацией рулона по внутреннему (а) и наружному (б) диаметрам

По принципу работы и конструкции основных механизмов все устройства примерно аналогичны и отличаются в основном компоновкой механизмов. По технологическим параметрам рассматриваемые устройства имеют огромное разнообразие. Пределы основных параметров:

Ширина материала рулона, мм До 1600

Толщина материала, мм До 5

Скорость размотки (прав

ки), м/мин До 30

(в спец-исполнении60—100)

В СССР разработана и освоена в производстве гамма разматывающих и правильно-разматывающих устройств для ленты шириной до 400 мм и скоростью размотки до 36 м/мин.

Для широкорулонного материала указанные устройства поставляют только в составе автоматических ли-

ний. Схемы основных видов пра- вильно-разматывающих устройств приведены на рис. 1.

Правка ленты осуществляется при прохождении ее между неприводными 1 и приводными 2 валками. Величина перегибов ленты при правке регулируется положением неприводных валков с помощью винта. Протягивание ленты из разматывающего устройства 10 осуществляется тянущими валками 4 и правильными валками, вращение которых осуществляется от привода 7 постоянного тока через редуктор 8 и систему зубчатых колес 3» В плоскости правки лента поддерживается входными валками 5 и выходными 6. Размер петли поддерживается следящим устройством 9 (механическим или фотоэлектрическим).

Уборка отходов выштампованной ленты (полосы). Для уборки отходов выштампованной ленты (полосы) применяют наматывающие устройства или ножницы для резки отходов различных конструкций.

Наматывающие устройства отходов ленты по конструкции и параметрам аналогичны разматывающим устройствам с фиксацией рулона по внутреннему диаметру и в значительной мере унифицированы с ними. Во избежание влияния на точность работы подающих устройств они, как и разматывающие устройства, работают «из петли» отходов ленты, выходящей из штампа. Для установки наматывающих устройств требуются значительные площади, что снижает их применяемость в комплексах оборудования.

Преобладающее применение в комплексах для уборки отходов получили ножницы для резки отходов с приводом от пресса или с индивидуальным приводом.

Ножницы для резки отходов компактны по конструкции и устанавливаются в непосредственной близости от пресса или даже штампа. Их устанавливают таким образом, чтобы рез осуществлялся по перемычкам отходов ленты. Известны конструкции ножниц с механическим, пневматическим или гидравлическим приводом, а также с приводом от ползуна пресса. Ножницы с индивидуальным приводом являются более универсальными, так

как не имеют связи с оборудованием.

Резка отходов осуществляется за каждый ход подачи и через несколько ходов, т. е. отрезаются полосы заданной длины. Последнее способствует более качественному формированию брикетов при утилизации отходов.

ВАЛКОВЫЕ ПОДАЧИ

В мировой практике используют валковые подачи с приводом от пресса и с индивидуальным приводом. Подачи с приводом от пресса известны двух типов: подачи с силовым замыканием звеньев привода и подачи с кинематическим замыканием звеньев привода.

Валковые подачи с силовым замыканием звеньев привода в большинстве своем приводятся в движение от вала технологической машины (пресса). Кривошипно-рычажный (реже кривошипно-реечный механизм) и механизм свободного хода (муфта обгона) преобразуют постоянное вращение вала машины в прерывистое вращение валков подачи. Типовая кинематическая схема валковой подачи с силовым замыканием звеньев привода приведена на рис. 2.

Подача состоит из приводной планшайбы 1, жестко закрепленной на валу пресса, пальца 2, тяг 3 и 4, приводных валов 5 с механизмами свободного хода 6, постоянно действующих тормозов 7 и двух пар валков — нижних 8 и верхних 9.

Вращение планшайбы 1 через палец 2, тяги 3 и 4, связанные с рычагами валов 5, сообщает последним ка- чательное движение, а от них через механизмы свободного хода 6 — прерывистое одностороннее вращение валкам 8 и 9.

Постоянство угла поворота валков обеспечивается тормозами 7. Величина угла поворота валков (шаг подачи материала) регулируется изменением эксцентриситета пальца 2 на планшайбе 1.

Освобождение материала при штамповке с ловителями осуществляется

Рис. 2. Кинематическая

схема валковой подачи

100±0,25315100±0,25315

100

±0,25

315

100

±0,25

315

подъемом верхних валков 9 через кулачково-рычажный механизм 10, связанный с ползуном пресса.

Применение постоянно действующих тормозов является существенным недостатком подач, так как при числе ходов пресса (автомата), приближающемся к 500 в минуту, они отбирают до 50 % установленной мощности привода, снижая технологические возможности оборудования* В то же время такие подачи являются универсальными и получили широкое распространение для автоматизации штамповки деталей из ленточного (полосового) материала при массовом и крупносерийном характере производства. Подачи этого типа применяют при оснащении универсальных прессов, кан правило, при шаге подачи до 300— 350 мм и скорости подачи до 30 м/мин (здесь и далее под скоростью подачи

подразумевается произведение шага подачи на число ходов в минуту).

Точность работы по шагу этих подач находится в пределах величин, приведенных ниже: Шаг подачи, мм . . .40

Погрешность шага подачи, мм±0,125

Шаг подачи, мм. . . 160

Погрешность шага

подачи, мм±0,4 ±0,625

Основными способами повышения точности работы по шагу являются: уменьшение числа кинематических пар в приводе подачи;

обеспечение минимальных зазоров или беззазорных соединений в шарнирах;

максимальное облегчение подвижных деталей с целью снижения инерционных усилий;

обеспечение жесткости конструкции; выбор зазоров в механизмах регулировок;

точность изготовления валков — не ниже шестого квалитета;

отклонение от соосности поверхностей вращения валков — не более 0,02/100 мм;

твердость рабочих поверхностей валков — не менее HRC 58 ... 62, параметр шероховатости поверхности Ra = = 0,32 мкм.

Современное листоштамповочное производство предъявляет более высокие требования к точности шага подачи подающих устройств листоштамповочных прессов (автоматов), что может быть достигнуто при оснащении их подающими устройствами с кинематическим замыканием звеньев привода.

Валковые подающие устройства с кинематическим замыканием звеньев привода в отличие от валковых устройств с механизмами свободного хода характеризуются двусторонней жесткой кинематической связью приводного вала пресса с ведущим валком, В них отсутствуют тормозные устройства для гашения сил инерции валков; короткая кинематическая цепь механизма привода валков не имеет зазоров в сочленениях, что обеспечивает достаточно высокую точность шага подачи и устойчивую работу при повышенных скоростях.

На основании анализа известных конструктивных схем валковых подающих устройств с кинематическим замыканием звеньев привода и данных по точности шага подачи для широкого внедрения в производство рекомендуются толкающие подающие устройства двух типов:

валково-секторные с колебательным движением подающего валка с приводом от кривошипа;

устройства с односторонним прерывистым движением ведущего валка с приводом от делительного механизма, Валково-секторное подающее устройство (рис. 3) содержит: ведущий валок 6, выполненный в виде сектора и соединенный посредством шатуна 7 с кривошипом 5 приводного вала 10. Прижимной валок 5 установлен в стакане 4, подпружиненном относительно корпуса 3, Стакан 4 снабжен регули-

78 9 Ю

Рис. 3. Кинематическая схема валково-секторного подающего устройства

ровочным винтом Z, с которым взаимодействует рычаг 16, связанный тягой 11 с кривошипом 9 приводного вала 10. Тормозное устройство для фиксации материала содержит подпружиненный толкатель 13 с регулировочным винтом 15, с которым периодически взаимодействует второе плечо рычага 16»

При вращении приводного вала 10 с кривошипами 8 и 9 ведущий валок 6, рычаг 16 и тяга 11 совершают колебательные движения. В крайних положениях ведущего валка 6, что соответствует положению осей шарниров Of, О2 и О3 на одной прямой линии, рычаг 16 своими концами взаимодействует одновременно с двумя регулировочными винтами 1 и 15» При дальнейшем повороте ведущего валка из левого крайнего положения против часовой стрелки рычаг 16 продолжает взаимодействовать с винтом 15, перемещая толкатель 13 вниз и освобождая при этом ленту 12, а прижимной валок 5 усилием пружины 2 осуществляет прижим ленты 12 к ведущему валку 6, чем обеспечивается при дальнейшем повороте ведущего валка подача ленты слева направо. При достижении ведущим валком 6 крайнего правого положения рычаг 16 начинает взаимодействовать с регулировочным винтом 1, снимает пружину 2 и отводит прижимной валок 5 вниз.

Рис, 4, Схемы подающих устройств с приводом от делительного механизма

Одновременно толкатель 13 под действием усилия пружины 14 осуществляет зажим и фиксацию ленты 12 относительно корпуса устройства. Циклы повторяются в описанной последовательности. Бесступенчатая регулировка величины шага подачи достигается изменением радиуса кривошипа 8, а настройка подающего устройства на заданную толщину ленты осуществляется регулировочными винтами 1 и 15 при крайнем левом положении ведущего валка. Устройство снабжается механизмом, обеспечивающим освобождение ленты в тормозе при использовании штампов с ловителями.

Принципиальные схемы валковых подающих устройств с приводом от

делительного механизма в зависимости от конструктивной схемы делительного механизма несколько отличаются друг от друга, однако принцип их действия одинаков.

На рис. 4 приведены схемы подающих устройств с приводом от делительного механизма: на рис, 4, а — на базе плоского кулака, на рис. 4, б — на базе глобоидного кулака.

Подающее устройство содержит приводной вал 4 с жестко закрепленным на нем кулаком 3. Вращение вала 4 осуществляется от эксцентрикового вала автомата через коническую пару 5 или непосредственно зубчато-ременной передачей. Ролики 1 коромысла 2 выходного вала 11 находятся в контакте с профилем кулака 3. На выходном валу жестко закреплен подающий валок 10. Прижимной валок 9 установлен на подпружиненной опоре 8. Подъем прижимного валка для освобождения материала в случае его фиксации ловителями штампа осуществляется рычагом 7 с приводом от кривошипа (рис. 4, а) или кулака 6 (рис. 4, б).

При непрерывном вращении приводного вала 4 (рис, 4, а) выходной вал //с подающим валком 10 получает прерывистое вращение с жесткой фиксацией вала в момент выстоя, что обеспечивается взаимодействием роликов коромысла с кольцевыми участками профиля кулака.

Для комплектации подающих устройств отечественная промышленность в настоящее время освоила производство делительных механизмов на базе плоского кулака с передаточным отношением 3, числом циклов до 800 в минуту.

Валково-секторные подающие устройства являются универсальными, так как имеют бесступенчатую регулировку шага подачи. Средняя скорость подачи ленты может достигать 60 м/мин при числе ходов автомата до 1500 в минуту, а точность шага подачи ±0,05—0,2 мм. Поэтому такие подачи могут быть рекомендованы для использования во всех видах производства при изготовлении деталей и полуфабрикатов методом вырубки из лент нормальной и повышенной точности при шаге подачи до 500 мм.

Валковые подающие устройства с приводом от делительного механизма не имеют бесступенчатой регулировки шага подачи, величина шага задается диаметром сменного подающего валка, минимальный диаметр которого ограничивается жесткостью выходного вала делительного механизма. Средняя скорость подачи ленты — до 60 м/мин при максимальном числе ходов автомата до 800—1000 в минуту, точность шага подачи ±0,03—0,15 мм.

Данный тип подающих устройств рекомендуется использовать в крупносерийном и массовом производствах, а также при изготовлении деталей и полуфабрикатов из лент с повышенными отклонениями по толщине, предусмотренными соответствующими ГОСТами или ТУ.

Для встраивания в гибкие производственные модули (ГПМ) используют валковые подачи для ленточного (рулонного) материала с индивидуальным приводом. При этом программируется шаг подачи материала, закон разгона — торможения валков подачи, необходимое число штампуемых деталей, цикловые команды исполнительным механизмам, переход на штамповку последующих изделий. После завершения штамповки одной детали автоматически осуществляется переход на штамповку последующей детали. Подачи с программным управлением (ПУ) предназначены для автоматизации штамповки материала шириной до 1000 мм. Дискретность установки шага — до 0,01 мм, погрешность шага — от ±0,05 мм до ±0,13 мм. Валковые подачи оснащаются электромеханическими управляемыми при

водами или шаговыми гидроприводами. Скорость подачи материала достигает 60 м/мин при электроприводе и до 140 м/мин при гидроприводе. Схема участка для штамповки из рулонного материала с подачами с индивидуальным приводом приведена на рис. 5.

Валковые подачи с индивидуальным приводом и ПУ имеют ряд преимуществ перед валковыми подачами с приводом от машины. Основными из них являются: более высокая точность по шагу; легкая регулировка шага (набором с пульта или от ПУ); универсальность и автономность от рабочей машины.

В то же время валковые подачи с индивидуальным приводом и программным управлением более дорогие, занимают большие площади и более трудоемки в обслуживании.

Краткие технические характеристики некоторых валковых подач приведены в табл. 1.

Общий принцип проектирования валковых подач различных типов аналогичен и заключается в обеспечении условия перемещения материала на заданный шаг при оптимальном законе разгона — торможения подвижных масс, исключающем проскальзывание материала в захватных устройствах.

Ниже приведены рекомендации по расчету и проектированию валковых подач с кинематическим замыканием звеньев привода.

Технологическими параметрами, необходимыми для проектирования и расчета, являются: материал подаваемой ленты; ширина и толщина ленты; шаг подачи; наибольшее число кодов

Рис. 5. Схема участка для штамповки из рулонного материала с подачами с индивидуальным электромеханическим приводом:

-* правильная машина; 2** подающие валки; 3 -^ ТМ; 4 -■ устройство ЧПУ; 5 * привод; 6 В рулон

W м ч «в Bl К

12ЯЯ

оо

О1Ю 1

см1см 1

02ЯЯ

о . О ,

СО 1^1

8ШЛ

§ 1 § 1

91ЯЯ

2 13 1

9ШН

§19 1

2 А е и

е*е—sie и^я

ЮоО I

СОСОСМ *

2—002 #АЯ

ООО]

СМ см1

91—091 #АЯ

ОCDю I

со^СМ 1

& и и о

2£П9

ШООю

со^со^

О

ВШЯ

S S

CM CM CM

1ШЯ

О О О

£ Ci 2^1

оепя

О Ю О ^

S - s^

огня

см

3 ® 3°

Т1

гепя

Ю см оо —

+1

0

S

св и

О О*-

R 2 ” § 5 S g ^ g ^ § ^ s СУ* § СУ и сУ s су ч су 5 03 в » g s § а к g к g«5 2 л 2 сз s о а х в я а ° д д д « s Р ч р ч g о £ о £ о § хо 2 \о § \О s S я S S с<3 2 СУ 2 СУ О к Зи §дс

. Технические характеристики валковых подач

пресса с подачей в минуту;- требуемая точность работы по шагу; коэффициент использования материала при штамповке; расположение оборудования, т« е. геометрические размеры.

ВАЛ КОВО-СЕКТОРНЫЕ

ПОДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Требования к конструкции. Конструкция подающего устройства должна удовлетворять следующим требованиям:

зазоры в шарнира® четырехзвенны® механизмов привода ведущего валка и механизма зажима не допускаются;

в качестве опор шарниров рекомендуется использовать конические роликоподшипники с установкой их с пред, варительным натягом;

в качестве опор приводного вала и валков следует использовать подшипники повышенной точности;

направление толкателя тормоза относительно корпуса рекомендуется выполнять беззазорным с использованием направляющих качения или, в случае использования направляющих скольжения, с минимальным зазором, обеспечивающим подвижность соединения при заданных режимах работы;

соотношения геометрических размеров звеньев четырехзвенных механизмов подающего устройства должны быть строго определенными, удовлетворяющими требованиям настоящих рекомендаций;

суммарная упругая деформация деталей четырехзвенных механизмов (шатун, рычаг, пальцы, оси) подающего устройства при передаче максимальных нагрузок не должна превышать требуемой (заданной) точности шага подачи;

масса подвижных частей (валки, шатуны, рычаги, толкатели) должна быть минимальной благодаря выбору рациональных форм сечений и применению легких сплавов;

механизм регулировки радиуса кривошипа должен обеспечивать жесткую фиксацию пальца кривошипа в заданном положении на всем диапазоне регулировки;

устройства следует оснащать указателями положения эксцентриковой оси

шатуна и крайнего положения ведущего валка при изменении шага подачи или толщины материала;

при работе на лентах малой жесткости толщиной менее 1 мм между подающим устройством и штампом необходимо устанавливать направляющие, предохраняющие ленту от продольного изгиба;

точность изготовления валков должна соответствовать 11-му квалитету.

Расчет геометрических размеров звеньев исполнительных механизмов подающего устройства. Исходными параметрами для расчета геометрических размеров звеньев исполнительных механизмов подающего устройства являются максимальные значения шага подачи ЯШах и толщина ленты Атах (рис. 6).

Расчет выполняется в такой последовательности.

Вычисляют диаметр ведущего валка

Dt = 2Яюах.(1)

Максимальное и минимальное значения радиуса соединения ведущего валка с шатуном будут составлять:

Я§шах 1=3 0>25Z)g;

Rb mln = Rb max COS ^5 ™ax(2)

при H = 0,

где Фетах — максимальный угол поворота (размах) ведущего валка при максимальном шаге подачи; фкшах = = 2Ятах/Я$.

Угол Р наклона шатуна к линии центров O1O4 при крайних положениях ведущего валка рекомендуется принимать в пределах Р = 0,2618 4- 4- 0,3491 рад (15 — 20е).

Текущее значение радиуса соединения ведущего валка с шатуном для заданной величины шага подачи Н n Rs min

Ra cos(3>

Радиус расположения расточки ведущего валка под установку оси шатуна

n Rs max + Rb mln/ л\

h

Рис. 6. Расчетная схема валково-секторного подающего устройства

Эксцентриситет оси шатуна Og

„ Rb max R3 mln/кх

68 = g*<5)

Радиус кривошипа привода ведущего валка для заданной величины шага подачи

Ri Rb mln tg ~g—.(6)

Радиус кривошипа Ra привода механизма зажима ленты рекомендуется принимать в пределах (0,014- 0,03) Ящах в зависимости от величины и требуемой точности шага подачи, но не менее 3—3,5 мм.

Далее вычисляют параметры: расстояние между осями вращения приводного вала и ведущего валка у Rb mln . 1 sin р ’

длину шатуна, связывающего кривошип приводного вала и ось ведущего валка, у R 9 mln .

длины плеч рычага механизма зажима /4 = /8 = /в = 0,5Zj.

Диаметр прижимного валка Da и расстояние /7 между осями вращения приводного вала и рычага механизма

Рис. 7. Схема сил, действующих на ленту в начале цикла подачи

зажима определяют конструктивно, исходя из общей компоновки узла.

Длину валков рекомендуется принимать в пределах (0,44-0,6) Втах с последующим уточнением данного параметра при поверочном расчете на контактную прочность пары валок— лента.

Расстояние между осями вращения ведущего валка и рычага прижимного валка рассчитывают по формуле Z8 = -^-^+ Д°Р’(9)

где

а △ max + Amin

Дср =2

Длина тяги привода механизма зажима

13 = ]/г7 + 4(Ю)

Угловое положение ведущего валка в начале и в конце цикла подачи соответственно:

^1 = 0,5(я —чрв) 4-р;(11)

*4 = 1р1+'Рб.(12)

Определение необходимого тянущего усилия ведущего валка. При проектировочном расчете размеры компенсационной петли ленты можно принять следующими (рис. 7):

L$ = 1,2 м; hi — 0,6 м; ф' = 0,785398 рад, где L^ — расстояние между осями опорных роликов правильно-ризматывающего и подающего устройств, м; hi — величина провисания ленты в компенсационной петле, м; ф — угол между

вертикалью и линией, соединяющей нижнюю точку компенсационной петли с осью верхнего ролика.

При расчете необходимо обеспечить условие равновесия ленты относительно валков

NiP-f ^ h^Pо max#

где A/j — общая сила прижима ленты к валку; pj —- коэффициент трения скольжения пары «валок—лента»; &2 — коэффициент запаса тянущего усилия ведущего валка.

Общая сила сопротивления перемещению ленты Ро равна сумме составляющих сил сопротивления, обусловленных силой тяжести компенсационной петли Pj, трением ленты в проводках подающего устройства Р2 и штампа Р8, силами инерции ленты Рд и прижимного валка РБ, т. е.

Ро =: В$ 4- Рг 4- Ps 4- Рд 4- Рб-

В соответствии с колебанием длины ленты компенсационной петли сила тяжести ленты колеблется в определенных пределах, вызывая тем самым переменное сопротивление перемещению ленты.

Максимальная и минимальная силы тяжести компенсационной петли ленты:

^1 шах В Др X

/ ^i + 2Aj +1/"4Aj + L^ \

<13)

°1 min = 5 ДР^Ь

где В — ширина ленты; А — толщина ленты; р — плотность материала ленты.

Сила сопротивления движению, обусловленная компенсационной петлей будет составлять: р _ ^1 max .

Pimax- 2со8ф7 ’(И)

Pt min = 0, так как cos 90е = 0*.

Сила тяжести ленты, лежащей на столе автомата,

G2 ВАр [В2 4" L§ (1 — hi) 4*

-Мз^О-Ш(15)

где La — расстояние между осями приемного ролика подающего устройства и автомата; Lg — расстояние между осью автомата и линией реза отхода ленты ножницами; 6$ — коэффициент использования материала при штамповке; ^§ — кратность реза от®ода ленты ножницами.

Зная величины Gj и G2, можно рассчитать силу сопротивления движению, обусловленную трением ленты в проводка® подающего устройства и штампа:

P2max = (^f^ + G2) PS!

Рg mln = (—1211П + ®а) Рз.

где р§ — коэффициент трения скольжения ленты в проводка® подающего устройства и штампе.

Максимальное значение углового ускорения ведущего валка определяют для положения радиуса кривошипа R^ при а = Р с использованием зависимости для кривошипно-шатунного механизма (см, рис. 6)

Ав mln

(17)(17)где о — угловая скорость вращения

(17)

(17)

приводного вала; &0 =— без-

*2

размерный коэффициент шатуна криво

шипно-шатунного механизма. Максимальное ускорение прижимного валка

Di 68 = 88-^

(18)(18)Определив в$ и в2, рассчитываем силу сопротивления движению, обусловленную ускорением петли ленты:

(18)

(18)

р __ Gi max8!^ ./iQx

^8 max^,

d $1 mln8i^i

Силы сопротивления движению ленты, обусловленные ускорением лежащего на столе автомата участка ленты

Р^ и ускорением прижимного валка Рв определяют по формулам

Р.Р.РВРВG^iPi е

Р.

Р.

РВ

РВ

2g ’

2/ 2®2

(20)(21)(20)(21)где J2 — момент инерции прижимного валка относительно его оси вращения.

(20)

(21)

(20)

(21)

Предельные значения усилий сопротивления движению ленты будут составлять:

Ро шах — ^ 1 шах + Р2 шах 4” ^8 шах 4"

+ ^4-^?(22)

Ро mln = ^2 mln 4" Р^ mln + Р^ 4" ^5-

Вычислив Ро, можно определить усилия зажима ленты в валках Л/^ и в тормозе N^;

Nx ^ JhEo_™Lгде fe2 = 1,2 1,3;

Pi

(23)

2р>г где р-2 — коэффициент трения скольжения пары «тормоз—лента».

Расчет точности шага подачи для заданного режима работы. Процесс перемещения ленты валковыми подающими устройствами сопровождается упругим скольжением ленты относительно ведущего валка, вследствие чего фактический шаг подачи меньше геометрического, а отношение разности между геометрическим Яр и фактическим Нф значениями шага подачи к геометрическому характеризует относительное упругое скольжение

Нр-Нфs~ нт •

Величина относительного упругого скольжения зависит от ряда постоянны® и переменны® факторов. К постоянным факторам относят материал и толщину ленты, давление в паре «валок—лента», коэффициент трения скольжения пары «валок—лента», диаметр валка и некоторые другие, ко-

* Силой сопротивления Р^ пренебрегают.

торне практически не влияют на точность шага подачи, так как вызванное ими уменьшение шага имеет постоянную величину и компенсируется регулировкой шага подачи при настройке подающего устройства.

Переменным фактором, вызывающим изменение относительного упругого скольжения и влияющим на точность шага подачи, является усилие сопротивления движению ленты, которое изменяется в процессе работы в определенных пределах в зависимости от размеров компенсационной петли ленты. Поэтому при оценке точности шага подачи учитывают только влияние упругого скольжения, вызванного изменением усилия сопротивления движению. Для случая прерывистой подачи стальной ленты с ускорениями ведущего валка, изменяющимися по косинусоиде или модернизированной синусоиде,

Точность шага подачи h для заданного режима работы характеризуется полуразностью предельных его значений

^ max — 7/ min2^ max — 7/ min2(26)(26)При отсутствии динамического проскальзывания ленты относительно ведущего валка и минимальном относительном упругом скольжении максимальное значение шага подачи

^ max — 7/ min2

^ max — 7/ min2

(26)

(26)

^тах = ^2 — ^г^тШ = ^2 (1 — mln) , (27)

где Я2 = 0,5Df<p5 — геометрическое значение шага подачи, которое при расчете точности принимают равным номинальному шагу подачи.

Минимальное и максимальное значения относительного упругого скольжения определяют по зависимостям (25):

В случае максимальных значений динамического проскальзывания и упругого скольжения минимальное значение шага подачи

77 min = Ш1 + Нй + Н3 + Н.) —

H^S таХ1

где Н^ ... Н^ — перемещения ленты на отдельных стадиях цикла подачи.

С учетом полученных значений точности и минимального упругого скольжения для обеспечения требуемого номинального значения шага уточняют величину геометрического шага, на которую осуществляют настройку подающего устройства:

Перемещения ленты на отдельных стадиях цикла подачи и минимальный шаг подачи находят в определенной последовательности. Вычисляют угол поворота ведущего валка для заданной величины шага подачи фб и его положение в начале ф j и в конце ф4 цикла подачи: *

%=-^-;(29)

^ = 0,5 (л - ih) + Р;(30)

= ^ + ^(31)

Затем рассчитывают радиус соединения ведущего валка с шатуном 7?§ и радиус кривошипа привода ведущего валка Rf.

r8 = ^зтд ■;(32)

cos "оГ

Ri — Rs mln tg .(33)

Значения безразмерных коэффициентов для заданного шага подачи будут составлять:

^ = 4^ ^ = 4-’ ^=4^; *2*1*1

Зазоры между валками и лентой в крайних положениях ведущего валка в начале и в конце цикла подачи можно рассчитать по формулам соответственно:

Время динамического проскальзывания ленты относительно ведущего валка

?i

Oi — Oo

Ci — 6 + /2 ^ + cos (^б "25^”) ] ’

2(34)

©

(40)

Перемещение ленты в течение периода динамического проскальзывания

С2 — б + ?2 £C0S ^Б ”^" ^ +

+ cos (^тт')]-<35)

Н1 = -Т^

(41)

Угол поворота приводного вала, соответствующий моменту разжима ленты в валках в конце цикла подачи,

Далее определяют углы поворота приводного вала, соответствующие моменту зажима ленты в валках в начале цикла подачи а0 и в начале согласованного движения ведущего валка и ленты aj:

а^р + Сх-Д-;(36)

а ао РI ft

©^ЛО+Мх

/ 0,5Gx + G2 4J2\

, * k g

^Ra mln [^ 1H1 —

-№ + ^2)]

(37)

а2 — (Р + и) — ^2

^e

RJb

(42)

Угловое положение ведущего валка в момент разжима ленты в валках

ф8 = areeos

+ areeos

21 cos а2—-1—I2—lf+v2

21х У1 — 21 cos а2 + ^

1 — 1 cos а2

У1 — 21 cos а2 +I2

Перемещение ленты в период сованного движения валков и

^2 = -у-(»8 —М-

(43)

согла- ленты

(44)

При получении результата aj < P расчет следует прекратить, так как в этом случае тянущее усилие ведущего валка недостаточно для обеспечения нормальной работы подающего устройства в заданном режиме.

Угловое положение ведущего валка момент окончания динамического проскальзывания ленты

Скорость перемещения ленты в момент ее разжима в валках

°2 — ф 2 1г sin фа+ Hi sin (a2 — ф8) *

(45)

Время движения ленты под действием сил инерции

21 cos 04—-1 — I2—1? +-v ф2 = areeosг- ••

2^V1 — 2Xcosax + P

. _ (С2 + б) /в

8 ®RJ5 е

Скорость движения ленты схватывания ее тормозом

(46)

в момент

1 — 1 cos a< — areeos —7=-1■ -.

У1 —■ 21 cos ax + I2

(38)

Од — О2

^8 (Л-^)

Ga

(47)

Скорость движения ленты в момент окончания динамического проскальзывания ленты в валках

При получении отрицательного значения и§ следует принимать значение Н4— 0, а перемещение ленты под действием сил инерции определять по зависимости

(52)(53)(52)(53)

(52)

(53)

(52)

(53)

При значении од > 0 перемещение ленты под действием сил инерции Я„ = °а + °^ I».(48)

Перемещение материала под действием сил инерции и сил сопротивления тормоза

U^2У3 /дп\

2g(P1 + Pa + 2W

Общее перемещение ленты за цикл с учетом упругого скольжения

ЯШ1п = (Я1 + Яа + Яв + Я4)-

— Н^тах*(50)

При получении неудовлетворительного значения h точность шага подачи может быть повышена при прочих одинаковых параметрах путем:

увеличения радиуса кривошипа R2;

увеличения усилия зажима материала в валках Nt;

использования для работы ленты повышенной точности с уменьшенным допуском на толщину;

уменьшения эксцентриситета прижимного валка Z2;

снижения силы тяжести ленты компенсационной петли и ее колебания;

снижения момента инерции прижимного валка.

ВАЛКОВЫЕ ПОДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА С ПРИВОДОМ ОТ ДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА

Определение необходимого крутящего момента на выходном валу делительного механизма. При выполнении проектировочного расчета предварительно выбирают тип делительного механизма, характеризующийся такими параметрами, как передаточное отношение (число остановов выходного вала за его полный оборот), точность деления, безразмерный коэффициент ускорения выходного вала, угол поворота выходного вала, в течение которого осуществляется цикл подачи. По результатам расчета определяют потребный крутящий момент на выходном валу делительного механизма, с учетом которого подбирают конкретный типоразмер делительного механизма

с его габаритными и присоединительными размерами.

Исходя из величины шага и передаточного отношения намеченного к установке типа делительного механизма, определяют предварительный диаметр ведущего валка

Dg = ММ(51)

Диаметр прижимного валка D2 принимают минимальным из расчета обеспечения необходимой жесткости оси валка и установки в него подшипников качения.

С учетом принятых в результате конструктивной проработки геометрии валков и их длин определяют моменты инерции ведущего Jt и прижимного /2 валков.

Дальнейший расчет выполняют в следующем порядке.

Рассчитывают максимальное угловое ускорение выходного и прижимного валков делительного механизма:

Di

e^^ d7>

где Q — безразмерный коэффициент ускорения принятого закона движения выходного вала делительного механизма; «5 — угол поворота приводного вала, за который осуществляется цикл подачи материала.

Общую силу сопротивления перемещению ленты определяют по зависимостям (22).

Крутящие моменты, необходимые для сообщения требуемого ускорения ведущему валку Mt и для преодоления сил сопротивления движению ленты М2 рассчитывают по формулам:

Mt = Jtet; (54)

A4a=POmax-^-. (55)

Моменты трения в опорах качения ведущего и прижимного валков обычно не превышают 1 % от общего момента, и в данном расчете их не учитывают, так как принимают типоразмер делительного механизма с большим на коэффициент запаса крутящим мо-

ментом по сравнению с полученным расчетом.

Потребный крутящий момент на выходном валу делительного механизма

Мз = Л4Я 4- Ма.(56)

По полученному значению потребного крутящего момента и заданной частоте ходов автомата выбирают типоразмер делительного механизма.

Расчет точности шага подачи для Заданного режима работы. Точность шага характеризуется полуразностью его предельных значений (26).

Максимальное значение шага подачи соответствует минимальному относительному упругому скольжению, максимальному углу поворота выходного вала делительного механизма (фб 4- 4- 6) и максимальным текущим значениям радиуса кривизны рабочей поверхности валка:

^шах = ^2 О — ^пип) +

+ 0,5(D1G + ne1),(57)

где 6 — отклонение угла поворота выходного вала делительного механизма от номинального значения (точность деления); eg — эксцентриситет ведущего валка.

Минимальное значение шага подачи соответствует максимальному упругому скольжению, минимальному углу поворота выходного вала делительного механизма (фб — 6) и минимальным текущим значениям радиуса кривизны рабочей поверхности валка: ^min = ^2 (1 — ^шах) —

— О^ф^ + пе!).(58)

Предельные значения входящего в зависимости (57) и (58) упругого скольжения определяют по зависимости (25); значения безразмерного коэффициента п, учитывающего влияние эксцентриситета ведущего валка и передаточного числа делительного механизма на точность шага подачи, приведены ниже:

Передаточное 1 2 3468

число дели-тельногомеханизма

Коэффициент 0 4 2,6 2,82 2 1,53 п

После подстановки в зависимость (26) предельных значений шага подачи получают

л, ^2 (Smax — Smin) + ^16 + пв1 2

(59)

По расчетным значениям точности и минимального упругого скольжения уточняют геометрическое значение шага подачи, по которому определяют необходимый диаметр ведущего валка

Di=-^,(60)

где

„ Н -|- & — 0,5 (2)^9 -f- tie^

Нй ==.

1 v mln

Полученный расчетным путем диаметр ведущего валка уточняют по результатам пробной штамповки.

При неудовлетворительном полученном значении h точность шага подачи может быть повышена следующей корректировкой:

увеличением усилия зажима материала в валках Nt;

уменьшением эксцентриситета ведущего валка;

снижением силы тяжести ленты компенсационной петли и его колебания;

снижением момента инерции прижимного валка.

Во всех случаях, увеличивая усилие Nt зажима материала в валках, необходимо помнить о возможной пластической деформации подаваемого материала. Поэтому следует осуществлять проверку на контактное напряжение смятия, особенно при подаче мягкого материала, например алюминия.

Максимальное контактное напряжение смятия аШах при взаимодействии цилиндра с плоскостью можно определить по формуле Герца

О'шах = 0,564 X

(61)

Рис, 8. Схема расположения вспомогательного оборудования:

1 ^ наматывающее устройство! 2 *-* подача;- 3 ^ ТМ; 4 ^— пра- вильно-разматывающее устройство

где рв, рм — коэффициент Пуассона для материала соответственно валка и подаваемого материала; Ев, Ем — модуль упругости материала соответственно валка и подаваемого материала,

КЛЕЩЕВЫЕ

И РОЛИКО-КЛИНОВЫЕ ПОДАЧИ

Конструктивные схемы и отличительные особенности функционирования разновидностей клещевых и ролико-клиновых подач . представлены в табл. 2, а их краткие характеристики в табл. 3.

Технологические параметры и общие принципы (обеспечение перемещения материала по оптимальному закону без проскальзывания его в захватных органах) проектирования клещевых подач аналогичны валковым устройствам.

Технологическими параметрами, необходимыми для проектирования и расчета, являются;

материал подаваемой ленты (полосы);

ширина и толщина ленты (полосы);

шаг подачи;

модель пресса, для работы с которым предназначается подача;

наибольшее число ходов пресса с подачей в минуту;

требуемая точность работы по шагу;

коэффициент использования материала при штамповке;

вид подачи — тянущая или толкающая;

давление воздуха в цеховой пневмосети;

расположение вспомогательного оборудования относительно пресса, т. е, величины /j, /2, /8, /4, /л. /о (рис. 8).

В зависимости от технологической скорости подачи, определяемой как произведение шага подачи на число

ходов в минуту, рекомендуются две схемы подач: с одной подвижной кареткой (рис, 9); с двумя последовательно работающими подвижными каретками (рис. 10).

Схема подачи с одной подвижной кареткой рекомендуется для скоростей, не превышающих:

при шаге подачи до 63 мм 10 м/мин;

то же 63—100 мм 12 м/мин;

> 100—160 мм 16 м/мин;

$ 160—250 мм 20 м/мин.

Схема подачи с двумя подвижными каретками, осуществляющими попеременную подачу материала (при подаче материала одной кареткой вторая возвращается в исходное положение), рекомендуется при скоростях, превышающих указанные выше.

Для снижения времени цикла (увеличения быстроходности подач) рекомендуется следующее:

принимать диаметр силового цикла таким, чтобы с учетом инерционных сил соблюдалось неравенство ^ = -^<(0,4^

располагать распределительную и управляющую аппаратуру в непосредственной близости от исполнительных механизмов, т. е. длины силовых и управляющих трубопроводов должны быть минимальными;

сокращать до минимума вредные пространства полостей цилиндров;

осуществлять регулировку шага подачи изменением объемов полостей цилиндров по схеме подачи мод. КП6 (раздвижением двух полупоршней) или по схемам подач фирмы Fibro (перемещением встроенного в цилиндр фланца) (рис. (11);

обеспечивать торможение подвижных масс в конце хода;

снижать массу подвижных частей путем уменьшения габаритных разме-

33—ч

Рис. 9. Схема подачи с одной подвижной кареткой:

/ — подвижная каретка (клещи); 2 — неподвижная каретка? 3 — силовой цилиндр;

4 — механизм точной регулировки шага; 5 — распределитель, управляющий работой цилиндра; б •— распределитель, управляющий работой зажимных механизмов; 7 — блок подготовки воздуха; 8 — клапан управления

Рис. 10. Схема подачи с двумя подвижными каретками: / — силовые цилиндры; 2 —* подвижные каретки; 3 — клапан управления; 4 — распределитель, определяющий последовательность работы; 5 — распределитель, управляющий работой зажимных механизмов; 6 — блок подготовки воздуха; 7 — распределитель, управляющий работой цилиндров *

ров и применения легких металлов и сплавов;

уменьшать вредные сопротивления перемещению подвижных масс;

применять быстродействующую распределительную аппаратуру.

Для обеспечения высокой точности работы по шагу необходимо:

Рис. 11. Схема цилиндра:

а — с раздвижными полупоршнями;б -^ с перемещением встроенного в цилиндр фланца

2 П/р И. А. Клусова

Конструктивная схемаКонструктивная схемаУстройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листовУстройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листов

Конструктивная схема

Конструктивная схема

Устройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листов

Устройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листов

Конструктивные схемы и отличительные особенности подач

Особенности конструкции и работы

Подача включает управляющий кулачок 1, воздухораспределитель 2, клапан управления 3, неподвижную каретку 4, обратный клапан 5, подвижную каретку 6. Буквой О обозначены радиальные отверстия в гильзе цилиндра. Регулируемый дроссель 7 обеспечивает торможение поршня и подвижной каретки. Зажатие ленты в каретке осуществляется с помощью мембранного механизма.

Шаг подачи регулируют раздвижением полупоршней 8 и 9. Для установки шага с точностью 0,02 мм имеется механизм микрорегулирования шага подачи 10, состоящий из двух взаимно перпендикулярных клиньев

totoСхема подачи фирмы Hermann Schleicher (ФРГ). Работа с торможением в конце ходаСхема подачи фирмы Hermann Schleicher (ФРГ). Работа с торможением в конце ходаКлещевые и ролико*клиновые подачиКлещевые и ролико*клиновые подачи

to

to

Схема подачи фирмы Hermann Schleicher (ФРГ). Работа с торможением в конце хода

Схема подачи фирмы Hermann Schleicher (ФРГ). Работа с торможением в конце хода

Клещевые и ролико*клиновые подачи

Клещевые и ролико*клиновые подачи

Схема клещевой подачи с пневмоприводом фирмы Festo Pneumatic (Австрия): 1 — узел подготовки воздуха; 2 — клапан включения; 3 и 4 — клапаны управления работой подачи; 5 — Дроссели для регулирования скорости перемещения каретки; 6 — подающий механизм; 7 — кулачок управления, расположенный на кривошипном валу или ползуне пресса. Отличительные особенности: торможение каретки на всей длине хода; разделительное управление работой цилиндра и зажимов

Конструктивная схемаКонструктивная схема

Конструктивная схема

Конструктивная схема

Оеобенности конструкции и работы

Устройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листовУстройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листовСхема подачи фирмы Fibro (ФРГ). В целях экономного расхода воздуха оснащена упором, регулирующим шаг подачи, выполненным в виде поршня и встроенным в заднюю крышку цилиндра

Устройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листов

Устройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листов

Схема подачи фирмы Sawab (Швейцария)Схема подачи фирмы Sawab (Швейцария)Клещевые и ролико*клиновые подачиКлещевые и ролико*клиновые подачиСхема подачи фирмы Renco Aire (США). Отсутствие амортизирующих устройств не. позволяет использовать такие подачи на быстроходных прессах в автоматическом режиме работы пресса. Снижение скорости перемещения каретки достигается уменьшением проходных сечений воздухопроводов

Схема подачи фирмы Sawab (Швейцария)

Схема подачи фирмы Sawab (Швейцария)

Клещевые и ролико*клиновые подачи

Клещевые и ролико*клиновые подачи

со

Конструктивная схемаКонструктивная схемаУстройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листовУстройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листов

Конструктивная схема

Конструктивная схема

Устройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листов

Устройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листов

Продолжение табл. 2

Особенности конструкции и работы

Схема двусторонней клещевой подачи фирмы Udal Ltd (Великобритания): I — после штамповки захват А зажимает и подает материал, открытый захват Б перемещается назад; II — в начале штамповки оба захвата неподвижны, материал удерживается захватом А; III — после штамповки захват Б зажимает и подает материал, открытый захват А перемещается назад; IV — в начале следующей штамповки оба захвата неподвижны, материал удерживается захватом Б.

Схема исключает потери времени на холостой ход кареток с захватами, имеется возможность уменьшить скорость перемещения материала или увеличить число перемещений в единицу времени, т. е. оснащать более быстроходные прессы. Величина шага подачи определяется жесткими упорами, вмонтированными в пневмоцилиндры. Регулируемый упор выполнен в виде поршня

Клещевые и ролико-клиновые подачиКлещевые и ролико-клиновые подачи

Клещевые и ролико-клиновые подачи

Клещевые и ролико-клиновые подачи

Схема клещевой подачи мод. КП63 (КП 100, КП 160): 1 — силовые цилиндры; 2 — подвижные каретки; 3 — клапан управления; 4 — распределитель, управляющий последовательностью работы кареток; 5 — распределитель, управляющий работой зажимных механизмов; 6 — блок подготовки воздуха; 7 — распределитель, управляющий работой цилиндров. Подача оснащена механизмами микрорегулирования шага подачи, демпферами, осуществляющими торможение в конце хода

Подача состоит из неподвижной каретки-упора 1, подвижной каретки 2 с зажимным рычагом 3, штока-поршня 4 перемещения каретки, штока-поршня 5 поворота рычага и распределителей 6 и 7. Эксцентрик 8 и клин 9 зажимает ленту в каретке 2. Одновременно через клин 10 и ролик 11 лента освобождается в каретке 1. В конце хода рычага 3 срабатывает распределитель 7 и полость Б через распределитель 6 сообщается с атмосферой, каретка 2 под действием давления в полости А перемещается на шаг. При переключении распределителя 6 воздух подается в полость В, клин 10 (другим концом рычага 3) освобождает пружину 12, которая зажимает ленту в каретке 1. Движение каретки 2 осуществляется между упором 13 и кареткой 1. Управление распределителем 6 — от ползуна 14 пресса

Конструктивная схемаКонструктивная схемаОсобенности конструкции и работы

Конструктивная схема

Конструктивная схема

Подача фирмы Sec Metic (США). Зажим ленты в подвижной каретке 1 осуществляется диафрагменным пневмоцилиндром 2. При возврате каретки 1 в исходное положение лента удерживается эксцентриком 3. Перемещение каретки 1 между упорами 6 осуществляется пневмоцилиндром 4, плавность хода которого обеспечивается гидроамортизатором 5

Устройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листовУстройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листовПодача фирмы Besco (США). Зажим и перемещение ленты между упорами 5 осуществляется пневмоцилиндром 1 посредством двуплечего рычага 2. При обратном движении штока цилиндра рычаг расклинивает ленту, которая удерживается постоянно действующим прижимом 3. Управление подачей осуществляется от ползуна пресса через клапан 4

Устройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листов

Устройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листов

Пневмомеханическая клещевая подача мод. W 16065 (ПНР) для ленточного материала. Захват ленты в подвижной и неподвижной каретках осуществляется рифлеными роликами 1 с эксцентрично расположенными осями, а перемещение подвижной каретки 2 — пневмоцилиндром 3. Работой подачи управляет пневмоклапан, связанный с ползуном 4 пресса

Клещевые и ролико-клиновые подачиКлещевые и ролико-клиновые подачиПодача фирмы Dickerman (Великобритания) состоит из подвижной 1 и неподвижной 2 кареток с гидрозахватами, гидроцилиндра 3, распределителя 4, управляющего работой подачи, и гидронасоса (на рис. не показан). Во избежание деформации мягкой ленты в зажимах усилие зажатия может регулироваться. Отличительные особенности подачи: большие усилия зажатия, исключающие проскальзывание материала; плавность хода подвижной каретки

Клещевые и ролико-клиновые подачи

Клещевые и ролико-клиновые подачи

Конструктивная схемаКонструктивная схемаОсобенности конструкции и работы

Конструктивная схема

Конструктивная схема

Схема подачи фирмы Dreher (ФРГ). Подача состоит из корпуса 1 с гидроцилиндром, подвижной 2 и неподвижной 3 кареток, блока 4 с регулируемым упором и поршневого насоса 5, шток которого связан с ползуном пресса. Зажатие материала в подвижной каретке и перемещение его на шаг осуществляются с помощью гидроцилиндров при холостом ходе ползуна пресса, зажатие материала в неподвижной каретке и возврат подвижной в исходное положение — при рабочем ходе

Устройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листовУстройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листовКлещевая подача фирмы Norton (США) состоит из собственного механизма подачи и синхронизатора ее работы с прессом. Перемещение каретки и освобождение материала осуществляется от электропривода / через редуктор 2, кривошипно-рычажный механизм 3 и систему тяг и копиров 4, зажатие материала пружинами 5. Преимуществом подачи является ее универсальность и близкий к синусоидальному закон движения подающей каретки, что обеспечивает плавность хода и позволяет получить высокую точность работы по шагу

Устройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листов

Устройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и листов

Подвижная каретка 1 приводится в движение кривошипно-рычажной системой 2, связанной с валом пресса. Захват ленты за торцы и перемещение ее осуществляются ножами 3 при холостом ходе ползуна пресса, причем в момент захвата материала каретка, удерживаемая тормозом 4, остается неподвижной. При возврате каретки 1 в исходное положение материал удерживается захватами 5. Недостатки подачи: сложность конструкции и возможность работы только с материалом большой толщины

Клещевые и ролико*клиновые подачиКлещевые и ролико*клиновые подачиЗахват и перемещение материала осуществляются кареткой / с подпружиненными ножами 2. При возврате каретки / в исходное положение материал удерживается неподвижной кареткой 3 аналогичной конструкции. Каретка 1 перемещается с помощью кривошипно-рычажного механизма от вала пресса

Клещевые и ролико*клиновые подачи

Клещевые и ролико*клиновые подачи

Устройства подачи лент, проволоки, полос, прутков иУстройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и

Устройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и

Устройства подачи лент, проволоки, полос, прутков и

Конструктивная схемаКонструктивная схемаОсобенности конструкции и работы

Конструктивная схема

Конструктивная схема

Схема подач РКП-8, РКП-9, РКП-11. Возвратно-поступательное движение подающей каретке 4 сообщается от планшайбы 1, сидящей на кривошипном валу пресса 6, через систему рычагов 2, 5. При движении каретки вправо материал захватывается роликами и перемещается на шаг, величина которого определяется эксцентриситетом пальца на планшайбе 1. При движении каретки 4 влево материал удерживается роликами в каретке 3, неподвижно закрепленной на станине

Параметр

СССР

КП6

КП7

КП8

КП63

КШ00

КП160

РКП-8

| РКП-9

РКП-11

Наибольшая ширина подаваемого материала, мм Наибольшая толщина подаваемого материала, мм Наибольший шаг подачи, мм Погрешность шага, мм Наибольшее число ходов в минуту при наименьшем шаге

Наибольшее сечение подаваемого материала, мм2 Давление воздуха (масла) в сети, МПа

100

2,0

100 ±0,05

120

200

0,3—0,6

160

2,0

160 ±0,075

100

320

0,3—0,6

200

2,0

200 ±0,1

90

400

0,3—0,6

63

0,2—1,2

63

75

0,3—0,6

100

0,2—1,8

100

180

0,3—0,6

160

0,2—2

160

320

0,3—0,6

100

0,3—2,5

100 ±0,1

120

250

63

0,3—2,5

63 ±0,075 170

160

160

0,3—2,5

160 ±0,12 * 100

400

Параметр

Аветрия, Festo

Франция

США

Bv 50—40

Bv 100—70

Bv . 200—250

Hispano

Suika AP4

Normatic А185Д2

Beseo

Norton

Reneo Aire

Наибольшая ширина подаваемого материала, мм Наибольшая толщина подаваемого материала, мм Наибольший шаг подачи, мм Погрешность шага, мм Наибольшее число ходов в минуту при наименьшем шаге

Наибольшее сечение подаваемого материала, мм2 Давление воздуха (масла) в сети, МПа

50

1,0

40 ±0,05 230

40

0,3—0,6

100

1,5

70 ±0,05

160

60

0,3—0,6

200

2,0

250 ±0,05

45

150

0,3—0,6

153

1,8

212 ±0,05

40

275

0,25—0,6

100

l,o

200 ±0,03

60

200

0,4—0,7

150

100 ±0,05

152,4

1,6

102 ±0,012 300

245

102

1,8

212 ±0,05 40

185

0,25—0,6

3. Характеристики подач

ст

Клещевые и ролико-клиновые подачи

— Рн .— Рн .6 — отношение6 — отношение

— Рн .

— Рн .

6 — отношение

6 — отношение

применять правильно-разматываю- щие устройства с индивидуальным приводом;

исключать проскальзывание материала относительно зажимных механизмов (кареток) под действием статических и динамических усилий;

оснащать подачи амортизаторами для обеспечения плавного подхода подвижных масс к упорам;

исключать влияние внешних факторов на точность подачи: использовать исправное оборудование и штамповую оснастку; правильно совмещать циклограммы пресса и подачи (технологическая операция должна совершаться после полной остановки материала, а подача — после освобождения материала в штампе); исключать возможность нагружения подачи дополнительными усилиями;

обеспечивать постоянный натяг ленты в воне штамповки ♦

Для увеличения надежности, долговечности и улучшения эксплуатационных качеств элементы конструкции подач должны отвечать следующим требованиям:

гильзу и шток силового цилиндра хромировать и обрабатывать до получения параметра шероховатости поверхности Ra = 0,32 мкм;

направляющие втулки (штока и скалок) выполнять из бронзы;

твердость поверхности скалок должна быть не ниже HRC 50, параметр шероховатости поверхности Ra = = 0,63 мкм;

твердость деталей подачи (зажима, направляющих роликов, деталей проводки), контактирующих с подаваемым материалом, должна быть не ниже HRC 56;

подвижные соединения подач смазывать;

оснащать подачи механизмом точной регулировки шага;

масса подвижных частей должна быть минимальной.

Проектировочный расчет. Цель проектировочного расчета — определение действующих на подачу нагрузок и основных геометрических размеров привода.

Принимаем условные обозначения: ав — скорость распространения звука в воздухе, см/сд

ар, Пт — ориентировочное значение ускорения подвижных масс при разгоне и торможении, см/с2;

ос — отношение FB/F;

ар — угол поворота коленчатого вала пресса, соответствующий технологическому ходу ползуна, градусы;

В — ширина подаваемого (штампуемого) материала, см;

Ь» Ьв» Ьн — ширина соответственно поршневого кольца, уплотняющих манжет по внутреннему и наружному диаметру, см;

0 — коэффициент использования материала при штамповке;

у — плотность штампуемого материала, г/см9;

£ц, DmT—диаметр пневмоцилиндра и штока, см;

^др, dTp — диаметр проходного сечения дросселя и трубопровода, см;

Д — толщина штампуемого материала, см;

" Рм g — коэффициент потерь в трубопроводе;

F, FB — площадь поршня соответственно со стороны рабочей полости цилиндра и со стороны выхлопа, см2;

F® — площадь поршня зажимного механизма с рабочей стороны, см2;

Fm — площадь сечения штока, см2;

t» |в» /т —4 площадь сечения соответственно подводящего и выхлопного трубопроводов и дроссельного отверстия амортизатора, см2;

/л, fo — стрела провисания ленты и отхода, см;

^п> ^п сила тяжести петли ленты и отхода, Н;

Gy — сила тяжести горизонтального участка ленты, Н; Gnp — сила тяжести прижимной планки механизма зажима, Н5

g — ускорение свободного падения, см/с2;

X) — относительная нагрузка на штоке цилиндра;

Чмех— коэффициентполезного

действия зажимного механизма;

8 — передаточное отношение механизма зажима;

&у — коэффициент восстановления при ударе;

/т — длина трубопровода, см;

Zj — расстояние от опорного ролика наматывающего устройства до опорного ролика подачи, см;

к» к — расстояние от оси пресса до опорных роликов подачи и тормозного механизма, см;

к — расстояние от опорного ролика тормозного механизма до опорного ролика пр авиль но-p азматывающе- го устройства, см;

% — коэффициент трения воздуха о стенки трубопровода;

т — масса подвижных частей с учетом массы ленты, кг;

т' — масса подвижных деталей подачи, кг;

Н1Нв — коэффициент расхода подводящей и выхлопной ветвей трубопровода;

р, — коэффициент Пуассона;

|1Т — коэффициент расхода дросселя амортизатора;

Цтр — коэффициент трения скольжения;

Nbh, NaT — усилие зажатия материала в каретке подачи и тормозном устройстве, Н;

Nc — сила сопротивления перемещению материала, Н;

NT — тянущее усилие подачи, Н; А/тр, Wy — сила трения подвижных масс подачи по направляющим и в уплотнениях штока и поршня, Н;

п* — число последовательно срабатывающих распределителей;

h0 — число ходов подачи (пресса) в минуту;

ра — атмосферное давление, Па; Рм» Рн» — абсолютное давление воз-

Рвн духа в магистрали, рабочей и выхлопной полостях пневмоцилиндра в момент начала движения масс, Па; Рву, Ру — установившееся абсолютное давление воздуха в выхлопной и рабочей полостях пневмоцилиндра,

Рву, Р^ах—установившееся и максимальное давление воздуха в полости амортизатора, Па;

Q — нагрузка в штоке, Н;

Qn» Qn " силы инерции, действующие на подвижные массы при разгоне и торможении, Н;

S — ход поршня (шаг подачи), см;

Sp — путь разгона подвижных масс, см;

ST — путь торможения (ход амортизатора), см;

5Тэ — эффективный путь торможения, см;

Тц, Тц — время цикла подачи и пресса, с;

it — время прохождения сигнала от управляющего клапана до воздухораспределителя, с;

к — время срабатывания воздухораспределителя, с;

Z2,s — время от момента подачи сигнала до начала движения золотника воздухораспределителя, с;

Z2>4 — время движения золотника воздухораспределителя, с;, к — время от момента срабатывания воздухораспределителя до начала движения подвижных масс (подготовительный период), с;

?4 — полное время движения подвижных масс, с;

к — время движения подвижных масс до амортизатора, с;

,т

— время торможения подвижных масс, с;

Z4 — время колебания подвижных масс в результате

ударов их об упор и отскоков, с;

?треб — время движения каретки, необходимое для обеспечения заданного числа ходов, с;

я0 — установившаяся скорость движения поршня (подвижных масс), см/с;

пк — скорость встречи подвижных масс с упором, см/с; Vf, У2 — объем вредного пространства рабочей и выхлопной полостей цилиндра, включая объем трубопроводов, ^м3;

Увр — объем вредного пространства выхлопной полости цилиндра без учета длин трубопроводов, см3;

Ф )—установившееся значение \ Рву /

расходной функции выхлопной ветви трубопровода;

«о — ход поршня, приведенный к объему вредного пространства, см,

Увр

*о>

г в

Яр, ^т— ускорения разгона и торможения подвижных масс, см/с2;

х, х, р. х — индекс, показывающий отношение величин к холостому и рабочему ходам;

Ф — коэффициент запаса тянущего усилия;

г — число поршневых колец. Нагрузка на штоке силового пневмоцилиндра с учетом инерционных сил, возникающих при разгоне подвижных масс,

Q — /VTp + /Vy + jVc±

± 1 • КРРаРшт + 10тар,(62)

В проектировочном расчете величины усилий могут быть заданы ориентировочно через технологические параметры.

Силы тяжести петли ленты, отходов и горизонтального участка материала

определяют по формулам соответственно:

°2--27Т5о-('-+У- +

+ У^л + 'а) 6 дт;(63)

х(/1+2/0 + ]Л4^н!)5Дт; (64)

/3ВДТ + (1-Р)/2ВД?

• (65)

Суммарная нагрузка от сил вредного сопротивления может быть принята равной

^р+Уу^а-г-ъб)^.(66)

Сила сопротивления перемещению ленты

Л^о= 1 1,2 (G2— G^)-<67)

Усилие раРш ориентировочно может быть принято равным 30—50 Н и учитываться со знаком (+) при рабочей бесштоковой полости и со знаком (—) при рабочей штоковой полости цилиндра.

Масса подвижных деталей конструкции

т'= (0,15-#-0,2)-у-.(68)

Скорости и ускорения подвижных масс определяют, исходя из числа ходов ползуна пресса.

Принимая (с учетом выхода инструмента из съемника штампа) угол совершения технологической операции lap равным 60° и считая, что время срабатывания распределительной аппаратуры f2 и подготовительное время ^з перекрываются временем поворота коленчатого вала пресса на угол ар, требуемое время движения подвижных масс определяют по формулам:

для подач с одной подвижной кареткой

^ре6 = 20/nQ; .(69)

^^. (74)^^. (74)(75)(75)по-(78)по-(78)(79)(79)

^^. (74)

^^. (74)

(75)

(75)

по-

(78)

по-

(78)

(79)

(79)

для подач с двумя последовательно работающими каретками

^реб = 5О/по.(70)

В первом приближении требуемая скорость движения подвижных масс

S + Sp + ST

и ~

и^треб

При расчете принимаем Sp + ST = = 54-6 см. Наибольшее ускорение подвижных масс ар = «о/5р. Диаметр цилиндра

D ц = V -^_ ,(72)

где т] = 0,4.

Полученное значение диаметра округляют до ближайшего размера по ГОСТ 15608—81.

Диаметр подводящих трубопроводов определяют исходя из требуемой скорости перемещения подвижных масс ио^г-ю4-!^» (—) •(73)

в \ Рву /

При ф (—^^— — 1 и р-в — 0,25 4- \ Рву /

0,35 в первом приближении диаметр трубопровода

। 1/ 4^F тр " V 2.104л|хв

Величину хода амортизатора, исходя из допустимых ускорений при торможении, равных (5—6) g, принимают: при м0<5 1 м/с St— 2,0—2,5 см; при ий™ 1-4-1,5 м/с ST -- 2,54-3,0 см; при ий"> 1,5 м/с ST — 3,0™5,0 см.

При определении диаметра дросселя амортизатора необходимо исходить из требования, чтобы в момент встречи подвижных масс с упором скорость «к не превышала 0,14 м/с. При истечении через дроссель

^ДР - К7730.

Усилие зажатия материала в каретках

/V3K-(1,3^1,6)X

( Gn\ °Р

^с + ( О2 + ~2—h Gnp ) ~~

X-♦

Нтр

(76)

Для предварительных расчетов силу тяжести прижимной планки механизма зажима 6пр можно принимать равной 0,2бд (силы тяжести петли ленты).

Усилие зажатия материала в тормозном устройстве

(0,3-г-0,5) (О^ — G°)

Поверочный расчет. Его проводят с целью уточнения* быстроходности (расчет времени цикла) и условий точности работы подачи по шагу. Расчет проводят после выбора -конструкции, компоновки узлов и механизмов подачи, определения массы подвижных частей, длин и диаметров трубопроводов, вредных объемов полостей цилиндров и т. д.

Расчет времени цикла. Приведенные формулы и последовательность расчета могут быть применены при определении времени цикла любых пневматических линейных приводов с относительной нагрузкой ^т) = = "^р*^ > не превышающей 0,4— 0,5, с учетом инерционных сил.

Время цикла подачи с одной движной кареткой

Тц-2^ + 2/2-Г /х.х + /х.х +

+ /Р.Х_Н.Х;

с двумя подвижными каретками

2/1 + 2^2 + ^-х + т _ + ФХ + ^Х + ^*Х

2•

Примерная циклограмма работы подач приведена на рис. 12. Расчет

Рис. 12. Циклограмма работы клещевой подачи:

а — с одной подвижной кареткой; б — с двумя подвижными каретками: 1 — захваты подающей каретки; 2 — захваты удерживающей каретки; ат — угол поворота кривошипного вала пресса, соответствующий технологическому ходу ползуна. Зоны, соответствуй ющие закрытому состоянию захватов, заштрихованы

элементов времени цикла приведен ниже.

Время прохождения сигнала от управляющего клапана до воздухораспределителя /л = ija^.

Скорость распространения звука в воздухе ав принимается равной 340 м/с.

Время срабатывания серийно выпускаемых распределителей указывается в паспорте. Время срабатывания распределителей оригинальной конструкции с пневматическим управлением определяется так же, как и для пневмоцилиндра с ц = 0,154-0,25 и а = 1 :

^2^2« 3 ~Ь ^2. 4>

где

tM = 1,25-*. IO-»—(80)

Коэффициент расхода выхлопного трубопровода цв, являющийся функцией коэффициента потерь § в трубопроводе,

|*в = 0,072 lg2 g - 0,404 lg g ++ 0,592,

где

E = 22

5 2dTp

Тогда

<2-4 = 2,8-1.10-*-^

In

Рвн

Рву

(81)

S

«0 ’

(82)

где

Рвн = 0,8рм; ио = 2.1О<‘-^-х г в

X <р

( —)

\ Рву )

Величины рву и <р ^ ^а ^ принимают по таблицам установившихся значений [42] в зависимости от магистрального давления рм и отношения --™— при а = 1 и Т] = 0,2.

Ив/в

Коэффициент расхода подводящего трубопровода р определяют аналогично рв*

^у = ^ * ^^^тр [^ц^О (^м + ^вн) + + VqPmA^.(87)^у = ^ * ^^^тр [^ц^О (^м + ^вн) + + VqPmA^.(87)

^у = ^ * ^^^тр [^ц^О (^м + ^вн) + + VqPmA^.(87)

^у = ^ * ^^^тр [^ц^О (^м + ^вн) + + VqPmA^.(87)

Расчетная схема пневмопривода подачи приведена на рис, 13.

Время срабатывания пневмоцилиндра при холостом ходе каретки подачи складывается из времени подготовительного периода (от срабатывания воздухораспределителя до начала движения) if ’ х и времени движения ^* я; ^•и = 218’'1.10'4-+х

Нв/в

(83>

Коэффициенты расхода трубопроводов, питающих цилиндр, определяют аналогично коэффициентам расхода тр убопроводов воздухор аспределител я,

Относительную нагрузку <q = = QKpmH определяют с учетом действия только статических сил Q = Ntpp + A/у zb FтпРя*(84)

Силу трения подвижных масс подачи по направляющим определяют при коэффициенте трения покоя: NTp = 10m'gpTp.(85)

Сила трения в уплотнениях: при движении в сторону штоковой полости

^у = * ^^Р'тр [^Ц^О (^М "Ь ^вн) + + ^шЛРвн]го;(86)

при движении в сторону бесштоновой полости

Ширину манжет Ьо и Ьо определяют по ГОСТ 6678—72 и ГОСТ 14896—84.

Коэффициент трения в манжетах р>тр = 0,084-0,1 (для резиновых манжет со смазочным материалом). Для V-образных уплотнений коэффициент в0 = 1, для колец Во = 2.

При уплотнении поршня с помощью поршневых колец силу трения уплотнений по цилиндру (штоку) определяют по формулам:

при движении каретки в сторону штоковой полости

^ = bl0^p [D^b (рм + 0,9) +

+ VoPbM(88)

уде I,

Рвн =(1 — ^ Рм»

при движении каретки в сторону бесштоковой полости

# у = 1 • Ю5лртр XD^bt (рм + 0,9) +

+ Рш/оРм2о].(89)

Сила ЕшРа учитывается со знаком (+) при движении каретки в сторону штоковой полости цилиндра и со знаком (—) — в сторону бесштоковой полости.

Относительная величина в=/о,ззв(1-п)>(^у+ *

+ (1,317--^-) (1-Ч)Х \Рм /

ViP-b/b v2iVViP-b/b v2iV(1 — ч) In(1 — ч) Inа1 —ча1 —ч-0,58(1-4) ^—•(9°)

ViP-b/b v2iV

ViP-b/b v2iV

(1 — ч) In

(1 — ч) In

а

1 —ч

а

1 —ч

При -Ь^фПри -Ь^ф106

При -Ь^ф

При -Ь^ф

1П-:

1,317 — Ра.

Рм

вевеличина 6 получается отрицательной и ее принимают равной нулю.

ве

ве

Время движения

ф* = (< + С + О*-И-(91)

Каждое из времен этапов движения вычисляют по формуле

^ = 2,8-! - IO"4 -^_ In -^ +

Цв/а Рву

+ ^=^-(92>

Установившаяся скорость принята

Мо = 2.1О»-^<р (-^Y(93)

Величину х| определяют с учетом статических сил.

Составляющая времени

f т —

, 2ST3 , FB^„ + (0,1^0,2)]

‘ м0 "^2,8-104рт/т

X InX Inзм^шах

X In

X In

пам ^ву

(94)(94)где

(94)

(94)

ам ^>т и0 Н- Рм^тэ^7 2@$тэ

РтахQ р

Отэг в

с ^У S • X — ^вр St3 ~ V ~^~ "^ Х° Fв '

Значение р^ принимают по таблицам установившихся значений 142] при тех же условиях, что рву и <р (.

\ Рву /

Коэффициент цт определяют аналогично предыдущим значениям коэф

фициентов расхода с учетом приведения диаметров выхлопного трубопровода к диаметру дросселя (в случае, если сброс воздуха через дроссель происходит в выхлопной трубопровод).

Значение р^ принимают по таблицам установившихся значений 1421 uf в зависимости от рм> отношения -^-г, Р>т/т ’ а и KJ.

Составляющая времени

(1,2 4-1,6) 106КутИт/т

4( }

Коэффициент восстановления при ударе зависит от многих факторов: материала соударяющихся тел, формы контактирующих поверхностей, массы соударяющихся тел и т. д. Однако для учета времени колебаний подвижных масс /4 значение его может быть ориентировочно принято &у=1-3^.(96)

При определении величины М^ необходимо учитывать, что давление воздуха в выхлопной полости принимает значения р^х.

Времена ^'х и t^^ определяют по тем же формулам, что и время холостого хода. Однако при расчетах необходимо учитывать, что

Q-WTp + ^y + ^± М^шРа- (97)

Силы сопротивления перемещению (полезная нагрузка) определяют по формуле

^c = 2^Tp + 4-(Gn-Gn). (98)

Необходимо также учитывать, что штоковая и бесштоковая полости цилиндра меняются местами, т. е. изменяется Vj и V2, а, XI, ц|хв, бит. д„ которые определяют аналогично этим же величинам при холостом ходе.

При определении величины р^х при рабочем ходе в формулу вместо tn' необходимо подставить

°^-Г

т = т' А^.(99)

грузкой ^грузкой ^(102)(102)NG, g2, g£NG, g2, g£при-при-(ЮЗ)(ЮЗ)(Ю4)(Ю4)Рис. 14. Путь разгона подвижных массРис. 14. Путь разгона подвижных масс

грузкой ^

грузкой ^

(102)

(102)

NG, g2, g£

NG, g2, g£

при-

при-

(ЮЗ)

(ЮЗ)

(Ю4)

(Ю4)

Рис. 14. Путь разгона подвижных масс

Рис. 14. Путь разгона подвижных масс

Расчет ускорений подвижных масс. Ускорения подвижных масс с относительной на- Q

= —-р ), не превышаю

щей 0,4 ... 0,5, с учетом инерционных сил при разгоне определяют по формуле

Рн + Ру р Рву + Рвн р п 2.10-й2.10-й в

(ЮО)

где рвн = — (1 — П) Рм-

В рассматриваемой формуле расчетные величины принимают значения: при рабочем ходе

Q = Мтр + Му + Nc ± ЮраГ; (101)

и=т,+_—__

при холостом ходе

Q = WTp + Wy ± ЮРшра; т = т'.

Величины й0, 7VTp, N^

рассчитывают по формулам (93), (85),

(86), (98), (65), (63).

Значения ру, рву и ф

нимают по таблицам J42 J в зависимо-

сти от рм, отношения —Ч—, а и ц, Ив/ в

Коэффициент Т) определяют с учетом инерционных сил, действующих на привод в период разгона:

при рабочем ходе

_ Q-V^Ama^ , 4~ ЮрмГ ’

при холостом ходе Q-V^AnVa^

= “ 1OpMF ’ й£

где ар =.

Путь разгона подвижных масс Sp определяют по графику (рис. 14).

При расчете необходимо учитывать, что с изменением направления движе-

ния (в сторону штоковой полости цилиндра или бесштоковой) или нагрузки (рабочий или холостой ход) изменяются все величины, кроме Атр, #4 Рм*

Максимальное ускорение подвижных масс при торможении хт = йд/5тэ.

Величины й0, ^тд с изменением направления движения или нагрузки меняют значения. Их рассчитывают по формулам (93), (94).

При проектировании подач, например, с механическим приводом время цикла подачи определяется кинематикой механизма и заданным числом ходов в минуту, а расчет условий точности подачи методически остается тем же. Конкретные величины в расчетах (усилия зажатия материала, ускорения и т. д.) определяют по принятой схеме с использованием существующих методик.

ПОДАЧИ ПРУТКОВ И ПОЛОС

Подача прутков. Для автоматической подачи прутков диаметром свыше 20 мм к ТМ применяют стеллажи в совокупности с роликовыми конвейерами.

На рис. 15 показана схема стеллажа для прутков диаметром 20—40 мм мод. СА13. Стеллаж состоит из приемного стола-накопителя /, механизма 2 поштучной выдачи прутков и роликового конвейера 3.

На приемный стол может быть загружена пачка прутков массой до 5 т и длиной до 6 м. Механизмом поштучной выдачи из пачки отделяется один пруток и выдается на роликовый

1

Рис. 15. Схема стеллажа мод. СА13

конвейер, который подает пруток в технологическую машину. Величина подачи прутка определяется положением регулируемого упора (для прессов и ножниц, в которых осуществляется отрезка). Для ТМ непрерывного действия (правильные, калибровочные и др.) пруток подается роликовым конвейером до захвата его рабочим органом машины. Для прутков диаметром 30 мм и более загрузочная позиция обычно делается неприводной и располагается наклонно выше уровня механизма поштучной выдачи. Прутки под действием силы тяжести раскатываются по загрузочной позиции и механизмом поштучной выдачи, который в данном случае выполняется просто в виде отсекателя, выдаются на роликовый конвейер. По такому принципу создан стеллаж мод. СМ14, используемый в комплексах на базе ножниц точной резки, например, модели АКН1334.01.

Подача полос. Для автоматизации штамповки деталей из полос используют комплексы оборудования в составе: пресс с автоматической (валковой или клещевой) подачей, полосо- подаватель (механизм поштучной выдачи полос) и механизм для резки или укладки отходов полосы. Комплексы оснащают цикловой (реже чис

ловой) системой программного управления, которая определяет последовательность выдачи полосы из стопы в подачу, включение подачи и пресса на отработку заданного числа ходов (штамповку количества деталей, получаемых из одной полосы), включение ножниц для резки отходов и удаление отходов.

В комплексах с числовым программным управлением системой управления, кроме того, можно задавать шаг подачи материала (при переходе на новую деталь) и выдавать команды на автоматическую смену и настройку штамповочного инструмента. В качестве шаговых автоматических подач, как правило, применяют валковые или клещевые подачи. Отличиями подач от аналогичных механизмов для работы с ленточным материалом являются следующие:

для работы с полосами применяют только двусторонние подачи, толкающие на входе в штамп и тянущие на выходе;

в момент выдачи очередной полосы в валки или клещи подачи последние должны быть открыты, что определяется системой управления»

Расчет подающих устройств аналогичен приведенному выше расчету подач для ленточного материала.

Ножницы для резки отходов также аналогичны механизмам того же назначения, применяемым в комплексах для ленточного материала, но оснащаются устройствами для выноса остатка полосы или досылки его под нож.

Для поштучной выдачи полос в подачу применяют различные схемы по- лосоподавателей (рис. 16), которые обеспечивают отделение одной полосы от стопы и выдачу ее в шаговую подачу таким образом, чтобы на рабочей позиции штампа не получилось неполной вырубки.

Общая структурная схема полосо- подавателя обычно характеризуется наличием следующих элементов: загрузочной позиции, механизма передачи стопы на рабочую позицию, рабочей позиции, механизма отделения полосы от стопы и механизма выдачи полосы в шаговую подачу.

Загрузочная позиция обеспечивает прием стопы (кассеты) полос в процессе работы комплекса, т. е. исключает из цикла работы подготовительное время и обеспечивает безопасные условия работы, так как загрузка полос осуществляется вне зоны действия механизмов полосоподавателя» Загрузочные позиции имеются в по- лосоподавателях конструкции ЭНИКМАШ, НИИТМ, фирм Schmid (Швейцария), Schuler (ФРГ), Heilbronn (ФРГ) и др.

Механизм передачи стопы на рабочую позицию с загрузочной выполнен с механическим (конструкция ЭНИКМАШ, Heilbronn и др.) или ручным (Schmid) приводом. При ручном перемещении стопы на рабочую позицию автоматический цикл осуществляется только в пределах работы из одной стопы (кассеты), далее цикл прерывается и после установки новой стопы комплекс вновь включается в автоматическую работу. При механическом приводе автоматический цикл может продолжаться до начала штамповки новой детали. Привод механизма может быть пневматическим — при небольшой массе стопы, гидравлическим или электромеханическим — при большой (свыше 0,5 т) массе стопы.

Рабочие позиции выполняются в виде подъемных (конструкции Schuler,

Рис. 16. Полосоподаватель с механизированной загрузкой стопы полос на запасную позицию:

а — конструктивная схема: / — механизм передачи стопы; 2 — загрузочная позиция; 3 — рабочая позиция; 4 — механизм выдачи полосы; 5 — механизм отделения полосы; б — траектория захвата и выдачи полосы: 1—9 ~ составляющие траектории

Weingarten (ФРГ) или неподъемных (ЭНИКМАШ, НИИТМ, ЗИЛ) столов. Привод подъемного стола может быть пневматический, гидравлический или электромеханический. Подъем стола осуществляется либо после выдачи каждой полосы, либо на постоянную дискретную величину. С неподвижного стола полосы забираются траверсой, имеющей ход на всю высоту стопы.

Механизм отделения полосы от стопы имеет различные конструктивные исполнения. Отделение полос от стопы осуществляется:

пневмоприсосами (для полос толщиной до 3 мм);

магнитными шайбами или магнитными роликами (для магнитных материалов);

фрикционными роликами (для полос толщиной до 1,5 мм);

шиберными толкателями (для полос толщиной свыше 1 мм).

Существенным недостатком фрикционных роликов является неустойчивая работа вследствие плохого сцепления ролика с полосой. Для устранения этого недостатка ролики обрезинивают или делают на их поверхности насечку. Однако в первом случае происходит быстрый износ обрезиненного слоя, а во втором — повреждается поверхность полосы, что часто недопустимо.

Наибольшее распространение получил способ отделения с помощью пневмоприсосов, вакуум в которых создается выдавливанием воздуха из чаши-присоска или принудительно от вакуум-насоса, эжектора» Захват полосы присосами может производиться за передний конец полосы, задний конец или по всей длине полосы. Вертикальное и горизонтальное перемещение захватов осуществляется в большинстве случаев пневмоцилиндрами. Для гарантированного отделения только одной полосы в конструкциях полосоподавателей предусматр иваются специальные устройства — магнитные распушители, отсекатели. Магнитные распушители наиболее распространены, их применяют для холоднокатаных полос толщиной до 4 мм. Отсекатели применяют при работе с полосами толщиной свыше 1,5 мм.

Выдача полос в шаговые подачи осуществляется обычно приводными валками с пневматическим, гидравлическим или электромеханическим приводом. Полоса выдается до регулируемого по положению упора, а затем специальным досылателем или шаговой подачей перемещается на первую позицию штампа. Упор выставляется таким образом, чтобы обеспечить полную вырубку первой заготовки, исключив зарубание края полосы.

По основным параметрам полосо- подаватели можно разделить на две группы — для тонких полос и для толстых полос. Каждая группа характеризуется следующими показателями полос, мм:

Первая Вторая группа группа

Толщина ^4 ^20 наибольшая

Ширина ^300^620

Длина 2000—4000—4000—6000

УСТРОЙСТВА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПОДАЧИ ЛИСТОВ

Для автоматизации штамповки мелких деталей непосредственно из листа используют различные типы подач с координатными столами. В отечественной практике известны следующие подачи: мод. АП48, АП49 и АП50Ф2 с числовым программным управлением. Все указанные подачи обеспечивают шаговое перемещение листа в штамп при вырубке из него деталей в шахматном порядке или прямыми рядами на прессах усилием 400—1000 кН. При шахматном раскрое листов создаются предпосылки для повышения коэффициента использования материала. Недостатком способа вырубки деталей из листов является необходимость создания специальных штампов, обеспечивающих, помимо вырубки, отрезку и удаление перфорационного отхода за каждый ход ползуна пресса.

Основным механизмом всех подач является координатный стол, совершающий прерывистое шаговое перемещение по двум координатам в горизонтальной полости по заданному закону.

Подачи АП48 и АП49 имеют привод от коленчатого вала пресса, сложны по конструкции из-за специального шарнирно-зубчатого механизма, обеспечивающего выстой листа при вырубке при непрерывном вращении вала пресса, и поэтому широкого распространения не получили.

Развитие электронной техники и систем числового программного управления позволило предельно упростить кинематику подач листа с одновременным расширением их технических возможностей. Подача АП50Ф2 представляет собой координатный стол, в котором каретка перемещается по направляющим станины, а листодержа- тель — по направляющим каретки. Перемещения механизмов взаимно перпендикулярны. Перемещения механизмов осуществляются от управляемых

приводов постоянного тока через передачи винт—гайка качения. Устройством ЧПУ задаются величины перемещения по координатам и закон разгона-торможения подвижных масс, в составе технологического комплекса управляет также работой пресса.

Основные параметры подачи АП50Ф2

Размеры исходного листа,

мм 1000Х1500

Толщина листа, мм . . . .0,5—4

Шаг подачи (по координатам), мм ^160

Точность подачи, мм. . .±0,2

Дискретность задания перемещений по координатам, мм 0,1

Для автоматизации штамповки крупногабаритных деталей, исходной заготовкой которых является лист, в отечественной и зарубежной практике используется большое количество различных манипуляторов, листоуклад- чиков, механизмов поштучной выдачи листов и др. Такие механизмы, как правило, поставляются в составе автоматических комплексов или линий и объединены единой схемой с оборудованием.

Фирмой Norda (Италия) создана единая унифицированная гамма манипуляторов для загрузки штучных листовых заготовок в штамп и съема отштампованных заготовок. Манипуляторы могут обслуживать как отдельные прессы, так и встраиваться в механизированные и автоматические

линии, обеспечивая загрузку-выгрузку заготовок и передачу их от пресса к прессу.

Аналогичные по схеме манипуляторы созданы и освоены в производстве на Воронежском заводе кузнечно-прессового оборудования им. Калинина. Манипуляторы предназначены для автоматизации двухкривошипных прессов простого действия.

Каретка манипулятора со схватами пер вмещается возвр атно-посту п ател ь но от электромеханического привода через кривошипно-кулачковый механизм по закону, близкому к синусоидальному. В конце хода каретки схваты по копиру опускаются за заготовкой (или с заготовкой на позиции загрузки) от этого же привода. С целью уменьшения скоростей, ускорений и времени цикла предусмотрена промежуточная позиция, т. е. манипулятор работает с перекладкой заготовок за два этапа. Этим уменьшаются величины перемещений, обеспечивается более компактная конструкция. На промежуточной же позиции осуществляется контроль поштучной выдачи заготовок. Стопа заготовок загружается в магазин на запасной позиции. Для предотвращения аварийных ситуаций манипуляторы оснащены системой диагностики, контролирующей положение механизмов, правильность укладки заготовки в штамп, вынос отштампованной детали из штампа. Описанная схема позволяет значительно увеличить производительность в сравнении с традиционными укладчиками листов.

3

ПИТАТЕЛИ ШТУЧНЫХ ПРЕДМЕТОВ • ОБРАБОТКИ

ТИПЫ И СТРУКТУРА ПИТАТЕЛЕЙ

В системе автоматической загрузки питатели выполняют функцию подачи ориентированных штучных предметов обработки (ПО) в рабочую зону технологических машин. При этом повышается производительность этих машин и безопасность обслуживания.

В зависимости от характера движения рабочих органов питатели подразделяют на револьверные, шиберные, грейферные, комбинированные, промышленные роботы и манипуляторы.

Специальные питатели применяют в массовом и крупносерийном производствах. Они предназначены для подачи одного или нескольких (на сборочных операциях) наименований ПО. Универсальные питатели (переналаживаемые) применяют в серийном и мелкосерийном производствах для подачи одной или группы однотипных ПО определенного диапазона размеров. Механизмы \и конструктивные элементы, как и целиком универсальные питатели, поддаются унификации и стандартизации, что способствует организации централизованного их изготовления.

К общим механизмам, применяемым в питателях, можно отнести: приводы, передаточные механизмы для передачи движения от привода к рабочему органу: шиберу, револьверному диску через механизм периодического движения, грейферным линейкам и захвату промышленного робота или манипулятора и механизмы блокировки, а также конструктивные элементы для загрузки питателя, фиксации и удаления ПО.

Источником движения (приводом) может служить вал или ползун (шпиндель) технологической машины или электро-, гидро-, пневмодвигатели.

В первом случае исходными для определения скоростей и ускорений рабочего органа питателя являются законы движения коленчатого вала (вращающегося непрерывно или с остановками) или возвратно-поступательного прямолинейного движения ползуна пресса. Во втором случае работа привода может быть задана по заранее рассчитанному или подобранному закону движения.

Передаточные механизмы, служащие для передачи движения от привода, могут изменять направление и закон движения. Ведущие и ведомые звенья этих механизмов имеют одно из следующих движений: непрерывно- или прерывно-вращательное, возвратно-поступательное или качательное и располагаться в одной или различных плоскостях. По конструктивному исполнению механизмы подразделяются на кривошипные или эксцентриковые; кулачковые с кулачком дисковым, цилиндрическим (байонетным) и плоским (клиновым); карданные; цепные или ременные передачи; зубчатые передачи; реечно-зубчатые или зубчато-реечные и рычажные многозвенные. В ряде случаев механизмы изготовляют комбинированными, состоящими из двух и более перечисленных механизмов.

Кривошипные или эксцентриковые механизмы преобразовывают непрерывное или прерывистое вращательное движение вала технологической машины в колебательное движение двуплечих рычагов или качательное возвратно-поступательное движение рычагов в вертикальной плоскости, которое, в свою очередь, может в дальнейшем преобразовываться в возвратно-поступательное прямолинейное движение ползушки в горизонтальной плоскости. Эти механизмы позволяют осуществлять регулировки при наладке после изготовления или вследствие износа контактных поверхно-

Рис. 1. Байонетный механизм:Рис. 1. Байонетный механизм:а е пазом во втулке? б ^ о пазом на штоке: 1 ^ шток? 2 = ролик? 3 * втулка? в ■* развертка профильного паза? а ^ сиема к расчету паза: I ^ диск? 2 = собачка? 3 — втулкаа е пазом во втулке? б ^ о пазом на штоке: 1 ^ шток? 2 = ролик? 3 * втулка? в ■* развертка профильного паза? а ^ сиема к расчету паза: I ^ диск? 2 = собачка? 3 — втулкастей. С их помощью можно передавать движения на относительно большие расстояния.

Рис. 1. Байонетный механизм:

Рис. 1. Байонетный механизм:

а е пазом во втулке? б ^ о пазом на штоке: 1 ^ шток? 2 = ролик? 3 * втулка? в ■* развертка профильного паза? а ^ сиема к расчету паза: I ^ диск? 2 = собачка? 3 — втулка

а е пазом во втулке? б ^ о пазом на штоке: 1 ^ шток? 2 = ролик? 3 * втулка? в ■* развертка профильного паза? а ^ сиема к расчету паза: I ^ диск? 2 = собачка? 3 — втулка

Механизмы с дисковым кулачком, профиль которого построен по заранее заданному закону движения, обеспечивают большую плавность работы. Недостатком является относительно быстрый износ контактных поверхностей, особенно при непосредственной передаче механизмом больших нагрузок.

Механизм с цилиндрическим кулачком (байонетный) может иметь два исполнения: с пазом (пазами) во втулке (рис. 1, а) и с пазом (пазами) на штоке (рис. 1, б). Первое исполнение применяют при наличии большой закрытой высоты пространства, где устанавливается питатель, так как нижнюю часть его изготовляют большой толщины вследствие длинной втулки. Для второго исполнения необходимо наличие отверстия в столе для выхода

штока. Угол у0 поворота втулки (рис. 1, г) за один рабочий цикл питателя (угловой шаг) определяют по формуле

То = V + Тп,О)

где у — угол поворота рабочего диска, градусы [см. формулу (22)]; уп — угол перебега, равный 5—10° при храповом механизме.

Длина (рис. 1, в) развертки профильного паза втулки (штока), соответствующая углу у0 поворота, ?В =-^*O,OO874DVo,(2)

где D — наружный диаметр втулки (штока), мм.

Рабочий ход штока (рис. 1, в), соответствующий повороту втулки на угол

(3)(3)То, к ^в ^“tg₽B

(3)

(3)

Рис. 2. Схема клинового передаточного механизма: а — в односторонним клином| б » о двусторонним клиномРис. 2. Схема клинового передаточного механизма: а — в односторонним клином| б » о двусторонним клиномгде рв — угол наклона паза во втулке (на штоке) относительно вертикальной оси, градусы (принимают не более 35°).

Рис. 2. Схема клинового передаточного механизма: а — в односторонним клином| б » о двусторонним клином

Рис. 2. Схема клинового передаточного механизма: а — в односторонним клином| б » о двусторонним клином

Байонетный механизм, по существу, тот же клиновой, но возвратно-поступательное прямолинейное в вертикальной плоскости движение привода он преобразует в колебательное по дуге окружности движение ведомого звена в горизонтальной плоскости. Он позволяет уменьшить общие габариты питателя, например револьверного, так как его помещают в центральной части питателя. Недостатком является большой износ контактных поверхностей (роликов и пазов) вследствие больших нагрузок, испытываемых при повороте диска. Уменьшение давления достигается многопазовым (шлицевым) соединением штока и втулки.

Механизм с плоским кулачком клиновой (рис. 2); он наиболее простой в изготовлении и эксплуатации. Механизм изменяет возвратно-поступательное прямолинейное движение привода в вертикальной плоскости в аналогичное движение ведомого звена в горизонтальной плоскости. Угол наклона клина к вертикальной плоскости обычно выбирают в пределах угла давления 30—40° и, как исключение, 45°. Одним из недостатков этого механизма является малая величина перемещения ведомого звена, она меньше или равна величине перемещения привода. Для увеличения этого перемещения дополнительно встраивают

рычажный или реечно-зубчатый механизм. Наклонную поверхность клина, как правило, делают прямой, и поэтому закон движения ведомого звена такой же, как и у привода, но его можно изменить, сделав наклонную поверхность кривой, заранее рассчитанной по необходимому для плавной работы ведомого звена закону движения. При одностороннем клине устанавливают пружины для осуществления, как правило, рабочего хода ведомого звена; это исключает поломки при заедании механизма, но выход из строя пружины (поломка, потеря упругих свойств) вызывает отказы в работе питателя. Двусторонний клин устраняет этот недостаток, но при этом требуется блокировка для остановки машины при заедании питателя.

Регулируемый по длине клин позволяет легче осуществлять наладку питателя после изготовления и восстанавливать первоначальное взаимное расположение контактных поверхностей после их износа. Передача движения ведомому звену через ролик значительно уменьшает передаваемые усилия и тем самым повышает износостойкость контактных поверхностей. Вертикальный ход, мм, клина 1 (рис. 2, а) при г^ = г &”=-^-+2rtg4»<4>

где 5Ш — ход шибера 4 ползушки 5, мм; Р — угол клина, градусы; rg —

радиус ролика 2, мм; т — радиус скругления переходов клина, мм.

Разность высоты расположения осей роликов, мм, (рис. 2, б)

Я = (2^ + В) tg^-,(5)

где В — ширина клина, нм.

Карданный механизм как самостоятельный применяют редко, в основном в сочетании с закрытой или открытой зубчатой передачей.

Механизмы с цепной или ременной передачей применяют при приводе от вала машины. Поскольку длина цепи или ремня относительно большая и в процессе работы они вытягиваются, то стабильной точностью они не обладают. Кроме того, поскольку диаметры шкивов небольшие, то долговечность ремней мала, так как напряжения в ремне возрастают с уменьшением диаметра шкива, особенно ведущего.

Закрытую или открытую зубчатую передачу применяют при приводе от вала машины или от индивидуального для уменьшения числа оборотов или изменения направления движения.

Реечно-зубчатый механизм (рис. 3) повторяет закон движения привода и позволяет возвратно-поступательное прямолинейное движение преобразовать с помощью обгонной муфты или храповика в прерывистое по дуге окружности. Ход рейки 3 за один цикл работы питателя определяют в зависимости от величины угла ур поворота зубчатого колеса 2. Точка А за один иод перемещается в точку А’ по делительной окружности колеса и в точку А" по делительной линии рейки. Длина Дуги /д, мм (ЛЛ') равна отрезку АА" — иоду рейки Sp, мм, определяемому по формуле

$р = Гд = ^,(6)

где Do — диаметр делительной окружности зубчатого колеса, мм; а' — число зубьев колеса.

Угол поворота

Ур = 360/а'.(7)

Число зубьев колеса принимают равным числу гнезд револьверного

диска. Зубчатую передачу следует рассчитывать из предварительно принятого числа зубьев z' и конструктивно выбранного диаметра делительной окружности колеса.

Механизм блокировки фиксирует отклонения от нормальной работы механизмов и конструктивных элементов питателя с последующим отключением муфты сцепления машины, не допуская нового цикла работы, включает тормоз для остановки ползуна пресса во время хода его вниз, предотвращает поломку и некачественное изготовление ПО. Отклонения от нормальной работы или выход из строя механизмов и конструктивных элементов отражаются на точности поворота диска, хода шибера и грейферных линеек, поэтому механизм, как правило, имеет контакт непосредственно с рабочим органом питателя, ПО или с элементами, соприкасающимися с ними (фиксаторами, ловителями, собачками и ДР-).

Механизмы блокировки по конструктивному исполнению делят на контактные — механические, электрокон- тактные, пневматические и бесконтактные — оптические и механизмы с применением радиоактивных датчиков. Механические и пневматические механизмы воздействуют на муфту включения машины, кроме того, механические могут предотвращать поломки при

Рис. 3. Схема реечно-зубчатого механизма:

1 — рабочий диск) 2 * зубчатое колесо; 8 —* рейка

соприкосновении захватным элементов питателей с рабочим инструментом, освобождая пространство над последним в держателе инструмента для утапливания, при этом ползун пресса или шпиндель продолжает свое движение. Этот метод блокировки необходим при механической муфте сцепления, когда при движении ползуна вниз остановить его нельзя.

Электроконтактные механизмы через конечные выключатели отключают электродвигатель или муфту сцепления, включая при этом тормозную систему.

Оптические механизмы и механизмы с радиоактивными датчиками могут быть успешно применены для бесконтактного контроля наличия и правильной ориентации ПО на рабочей и промежуточных позициях.

Для предотвращения обратного хода рабочего диска устанавливают подпружиненные собачки, упирающиеся в выступы диска, пилоны, входящие в специальные для них отверстия, и тормозные колодки.

Загрузка питателя может осуществляться вручную или механически. При загрузке вручную ПО укладывают непосредственно в гнезда диска или в захватный элемент шибера или через магазин. Механическая загрузка осуществляется бункерно-загрузочным устройством или непосредственно из вырубного штампа, составляющего с питателем одно целое.

В зависимости от сложности конфигурации ПО и их размеров оператор может успеть уложить в гнезда диска 30—50 шт. в минуту. Технологическая операция обычно проходит на одиночных ходах прессов и, реже, в автоматическом режиме, когда рабочий цикл обработки позволяет оператору успевать укладывать ПО. Производительность ручной загрузки может быть повышена благодаря расширению зоны загрузки, т. е. укладку можно осуществлять одновременно в несколько гнезд диска.

Более производительной и безопасной является загрузка через магазин, в который вручную укладывают не поддающиеся бункеризации ПО. Минимальная толщина ПО, отсекаемого из магазина рабочим органом питателя,

лимитируется жесткостью последнего, поскольку отсекающая часть должна быть толщиной 0,7—0,9 толщины ПО. При наличии специального отсекателя или механизма поштучной выдачи минимальная толщина подаваемых ПО может ограничиваться только плотностью прилегания захватных элементов к поверхности, по которой транспортируются ПО. При загрузке через магазин работа может проходить и в автоматическом режиме.

Наиболее производительной является загрузка бункерным загрузочным устройством (БЗУ). Их применение ограничивают сложность ориентации, способ поступления ПО непосредственно в захватные элементы и конструкция механизмов питателя.

Также производительной является загрузка питателя непосредственно из вырубного штампа, поскольку в данном случае отпадает необходимость в устройствах для загрузки штучных ПО. Кроме того, этим видом загрузки можно пользоваться практически для ПО любой конфигурации и толщины без дополнительной переориентации. Вопрос о применении того или иного способа загрузки в каждом конкретном случае решается в зависимости от его возможностей, местных условий и экономической целесообразности.

Фиксация ПО служит для ориентации ПО относительно рабочего инструмента. Предварительная фиксация осуществляется в захватных элементах, а окончательная возможна там же или непосредственно рабочим инструментом. В случае окончательной фиксации в захватных элементах последние должны быть изготовлены с большой точностью как по контуру ПО, так и по расположению относительно рабочих частей инструмента и должны быть термически обработаны. Конструкция удешевляется при использовании вставных трафаретов: постоянных в специальных питателях и сменных в переналаживаемых. Наилучшие результаты по ориентации ПО достигаются при фиксации их на рабочей позиции, либо непосредственно рабочим инструментом, либо фиксаторами, установленными в верхней или нижней части рабочего инструмента. Конструктивное исполнение

фиксаторов должно быть таким, чтобы они не препятствовали движению рабочего органа питателя. Фиксация ПО в зависимости от требуемой точности и соблюдения единства баз может проводиться по наружному или внутреннему контуру (поверхностям) или по имеющимся отверстиям.

Удаление ПО проводится на рабочей или разгрузочной позиции. В зависимости от технологической операции, конфигурации ПО и конструкции захватного элемента рабочего органа питателя удаление ПО может осуществляться напровал, выталкивателем, сбрасывателем, струей сжатого воздуха. Сохранить ориентацию можно при удалении напровал или специальным устройством.

РЕВОЛЬВЕРНЫЕ ПИТАТЕЛИ

Револьверные питатели наиболее эффективно используют при выполнении на одной операции двух и более переходов для подачи плоских ПО толщиной св. 0,5 мм и объемных диаметром до 60 мм. Исходными технологическими данными, определяющими конструкцию питателя, являются: характеристика ПО — конфигурация, размеры, точность изготовления, серийность выпуска, вид технологической операции и переходов; характеристика технологической машины — число ходов или оборотов в минуту, закрытая высота (между ползуном или шпинделем и столом), величина хода ползуна или шпинделя; действительная производительность (необходимая), равная числу ПО, которые обрабатываются в единицу времени при реальных условиях эксплуатации.

В общем виде револьверные питатели состоят из привода, механизмов периодического движения, торможения и фиксации диска, блокировки и конструктивных элементов для загрузки питателя, фиксации ПО и удаления готовых ПО. В зависимости от вида технологической операции и переходов, точности изготовления ПО, конструкции привода и механизма периодического движения можно обойтись без механизмов передаточного, фиксации, торможения и блокировки. Их функции зачастую совмещают остав

шиеся механизмы и конструктивные элементы.

Основным требованием, предъявляемым к приводу, механизмам передаточному, периодического движения и торможения диска, является выполнение заданных законов движения, обеспечивающих плавность поворота диска, отсутствие скачков угловой скорости и пиков кривой угловых ускорений, приводящих к ударам и значительному увеличению усилий, действующих на механизмы, а следовательно, быстрому износу и потере точности в работе.

Механизм периодического движения диска поворачивает рабочий диск на определенный угол в зависимости от числа гнезд в нем с последующим выстоем на период, необходимый для выполнения технологической операции, входа и выхода инструмента, загрузки и разгрузки питателя. Конструкция этого механизма определяет точность работы всего питателя и наличие механизмов фиксации, торможения и блокировки. Ведущее звено имеет одно из следующих видов движения: непрерывно или прерывисто вращательное и колебательное по дуге окружности. Число ведущих звеньев может быть одно, два и более.

Периодическое движение рабочего диска осуществляет один из следующих механизмов: мальтийский, кулачковый получервячный, фрикционный, шарнирно-зубчатый, с обгонной муфтой и храповой.

Мальтийский механизм обеспечивает точный поворот и надежную фиксацию, плавность поворота диска при входе поводка в паз под прямым углом. Этот механизм компактен. Конструкция его относительно проста, имеет высокий КПД. Недостатками являются: большой угол поворота поводка ведущего звена, особенно при большом числе пазов креста; относительно большая трудоемкость изготовления; в отдельных случаях требуется применение фиксаторов. При определенном числе пазов креста уменьшение угла поворота возможно лишь у механизмов с ударным зацеплением.

Кулачковый получервячный механизм (рис. 4) совмещает поворот рабочего диска получервяком с последующей фиксацией его полудиском-фикса-

Рис. 4. Схема полу червячного механизма

тором, входящим в фиксирующий паз. Поэтому на нормальную работу устройства влияет качество изготовления червяка и зубьев с пазами колеса или рабочего диска. Механизм обеспечивает большую точность и плавность поворота, но не допускает большого угла поворота, так как увеличение шага червяка влечет за собой увеличение нагрузок на контактные поверхности и, следовательно, большой их износ. Для обеспечения периодического движения шаг витка червяка, мм,

<ч = 2/к, (8)

где /к — шаг червячного4 колеса, мм.

Число заходов получервяка следует принимать равным двум, а получервяк изготовлять с одним витком. Число зубьев червячного колеса следует принимать равным числу гнезд рабочего диска. Наружный диаметр колеса выбирают предварительно конструктивно. При нарезке зубьев на диске наружный его диаметр должен равняться наружному диаметру червячного колеса. Червячную передачу следует рассчитывать, исходя из предварительно принятого числа зубьев и конструктивно выбранного диаметра колеса.

Фрикционный механизм применяют в ленточном и колодочном исполнении. Быстрый износ трущихся поверхностей не позволяет применять его широко.

Шарнирно-зубчатый механизм (рис. 5) имеет относительно малые габаритные размеры и инерционность, работает без пружинного замыкания. Динамические свойства хорошие, так как в конце его поворота не только скорость, но и ускорение плавно

уменьшаются до нуля. Этот механизм не имеет разрыва кинематической цепи и состоит из четырехзвенника ОАВС, в шарнирах А, В и С которого установлены последовательно зацепляющиеся между собой зубчатые колеса 1, 2 и 3. Ведомое колесо 3, жестко скрепленное с рабочим диском, совершает периодическое вращение, имея заранее заданный период выстоя. Зубчатое колесо / жестко закреплено относительно ведущего кривошипа 4 и выполняет роль толкателя, ролик 6 которого взаимодействует с пазом кулачка (копира). Это позволяет зубчатому колесу / совершать дополнительное корректировочное движение по закону, заложенному при проектировании кулачка.

На участке, где необходимо устранять обратный поворот, это зубчатое колесо будет поворачиваться относительно кривошипа, а на остальной части поворота профиль кулачка будет очерчиваться по дуге окружности с центром в точке О и относительное движение этих двух звеньев будет отсутствовать. Динамические нагрузки от масс, связанных с рабочим диском, в момент остановки его и при трогании с места равны нулю, что позволяет в отдельных случаях отказаться от тормоза и фиксатора. При изменении длины ведущего кривошипа 4 или стойки 5 коэффициент выстоя % может быть увеличен, но при этом приближенный выстой рабочего диска сопровождается обратным поворотом, который может привести к поломке фиксаторов или инструмента. Это делает необходимым применение способов ус-

Рис. 5. Схема шарнирно-зубчатого механизма

транения или компенсации обратного поворота. Коэффициент выстоя

1 - /ах

*ц~*о ~ 360° —фв ’ 1 '

где /0 — время выстоя, мин; /ц — время цикла, мин; фв — угол выстоя, градусы.

Механизм с обгонной муфтой из-за сложности изготовления применяют редко, однако включение и выключение у него по сравнению с храповым механизмом более плавное.

Храповой механизм является наиболее распространенным, поскольку прост в изготовлении; У него нет жесткой связи между ведущим звеном — собачкой и ведомым — свободно сидящим на оси храповым колесом, поэтому при остановке собачки рабочий диск продолжает вращение по инерции. Это явление вызывает необходимость установки постоянно действующих тормозов и фиксаторов. В механизмах с двумя и более собачками уменьшаются нагрузки в местах контакта собачки с храповым колесом, а следовательно, повышается их износостойкость. Внутреннее зацепление уменьшает габариты питателя, но увеличивает нагрузки на собачки, так как с уменьшением радиуса действия собачек увеличивается усилие поворота. В случае, если рабочий диск является и храповым колесом, в местах контакта с собачкой необходимо устанавливать вставки повышенной износостойкости. Размеры основных элементов храпового механизма (рис. 6) определяют по приведенным ниже формулам. Ход ползушки, мм,

S — Sy 4- Sn,

(10)(10)где Sv — ход ползушки, соответствующий повороту на угол у, мм; Sn — перебег ползушки, мм, принимаемый равным (0,034-0,05) Sv.

(10)

(10)

Перебег ползушки должен обеспечивать свободный вход собачки во впадину храпового колеса.

Ход ползушки

Sv = 2/?osin-|-, (11)

Рис, 6. Схема храпового механизма

где Яо — расстояние от точки касания собачки с диском до центра, мм: ^o«O,25(DH + DB).(12)

Здесь DH — наружный диаметр, мм DB — диаметр впадин, мм;

2)в = DH — (0,2 4-0,25) dP, (13) где dP — диаметр гнезда, мм.

Расстояние между осями диска и собачки, мм,

А = (0,554-0,60) DH.(14)

3 П/р И. А. Клувова3 П/р И. А. КлувоваРабочие диски транспортируют ПО от места загрузки через рабочую вону до их удаления. Конструктивное их исполнение зависит от многих факторов, как технологических, так и конструктивных, связанных с общей компоновкой питателя. Диски должны быть жесткими, сохраняющими в работе первоначальные размеры и в то же время максимально облегченными для уменьшения инерционных масс. Стационарные диски обеспечивают большую точность транспортирования и совпадения с фиксирующими элементами, чем сменные. Стационарные диски могут быть специальными, предназначенными для одного ПО, и со сменными трафаретами или рабочими частями инструмента, устанавливаемыми в универсальных переналаживаемых питателях. Как правило, по вертикальной оси рабочие диски не перемещаются, но в отдельных случаях для выполнения рихтовочных, формовочных и вытяжных операций они могут иметь такое перемещение.

3 П/р И. А. Клувова

3 П/р И. А. Клувова

Рис. 7. Расчетная схема рабочего диска

Диаметр окружности центров гнезд (рис. 7)

(15)

где dP — диаметр гнезда, мм; Lx — ширина перемычки между гнездами по окружности центров гнезд, мм; у — угол поворота за один цикл, градусы.

Ширина перемычки между гнездом и наружной (торцовой) поверхностью L2 обычно равна Lv

Размеры гнезда определяются номинальными размерами и допусками

ПО. При предварительной фиксации ПО в гнезде диаметр его

dr = (1,01 -г- 1,005) d8.(16)

При окончательной фиксации величина одностороннего зазора должна быть не более половины допуска на фиксируемый размер ПО.

Ширину перемычки Lj по окружности центров гнезд принимают:

для круглых ПО

L1K = (0,1-т-0,3) d8;(17)

ДЛЯ прямоугольных ПОJ

Lxn = ^A^<W^(1^

Окружная скорость рабочего диска о = ^^1 ^ 800 4- 1000 мм/е, (19)

где п — число ходов ползуна пресса, ход/мин; и — число гнезд.

Толщину рабочего диска устанавливают в зависимости от способа загрузки, жесткости, необходимой при выполнении им своих функций и толщины ПО. При загрузке вручную или БЗУ с механизмом поштучной выдачи

8д = (3 ч- 5) s8,(20)

Диаметр ПО, ммОтношение D^d^4В678910—1120————121518301215182040105014166081012151820247016—8015—90—100—Диаметр ПО, ммОтношение D^d^4В678910—1120————121518301215182040105014166081012151820247016—8015—90—100—1. Число гнезд в диске в зависимости от отношения DH[d^1. Число гнезд в диске в зависимости от отношения DH[d^где 8Д — толщина диска, мм; s8 — толщина ПО, мм;

Диаметр ПО, мм

Отношение D^d^

4

В

6

7

8

9

10—11

20

—

—

—

—

12

15

18

30

12

15

18

20

40

10

50

14

16

60

8

10

12

15

18

20

24

70

16

—

80

15

—

90

—

100

—

Диаметр ПО, мм

Отношение D^d^

4

В

6

7

8

9

10—11

20

—

—

—

—

12

15

18

30

12

15

18

20

40

10

50

14

16

60

8

10

12

15

18

20

24

70

16

—

80

15

—

90

—

100

—

1. Число гнезд в диске в зависимости от отношения DH[d^

1. Число гнезд в диске в зависимости от отношения DH[d^

Механизм периодического давленияНаибольшие размеры гнезд (размеры подаваемых ПО), ммДопустимое число ходов пресса в минутуТочность позиционирования диска по окружности центров его гнезд, ммМальтийский-6040—600,2—0,4Получервячный2040—600,1—0,2Фрикционный4020—400,2—0,4С обгонной муфтой4040—600,2—0,4Шарнирно-зубчатый60105—1700,05—0,1Храповой4040—600,2—0,4>6030—400,2—0,510025—300,2—0,6Механизм периодического давленияНаибольшие размеры гнезд (размеры подаваемых ПО), ммДопустимое число ходов пресса в минутуТочность позиционирования диска по окружности центров его гнезд, ммМальтийский-6040—600,2—0,4Получервячный2040—600,1—0,2Фрикционный4020—400,2—0,4С обгонной муфтой4040—600,2—0,4Шарнирно-зубчатый60105—1700,05—0,1Храповой4040—600,2—0,4>6030—400,2—0,510025—300,2—0,62. Параметры револьверных питателей2. Параметры револьверных питателейпри загрузке из магазина и отсекании из него

Механизм периодического давления

Наибольшие размеры гнезд (размеры подаваемых ПО), мм

Допустимое число ходов пресса в минуту

Точность позиционирования диска по окружности центров его гнезд, мм

Мальтийский-

60

40—60

0,2—0,4

Получервячный

20

40—60

0,1—0,2

Фрикционный

40

20—40

0,2—0,4

С обгонной муфтой

40

40—60

0,2—0,4

Шарнирно-зубчатый

60

105—170

0,05—0,1

Храповой

40

40—60

0,2—0,4

>

60

30—40

0,2—0,5

100

25—30

0,2—0,6

Механизм периодического давления

Наибольшие размеры гнезд (размеры подаваемых ПО), мм

Допустимое число ходов пресса в минуту

Точность позиционирования диска по окружности центров его гнезд, мм

Мальтийский-

60

40—60

0,2—0,4

Получервячный

20

40—60

0,1—0,2

Фрикционный

40

20—40

0,2—0,4

С обгонной муфтой

40

40—60

0,2—0,4

Шарнирно-зубчатый

60

105—170

0,05—0,1

Храповой

40

40—60

0,2—0,4

>

60

30—40

0,2—0,5

100

25—30

0,2—0,6

2. Параметры револьверных питателей

2. Параметры револьверных питателей

5Д = (0,8 ~ 0,9) s8.(21)

Угол поворота диска

у = 360°/z.(22)

Первоначально наружный диаметр диска и число гнезд в зависимости от размеров подаваемых ПО можно принять по данным табл. 1. Окончательно эти величины уточняют после определения всех размеров рабочего диска.

В массовом производстве для повышения производительности и увеличения выпуска продукции с единицы оборудования гнезда в дисках могут быть расположены в два ряда. Помимо транспортных функций диск, оснащенный нижней частью штампа, выполняет функции рабочего инструмента. В первом случае, как правило, гнезда делают закрытыми, но иногда для улучшения условий загрузки и разгрузки их делают открытыми в сторону наружной окружности диска. Некоторые параметры револьверных питателей в зависимости от вида механизмов периодического движения указаны в табл. 2.

Механизмы торможения предотвращают поворот рабочего диска по инерции. В механизмах должно быть предусмотрено регулирование необходимого тормозного момента.

Колодочный тормоз применяют двух видов: 1) подпружиненные колодки, тормозящие по торцовой поверхности

рабочего диска; 2) специальные колодочные тормоза, охватывающие ступицу, на которой закреплен диск. В первом случае при наличии пазов на диске накладки тормоза быстро изнашиваются и поэтому требуется постоянное за ними наблюдение.

Дисковый тормоз, действующий на верхнюю плоскость диска в его центральной части, является самым распространенным благодаря своей компактности и доступности регулирования. '

Ленточный тормоз обычно устанавливают на вращающуюся ступицу, на которой закреплен рабочий диск.

В случае малого тормозного момента торможение можно осуществлять подпружиненными ведущими собачками или фиксаторами.

Механизмы фиксации предназначены для установки с требуемой точностью очередного гнезда с ПО над (под) рабочим инструментом. Эти механизмы должны как можно дольше сохранять первоначальную точность и жесткость, зависящие в основном от длительности скольжения фиксирующих и направляющих поверхностей, материала и термообработки фиксаторов и сопряженных деталей, величины давлений, действующих на контактные поверхности, а также от ударов, возникающих в случаях, когда угловая скорость в момент фиксации не равна нулю.

Система фиксации может быть одинарная, когда фиксация осуществляется одним фиксирующим элементом,

и двойная — двумя фиксирующими элементами. Последняя обеспечивает более точную установку рабочего диска и является более износостойкой. Элементы предварительной фиксации, воспринимающие основные нагрузки, особенно при наличии ударов, повышают износостойкость основных фиксаторов. Давление, воспринимаемое контактными поверхностями фиксаторов, в значительной степени зависит от их формы и размеров. Давление при поверхностном контакте меньше, чем при линейном. Форма поверхностей и направление перемещения фиксаторов определяют возможности выбора первоначального зазора между фиксирующими элементами и компенсацию износа. Плоские фиксирующие поверхности являются наиболее износостойкими. Поверхности в виде одностороннего клина дают возможность частично компенсировать зазоры, образующиеся при изнашивании.

Фиксаторы, имеющие цилиндрическую поверхность, подвержены сильному износу и для точной фиксации мало пригодны. При их замене необходимо заново проверить положение гнезд относительно рабочего инструмента. Фиксаторы с коническими поверхностями имеют те же недо- статкиу но допускают подрегулировку при износе. Износостойкость этих двух видов фиксаторов может быть повышена увеличением их диаметров, что не всегда возможно.

Характер движения и направление действия фиксаторов зависят от принятой общей схемы фиксации, компоновки питателя и вида механизмов ввода и вывода фиксаторов. Выбор принципиальной схемы механизмов ввода и вывода фиксаторов определяется допустимым временем фиксации и величиной усилия фиксации. Усилия, необходимые для ввода и вывода, могут оказывать значительное влияние на износ направляющих, поэтому при проектировании следует учитывать расположение фиксаторов относительно направляющих для механизмов ввода и вывода. Наибольшее распространение получил ввод фиксаторов пружиной как наиболее простой и быстродействующий. Но

пружины вызывают усталостные явления на фиксирующих поверхностях вследствие ударов при фиксации, а при выводе преодоление сопротивления пружины иногда вызывает износ направляющих дз-за возможных перекосов. 1

Место крепления фиксаторов определяется конструкцией механизмов ввода и выводА. Механизмы фиксации не применяют в случаях, когда в механизме периодического движения диска имеются элементы для выполнения этой функции (например, полу- червячный, мальтийский) и когда рабочий инструмент перед выполнением операции точно фиксирует ПО.

ШИБЕРНЫЕ ПИТАТЕЛИ

Шиберные питатели применяют для перемещения ПО от места загрузки к рабочей зоне обработки в направлении, совпадающем с направлением движения шибера. При несовпадении этих направлений их применяют вместе с другими питателями.

Шиберные питатели используют для плоских ПО толщиной свыше 0,3 мм, размером в направлении перемещения до 150 мм, а также полых цилиндрических или прямоугольных ПО высотой до 100 мм. В последнем случае на пути перемещения шибера необходимо устанавливать направляющие планки толщиной не менее половины высоты перемещаемых ПО, такого же размера должен быть и шибер.

В этих питателях, как правило, ведомое звено передаточного механизма является ведущим для шибера. Байонетный передаточный механизм можно применять при маятниковом перемещении шибера. Иногда при индивидуальном приводе шибер соединяют непосредственно со штоком пневмо- или гидродвигателя.

Захватными элементами шибера могут быть открытые или закрытые трафареты, конструктивное , исполнение которых зависит от толщины ПО и их конфигурации, точности и скорости подачи, вида технологической операции и способа удаления из рабочей зоны. Закрытые трафареты применяют редко, так как в этом случае требуется дополнительное время

для выстой на период входа и выхода рабочего инструмента. При открытых трафаретах имеется опасность отрыва ПО от шибера в начале движения и при остановке в конце рабочего хода, что снижает точность подачи и ухудшает условия ориентации. Для исключения этого явления необходимо устанавливать рациональный закон движения, т. е. чтобы в начале движения шибер имел наименьшую скорость и плавное интенсивное нарастание скорости после соприкосновения с ПО, т. е. имел бы наибольшую величину положительного ускорения. Это позволит сократить разницу между скоростями шибера и ПО в момент, когда шибер догонит отскочивший от него ПО. Следовательно, шибер должен двигаться в период выбега с ускорением, не превышающим по абсолютной величине ускорение, с которым перемещается по инерции ПО, а длина пути выбега SB шибера не должна быть меньше длины пути торможения ПО St,t. е. условия движения ПО в период торможения будут следующими II ]:

°в шах ^ — Н^’ (23)

и2

с с ш шах /ол\ Sb>St=-^5“’ (24) где ав шах — максимальное ускорение движения шибера в период выбега; р — коэффициент трения.

Как следует из этих формул, наибольшее влияние на длину пути торможения ПО оказывает максимальная скорость перемещения шибера ош тах. Следовательно, необходимо выбирать законы движения, которые бы обеспечили минимальное значение этого параметра. Кроме того, увеличение производительности питателя наряду с построением рациональной циклограммы его работы и уменьшением периода холостого перемещения захватного органа может быть достигнуто и путем увеличения периода рабочего перемещения. Последнее может быть достигнуто уменьшением периода разбега, так как уменьшение периода выбега нежелательно ввиду существенного его влияния на точность положения ПО перед рабочей позицией.

Таким образом, критериями для выбора рационального закона движения шибера являются: минимальное значение величины максимальной скорости шибера; наибольшая величина его положительного ускорения; наименьшая величина его отрицательного ускорения; плавное изменение скоростей и ускорений; нулевое значение скоростей и ускорений на границах интервала рабочего перемещения.

Исходя из указанных критериев, можно сделать вывод о том, что закон движения шибера должен быть не симметричным, а со смещенным к началу координат центром тяжести графика изменения скоростей. Коэффициент асимметрии закона движения и2 А ш max а - 2ц§5р ’

где Sp — путь разбега, мм.

Коэффициент асимметрии с учетом геометрических размеров кулачка привода питателя обычно принимают йа « 3 II]. На основании анализа известных законов движения и с учетом перечисленных требований в качестве рационального движения может быть принят закон с модифицированной трапецеидальной кривой ускорения, образованной сочетанием кривых постоянного и синусоидального изменения ускорения. С учетом принятой величины коэффициента асимметрии относительная продолжительность периода разбега

«! = -f- « 0,25,(26)

где fp — период разбега; tH — интервал рабочего перемещения.

Относительная продолжительность движения по закону синусоидального изменения ускорения внутри периодов разбега bt и выбега Ь^ будет

-к_ = -^- = Ь1 = Ьг«0,25,(27)

где it и /2 — периоды движения по закону синусоидального изменения ускорения; /в — период выбега.

Скорости и ускорения шибера, обеспечивающие получение большой точности подачи ПО на рабочую позицию,

Рис. 8. График изменения скорости (кривая /) и ускорения (кривая 2)Рис. 8. График изменения скорости (кривая /) и ускорения (кривая 2) 0,3883н 0,3883нCOS-y-*нCOS-y-*н(28)(29)(30)(31)(28)(29)(30)(31)(32)(32)

Рис. 8. График изменения скорости (кривая /) и ускорения (кривая 2)

Рис. 8. График изменения скорости (кривая /) и ускорения (кривая 2)

0,3883н

0,3883н

COS-y-

*н

COS-y-

*н

(28)

(29)

(30)

(31)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(32)

представлены графиками (рис. 8). Уравнения для определения перемещений, скоростей и ускорений ва период разбега имеют вид:

для участка / (см. рис. 8) при значении текущего времени 0 ^/^ 0,0625/н:

о с /0,388/. 8л/\

3 = Зн ( —0,015 sm — );

9,7463н . 8л/ —8Ш —

_ 9,7463н ар шах —12’

где 3 — текущее перемещение шибера, мм; Зн— величина всего перемещения шибера (ход шибера), мм; о — текущая скорость, мм/с; а — текущее ускорение, мм/с2;

для участка II при значении текущего времени 0,0625/н < / < 0,1875/н: S=SH Г0,009+0,388+

для участка III при значении текущего времени 0,1875 /н< ^^ < 0,25<н:

s_Sn[o,i49+LU2<t^i- -0,015,1, tef2'""’25'->'l;(34)

*н J

о = -Л X *н

xri,612^,388cos^Wl.

(35)

9,746SH , 4л (2( — 0,25/н) .

(36)

Отах = “7^”>(37)

для участка IV, при значении текущего времени 0,25/н ^ / ^ 0,4375 /н:

3=3Н Г 0,25+ 1,61 * ~+

+ 0.048,8, 2.67«(/-0.».)1.

„_ф.(1,61_3,25'=«^н');

*н \*н /

(43)

О* ^в maxi(44)

для участка VI, при значении текущего времени t = 0,8125/н = /н:

S = SH Г 0,927 + 0,388 *~ 0,8125 +

+ 0,0«iSta^i®r±?^l;

(45)

v = 0,388 -^5- X

х Г, .2,67л (2< — l,25fH) 1 .

(46)

_3,25SH . 2,67л (2< — 1,25<н)

а-— sin.

(47)

При подаче ПО с прижатием его к плоскости, по которой он перемещается, характер закона движения шибера оказывает незначительное влияние на точность подачи ПО.

Рекомендации по выбору приводов, передаточных механизмов и компоно

вок шибер ных питателей представлены в табл. 3 и 4.

Подача ПО шибером может осуществляться тремя способами: поштучно (рис. 9, а), дорожкой (рис. 9, б) и ступенчато (каскадом) (рис. 9, в). Рабочий ход 5Ш шибера определяют в зависимости от размера ПО в направлении подачи I и способа перемещения:

при подаче поштучно

8Ш = 1+ 8п+ Ц(48)

при подаче дорожкой и ступенчато 5ш=/+г+5п,(49)

где Sn — перебег шибера, устанавливаемый конструктивно; L — расстояние от магазина до рабочей воны; г — зазор, равный 3—5 мм.

Расчетное усилие, необходимое для продвижения шибера при отсека

нии ПО из магазина (рис. 10):

Qm = Qi + Qa = P2T + -^-a =

= 2р^+(50)

где Qi — усилие перемещения ПО из магазина; Q^ — динамическое усилие, возникающее при разгоне шибера; Р — коэффициент запаса, учитывающий возможное сцепление, обычно

Рис. 9. Схемы способов подачи ПО: / — шибер; 2 •— ПО; 3 •— магазин

to

Схема питателя

Привод (возможный вариант)

Вид передаточного механизма

^ = ход шибера ход привода

Механический (индивидуальный)

Клиновой

1 ^ 1

/77777)) >л LL L kL

MWW;

ж*

п

Рычажный

i > 1

.1$

S

1^t^wi 1 knW

y/ZAi ГП /|

3. Схемы возможных компоновок питателей

Питатели штучных предметов обработки

Схема питателя

Привод(возможный вариант)

Вид передаточногомеханизма

ход шибера ход привода

Шиберные питатели

со

(Зиена питателя

Привод (возможный вариант)

Вид передаточного механизма

^ _ ход шибера ход привода

Индивидуальный

1 = 1

^sssss^

1

р

Механический (индивидуальный)

Реечн о-зубчатый

1 = ^ред* = 2

и

я

п|Й|8

Питатели штучных предметов обработки

@хема питателя

Привод(возможный вариант)

Вид передаточногомеханизма

ход шибера ход привода

* 1ред — передаточное число редуктора.

Шиберные питатели

Приводы и передаточные механизмы в зависимости от размеров ПО и числа ходов ползуна пресса

Привод

Передаточный механизм

Наибольший ход шибера, мм

Наибольший размер ПО, мм

Число ходов ползуна пресса в минуту

Механический от технологической машины

Клиновой, рычажный

63

63

17

60

170 105—120

Зубчато-рееч- ный или реечно-зубчатый

160

160

40

150

45—70

30—50

Индивидуальный: пневматический гидравлический

630

630

Св. 100

Св. 100

80—120 До 35

Комплексы однокривошипных прессов, оснащенных шиберными питателями

Модель

Усилие пресса, кН

Шаг подачи, мм, не более

Размер ПО, мм, не более

Габаритные размеры в плане, мм

КД2122Е.01

160

100

90

1750Х 1085

КД2124Е.01

250

100

90

1930X1140

КД2126Д.01

400

250

240

2400X1600

КД2128Б.01

630

250

240

2700Х 1690

Рис. 10. Схема шиберного питателя с загрузкой из магазина: сс — угол наклона магазинаРис. 10. Схема шиберного питателя с загрузкой из магазина: сс — угол наклона магазина

Рис. 10. Схема шиберного питателя с загрузкой из магазина: сс — угол наклона магазина

Рис. 10. Схема шиберного питателя с загрузкой из магазина: сс — угол наклона магазина

Рис. 11. Схема шиберного питателя: / — клапан трехходовой; 2 — шибер; 3 — пневматический цилиндр; 4 — поршень цилиндра; 5 — шток с рейкой; 6—8 —* зубчатые колеса; 9 —- подвижная рейка; 10 — каретка; 11 — упор; 12 — пружина собачки; 13 — распределитель воздуха; 14 — державка собачки; 15 — собачка; 16 — регулятор потокаРис. 11. Схема шиберного питателя: / — клапан трехходовой; 2 — шибер; 3 — пневматический цилиндр; 4 — поршень цилиндра; 5 — шток с рейкой; 6—8 —* зубчатые колеса; 9 —- подвижная рейка; 10 — каретка; 11 — упор; 12 — пружина собачки; 13 — распределитель воздуха; 14 — державка собачки; 15 — собачка; 16 — регулятор потокапринимают р = 1,54-2,0; Т — сила трения, развиваемая при движении ПО во время выталкивания из магазина; Сш — сила тяжести шибера и жестко связанных с ним деталей; а — ускорение, развиваемое в период разгона и определяемое приводом; g — ускорение силы тяжести; р — коэффи-

Рис. 11. Схема шиберного питателя: / — клапан трехходовой; 2 — шибер; 3 — пневматический цилиндр; 4 — поршень цилиндра; 5 — шток с рейкой; 6—8 —* зубчатые колеса; 9 —- подвижная рейка; 10 — каретка; 11 — упор; 12 — пружина собачки; 13 — распределитель воздуха; 14 — державка собачки; 15 — собачка; 16 — регулятор потока

Рис. 11. Схема шиберного питателя: / — клапан трехходовой; 2 — шибер; 3 — пневматический цилиндр; 4 — поршень цилиндра; 5 — шток с рейкой; 6—8 —* зубчатые колеса; 9 —- подвижная рейка; 10 — каретка; 11 — упор; 12 — пружина собачки; 13 — распределитель воздуха; 14 — державка собачки; 15 — собачка; 16 — регулятор потока

циент трения скольжения, равный для стали по стали со слабой смазкой; р = 0,124-0,15; Gn — нормальная составляющая от сил тяжести ПО, находящихся в магазине.

Питатель с индивидуальным пневмоприводом (рис. 11) позволяет увеличивать ход шибера по сравнению с ходом ползуна пресса и поршня привода более чем в 2 раза благодаря наличию редуктора с зубчатой передачей. Питатель вмонтирован в комбинированный штамп. Вырубленная заготовка проталкивается через матрицу и попадает на загрузочную позицию питателя, откуда перемещается на следующий переход штампа, где производится вытяжка.

Данные по комплексам на базе однокривошипных прессов простого действия, оснащенных шиберными питателями, представлены в табл. 5.

ГРЕЙФЕРНЫЕ ПИТАТЕЛИ

Грейферные питатели применяют в массовом и крупносерийном, в основном в штамповочном производстве для подачи в ориентированном положении плоских и полых ПО при многопереходной обработке в последовательном штампе или многопозиционном прессе- автомате и многооперационной обработке на нескольких в один ряд расположенных технологических машинах. В последнем случае могут быть использованы машины для различных видов обработки: штамповки, обработки резанием, сварки, сборки и др.

Рабочий орган питателя — грейферные линейки — может осуществлять движение трех видов: однокоординатное — возвратно-поступательное в одной плоскости; двухкоординатное — в одной или двух взаимно перпендикулярных плоскостях; трехкоординатное — в трех плоскостях.

При однокоординатном движении грейферные линейки совершают поперечное относительно оси грейфера движение для захвата ПО и отходов, а продольное — для перемещения ПО с позиции на позицию и возвращение грейфера в исходное положение.

При двухкоординатном движении вертикальный подъем линеек осуществляется для съема ПО с рабочих

и холостых позиций и укладки их на следующие позиции, а продольное движение — для перемещения ПО и возвращения линеек в исходное положение.

При трех координатном движении Поперечный ход предназначен для захвата ПО и отходов, вертикальный — для съема ПО с фиксаторов штампов и с холостых позиций и укладки на следующие позиции, продольный — для перемещения с позиции на позицию и возвращения линеек в исходное положение.

Однокоординатные грейферы используют в основном для перемещения толстолистовых ПО на операциях пробивки, гибки, неглубокой вытяжки, формовки, в ряде случаев их изготовляют переналаживаемыми. Привод, как правило, индивидуальный или от ползуна пресса. Двухкоординатные горизонтальные грейферы наиболее распространены в многопозиционных прессах-автоматах, а вертикальные — в линиях обработки крупных ПО. Трехкоординатные грейферы наиболее универсальные, но массы их движущихся элементов значительно больше, их привод сложнее, вследствие чего скорости перемещения ниже, чем у других грейферов.

В зависимости от траектории движения, габаритных размеров и массы ПО питатели могут получать движение от одного привода или от нескольких.

Число рабочих позиций определяется принятым технологическим процессом. Число холостых позиций п при многооперационной обработке на нескольких технологических машинах определяется числом последних и их расположением. Между двумя машинами это число зависит от расстояния между их центрами (осями) L и величиной продольного хода 1Х грейфера, т. е.

п = ыгх. (51)

Продольный код грейфера устанавливают в зависимости от наибольшего размера ПО в направлении перемещения:

I* = (1,14- 1,35) 13, (52)

где /8 — размер ПО в направлении перемещения, мм.

Ббльшие значения относятся к мелким ПО. Для вытяжных работ на прессах это выражение имеет вид при т0о = 0,33—0,45

и==^8~1^Нцэ (53)

где т0б — общий коэффициент вытяжки? Нц — ход ползуна пресса, мм.

Поперечный ход 1Ц линеек в горизонтальной плоскости зависит от размеров ПО в направлении поперечного хода и верхней части инструмента, которая в нижнем крайнем положении может соприкасаться с захватными элементами грейфера. Обычно /п = 254-300 мм.

Расстояние между разомкнутыми захватными элементами и опустившейся верхней частью штампа должно позволять свободное перемещение захватных элементов (гарантийный зазор равен или больше 5 мм на сторону). В случае необходимости иметь переналаживаемый питатель следует предусмотреть регулировку расстояния между захватными элементами или их замену. Величина вертикального хода определяется высотой обрабатываемых ПО и расположением их в инструменте, видом технологиче

ского процесса и складывается из толщины линеек, высоты ПО на переходах и гарантированных зазоров. Гарантированные зазоры принимают равными 5—25 мм.

Грейферные линейки изготовляют из стали и алюминиевых сплавов. Последние для повышения износостойкости армируют стальными закаленными вставками.

Питатель может загружаться ив магазина и из вырубного штампа на загрузочной позиции. Перемещение с позиции на позицию может осуществляться без захвата — клавишами (рис. 12, а) или полуоткрытыми трафаретами по контуру ПО (рис. 12, б) и с захватом ПО — клещами (рис. 12, в) или зажимными колодками (рис. 12, г). При горизонтальном расположении осей инструмента для перемещения ПО используют каретку (рис. 12, б) или зажимные колодки (рис. 12, е).

Удаление ПО с разгрузочной позиции осуществляется напровал, захватными элементами, последующим ПО, струей сжатого воздуха. Отходы удаляют в зависимости от их размеров и места образования напровал, разрубкой специальными ножами и сталкиванием их по склизам, струей сжатого воздуха или специальными устройствами по выемкам в штампах и по склизам.

Фиксацию на рабочих и холостых позициях осуществляют с помощью захватных элементов линеек, специальными фиксаторами и рабочим инструментом.

Блокировка предусматривается для контроля наличия ПО и правильности их Ориентации на рабочих позициях, наличия и состояния инструмента (например, пуансонов малого размера), соблюдения циклограммы в части своевременного движения и остановок.

Скорости рабочего перемещения грейферных линеек и точность укладки ПО на позициях, а также время холостых ходов определяют величину цикла работы питателя, а следовательно, и его производительность. Захваты и линейки могут перемещаться в продольном и поперечном направлениях последовательно и иметь траектории движения в виде прямоугольника, с некоторым сдвигом по фазе в виде четырехугольника с округленными сторонами и в виде сегмента.

Тяговые усилия привода можно рассчитать по формуле (50). При вер

тикальном перемещении линеен подъемная сила

Qn = P(Ge + Q™) + P(Gs + Q;H) = = Р (Ga + Од) (1+-^),

где Р — коэффициент, учитывающий возможное сцепление ПО и линеек с плоскостью, по которой они перемещаются, принимаемый для плоских ПО равным 1,5—2,0 и для объемных (полых) ПО 1,2—1,6; G3 иСл— массы ПО и линеек, кг; Рин = —GB g

и Рин = — Uji — силы инерции от масс ПО и линеек при подъеме; а — максимальное ускорение, развиваемое при подъеме, мм/с2.

8идА8идАРис. 13. Схема грейферного питателяРис. 13. Схема грейферного питателяНа рис. 13 представлен двухкоординатный горизонтальный грейферный питатель, устанавливаемый на открытом однокривошипном прессе усилием 1000 кН. Привод осуществляется от вала пресса через две

8идА

8идА

Рис. 13. Схема грейферного питателя

Рис. 13. Схема грейферного питателя

Рис. 14. Комбинированный питательРис. 14. Комбинированный питательпары конических зубчатых колес 12 и /5, цепную передачу 14, вал 18, зубчатое колесо 20 с эксцентриком, которая обкатывает неподвижное (солнечное) зубчатое колесо 10. Эксцентрик зубчатого колеса 20 шарнирно соединен с кареткой 6, скользящей по направляющим штангам. Линейки 2 укреплены на каретке 6 подпружиненными вставками 7. В случае заклинивания линеек вставки 7 расходятся, освобождая их и одновременно воздействуя на конечные выключатели, выдающие сигнал на остановку пресса. Эксцентриковый палец зубчатого колеса 20, обкатывая зубчатое колесо 10, совершает движение по эллиптической орбите. Линейки 2 получают продольное перемещение при движении эксцентрикового пальца по участкам орбиты аа' и бб'. Расхождение и сближение линеек осуществляется в момент прохождения пальцем участков орбиты аб и а'б*. Сближение линеек происходит следующим образом: на приводном валу 18 закреплен кулачок 19. С контуром кулачка контактирует ролик 17 рычага 11, сидящего на оси 15 корпуса 16. На другом конце рычага имеется удлиненное от

Рис. 14. Комбинированный питатель

Рис. 14. Комбинированный питатель

верстие, через которое проходит палец 8, укрепленный на тяге зубчатой рейки 21. Рейка с помощью пневмоцилиндра 3 постоянно прижимает ролик к кулачку 19. При вращении последнего поворачивается рычаг 11. Качание рычага сообщает возвратнопоступательное движение рейке, которая в свою очередь поворачивает вал 22 на 180°. Тяги 4, связанные с диском 1 и ползушками 5, в которых могут скользить линейки, сводят и разводят их. Ползушки движутся по направляющим. Движение рейке 21 передается от вала 9, проходящего через станину пресса, на вторую каретку поперечного хода линеек; обе рейки работают синхронно. Устройство с дисками и тягами обеспечивает минимальную скорость в начале и конце движения линеек.

КОМБИНИРОВАННЫЕ ПИТАТЕЛИ

Комбинированные питатели состоят из последовательно действующих питателей, обеспечивающих наиболее рациональную и эффективную подачу ПО от места загрузки к рабочей зоне

в массовом и крупносерийном производстве, когда одним питателем это достигнуть невозможно.

Выбор схемы подачи, видов и конструкций питателей определяется конфигурацией и размерами ПО, технологией его изготовления, расстоянием между местом загрузки и рабочей позицией, а также взаимным их расположением.

Питатель, представленный на рис. 14, состоит из шиберного и грейферного питателей. ПО ив штампа, расположенного над питателем, проталкивается пуансоном через матрицу 4 и попадает в полу втулку 5 (трафарет) шибера. Каретка 1 с клавишами 8 (грейфер) получает движение для перемещения ПО с позиции на позицию от вала пресса (на рисунке не показано) через коническую пару зубчатых колес 8, кулачок 7 и ролик 6. Шибер встроен в каретку 1. В исходное положение грейфер возвращается пружинами 2, в то время как рабочий инструмент (пуансоны) фиксируют ПО, чтобы последние не могли быть перемещены обратно вместе с охватывающими их подпружиненными клавишами»

ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ

Промышленные роботы (ПР) представляют собой новый класс универсальных автоматических средств комплексной автоматизации производственных процессов. Благодаря возможности быстрой переналадки ПР обеспечивают наибольший эффект в условиях частой смены объектов производства. Поэтому с ПР связано развитие качественно нового направления в автоматизации мелкосерийного многономенклатур ного пр оизводства, основанного на объединении роботов и автоматизированного технологического оборудования в гибкие производственные системы различной сложности. Применение ПР в массовом производстве позволяет в более сжатые сроки комплектовать автоматические линии различного назначения [6, 21, 39].

Комплексное применение ПР обеспечивает повышение производитель

ности труда в 1,5—2 раза (на некоторых операциях в 3—5 раз), коэффициента сменности оборудования в 2 раза при одновременном улучшении ритмичности и общей культуры производства. Использование ПР открыло перспективы создания принципиально новых технологических процессов, не связанных с ограничениями, которые накладывает участие человека. Ббльшая часть эксплуатируемых сейчас ПР принадлежит к поколению программно-управляемых роботов. Это, в первую очередь, ПР с цикловой и позиционной системой программного управления. Главное преимущество таких роботов заключается в том, что они перекрывают значительный спектр технологических операций при достаточно простом конструктивном исполнении, высокой надежности, доступности обслуживания и ремонта. Наиболее эффективно их использование на монотонно-циклических операциях при сравнительно редких переналадках на новый вид работ. Поэтому, несмотря на развитие ПР последующих поколений (с адаптивным и интеллектуальным управлением), потребность в простых программных роботах не снижается, а, наоборот, продолжается их усовершенствование и развитие.

Существует ряд технологических задач, при решении которых возникает необходимость в активном приспособлении робота к меняющимся внешним условиям. К таким задачам в полной мере относят прецизионные сборочные процессы, автоматизация которых возможна лишь при использовании более совершенных адаптивных роботов, являющихся сложными са- мопр испосабливающимися системами, работающими по гибкой программе. Поэтому намечено продолжить и расширить работу по созданию и внедрению ПР, которые по своему техническому уровню будут в значительной мере относиться к роботам II и III поколения с управлением от ЭВМ (или микропроцессорных систем) и с более развитым сенсорным аппаратом, обеспечивающим работу по принципу «ситуация — действие» с целью выбора оптимального алгоритма действия в зависимости от ре-

ального состояния технологического процесса.

Промышленные роботы имеют различные конструктивные исполнения и технические характеристики, которые определяют их технологические возможности и области применения. Для систематизации данных, необходимых при подборе ПР для выполнения различных работ, предлагается технологическая классификация ПР (табл. 6), в основу которой положено разделение ПР по функциям, особенностям элементов и групп роботов [14].

Подвижность корпуса характеризует исполнение ПР применительно к условиям работы.

Промышленные роботы с неподвижными корпусами находят широкое применение при обслуживании различного оборудования и выполнении основных технологических операций. Их устанавливают на полу перед обслуживаемым оборудованием, на подставках различных конструкций и непосредственно на обслуживаемом оборудовании. Эти ПР хорошо сочетаются с обслуживаемым оборудованием, удобны в эксплуатации, но их технологические возможности ограничены пределами рабочей зоны.

Подвижные напольные ПР перемещаются вдоль оборудования на рельсовых направляющих или автоматических тележках — робокарах. Подвижные подвесные ПР передвигаются по монорельсам, подвешенным над обслуживаемым оборудованием. Подвижные ПР обслуживают несколько единиц технологического оборудования, расположенного вдоль трассы передвижения, что расширяет их технологические возможности, но усложняет условия эксплуатации.

Грузоподъемность — способность ПР взять, удержать и транспортировать предметы с регламентированной массой — является одной из основных классификационных характеристик.

Сверхлегкие роботы грузоподъемностью до 1 кг широко применяют в штамповочном производстве и сборке. Это в основном специализированные быстродействующие пневматические ПР с двумя-тремя степенями подвижности и цикловым управлением. Легкие роботы грузоподъемностью до

10 кг имеют обычно среднее быстродействие и снабжены различными типами приводов и устройств управления. Число степеней подвижности достигает пяти-шести. Роботы со средней грузоподъемностью (до 100 кг) выполняют специальными, специализированными и универсальными. Преобладают здесь гидравлические, электромеханические и комбинированные приводы. Управление позиционное, реже контурное. Скорость перемещений составляет около 0,5 м/с и, реже, 1,0 м/с. Тяжелые ПР (грузоподъемностью свыше 100 кг) в основном относят к группе специальных и специализированных. Приводы гидравлические и электромеханические, управление позиционное, быстродействие малое.

Число манипуляторов определяет производительность ПР. Широкое применение нашли одноманипулятор- ные ПР для выполнения загрузочнотранспортных операций. Для изделий массой до 0,5 кг такие роботы должны обладать высокой быстроходностью, жесткостью, двумя или тремя степенями подвижности и обеспечивать совмещение движения по установке заготовки и ее выталкиванию. Для изделий большой массы данные роботы применяют при довольно значительных затратах машинного времени выполнения основных операций.

Преимущества одноманипуляторных роботов состоят в простоте их конструкции и систем управления. К недостаткам следует отнести некоторые ограничения их технологических возможностей.

Двухманипуляторные ПР используют для взятия, транспортирования, загрузки и разгрузки изделий массой от 0,1 до 5,0 кг (реже до 10). Преимущество таких роботов проявляется при обслуживании оборудования с малым рабочим циклом. Два манипулятора обеспечивают совмещение операций загрузки и разгрузки с машинным временем, благодаря чему сокращается продолжительность технологического процесса. Манипуляторные роботы можно отнести к группе специальных. Использование их ограниченно.

Система координат. Технологические возможности ПР существенно зависят

Группа

Подвижность корпуса

Грузоподъемность

Число манипуляторов

Система координат

Тип приводов

Исполнение

Точность позиционирования

Степень универсальности

А

Б

В

Г

Неподвижный

Подвижный напольный Подвижный подвесной

Сверхлегкие (до 1 кг)

Легкие (1—10 кг) Средние (Ю— 100 кг) Тяжелые (свыше 100 кг)

1

2

Многоманипуляторные

Прямоугольная

Цилиндрическая Сферическая

Комбинированная

Пневматический

Гидравлический

Электромеханический

Комбинированный

Нормальное

Пылезащитное

Теплозащитное

Пожар о- и взрывобезопасное

Малая

Средняя

Высокая

Специальный

Специализированный Универсальный

Группа

Степень подвижности

Код манипуляторов

Быстродействие

Тип управления

Метод программирования

Объем памяти

Число внешних команд

А

Б

В

Г

Малая (до 3)

Средняя (4-6)

Высокая (6 и более)

Малый

Средний

Большой

Малое

Среднее

Большое

Цикловое программное

Позиционное программное

Контурное программное

Адаптивное

Обучением: ручное, полуавтоматическое, автоматическое

Аналитическое: механизированный и автоматический расчет программ Самообучением с участием оператора в процессе работы

Малый

Средний

Большой

Малое (до 15)

Среднее (15—60)

Большое (св. 60)

6. Технологическая классификация ПР

00

Промышленные роботы

от системы координат пространства, в котором перемещаются манипуляторы.

Наиболее проста прямоугольная система координат. Конструкции роботов с этой системой являются наиболее простыми и удобными для программирования. Цилиндрическая система координат обеспечивает пространственные перемещения манипуляторов, ограниченные воной в форме цилиндра. Конструкции ПР в этом случае относительно несложны. Сферическая система координат дает возможность для пространственного перемещения манипуляторов. Эта система обладает наибольшими технологическими возможностями.

Тип привода. Выбор привода существенно влияет на технологические возможности ПР.

Пневмоприводы на базе пневматических цилиндров и турбинок применяют в роботах с грузоподъемностью в большинстве случаев до 10 кг. Преимущество пневмоприводов заключается в простоте конструктивного исполнения, надежности, дешевизне их изготовления и эксплуатации. Однако технологические возможности роботов с пневмоприводом существенно ограниченны в связи с тем, что привод обеспечивает перемещение исполнительного механизма только от упора до упора, т. е. работает в режиме циклового управления.

Гидроприводы на базе гидроцилиндров и гидродвигателей применяют преимущественно в роботах грузоподъемностью свыше 5 кг. Этот тип привода имеет обычно позиционное и контурное управление. Гидроприводы компактны, способны развивать большие усилия, хорошо обеспечивают регулирование усилий в исполнительных механизмах и скоростей их перемещения.

Электропривод в промышленных роботах очень перспективен, так как обладает большой технологической гибкостью, прост в обслуживании и надежен в работе, хорошо стыкуется с обслуживаемым оборудованием.

С целью расширения технологических возможностей создаются комбинированные приводы (пневмоэлек- трические, электр огидравлические и др.).

Исполнение промышленных роботов зависит от производственных условий их эксплуатации, запыленности и загазованности воздуха, температурного режима, влажности, пожаро- и взрыво- безопасности, электромагнитных, механических и других видов воздействий.

Точность позиционирования. Этот важный параметр промышленных роботов определяет точность выхода рабочего органа манипулятора в заданные точки и точность воспроизведения заданной траектории.

Промышленные роботы с малой точностью позиционирования — с погрешностью более 1 мм — способны выполнять транспортные операции, а также операции окраски и в некоторых случаях сварки. Такая точность характерна для контурных и пози- ционных систем управления ПР, имеющих пневматический или гидравлический привод.

Роботы со средней точностью позиционирования с погрешностью от 0,1 до 1 мм наиболее распространены. Такая точность наиболее легко обеспечивается цикловыми системами и в достаточной мере позиционными и контурными системами управления при скоростях перемещения 0,5— 1 м/с.

Промышленные роботы с высокой точностью позиционирования с погрешностью менее 0,1 мм — совместно с системами позиционного управления создаются прежде всего для выполнения сборочных операций.

Степень универсальности. Различают специальные, специализированные и универсальные ПР.

Специальные ПР предназначены для выполнения конкретных операций. Они просты по конструкции, экономичны и удобны в эксплуатации.

Специализированные ПР предназначены для выполнения однотипных операций, в пределах которых обладают необходимой гибкостью.

Универсальные ПР способны осуществлять самые разнообразные операции при широкой номенклатуре изделий. Роботы этого типа имеют пять и более степеней подвижности, способны мобильно переключаться на другую работу и относительно быстро

перепрограммироваться. Однако они дороже специализированных и сложнее в эксплуатации.

Степень подвижности. Эта характеристика отражает возможность выполнения ПР сложных движений в процессе работы.

Ход манипуляторов. Манипуляторы с малым ходом (до 300 мм) предназначены в основном для сверхлегких и легких специальных и специализированных ПР, манипуляторы со средним ходом (до 1000 мм) — для ПР различной грузоподъемности и универсальности с прямоугольной, цилиндрической, а иногда и со сферической системами координат. Манипуляторы с большим ходом (свыше 1000 мм) предназначены для роботов средней и большой грузоподъемности со сферической системой координат.

Технологические возможности ПР с ростом хода манипуляторов значительно расширяются, увеличивается перечень обслуживаемого ими технологического оборудования.

Быстродействие. Под быстродействием робота понимают среднюю скорость перемещения предметов номинальной массы при транспортировании.

Различают быстродействие малое, когда скорость перемещения до 0,5 м/с. ПР с таким быстродействием обладают средней и большой грузоподъемностью с гидравлическими и электромеханическими приводами. Данные ПР обслуживают оборудование со значительными по времени циклами ведения технологического процесса.

При среднем быстродействии скорость перемещения манипулятора до 1,0 м/с присуща ПР с малой и средней грузоподъемностью, с различными системами приводов и соответствует средней скорости движений руки человека. Данные ПР широко используют при автоматизации производственных процессов.

При большом быстродействии скорость перемещения свыше 1,0 м/с и доступна пока для роботов специального назначения. Создание и эксплуатация их связана со значительными техническими трудностями.

Система управления. Простейшее программное управление ПР цикловое, которое обеспечивает в основном двух

точечное позиционирование. Программирование осуществляется обычно установкой механических упоров, располагаемых в крайних положениях. Цикловые системы управления наиболее просты, надежны в эксплуатации и дешевы. К недостаткам данного типа управления следует отнести малую универсальность и соответственно ограниченные технологические возможности.

При позиционном управлении обеспечивается от десятков до сотен программируемых точек на каждой степени подвижности, через которые последовательно должны пройти звенья манипулятора при выполнении заданной программы. Позиционное управление позволяет повысить универсальность и технологические возможности ПР. К недостаткам относят нерегулиру- емость траектории между заданными точками.

Контурное управление обеспечивает перемещение манипуляторов ПР по непрерывным траекториям и с беспрерывно программируемой скоростью движения. Система контурного управления создается на аналоговых и цифровых принципах управления. Аналоговые системы управления более просты, но отличаются сложностью стыковки с ЭВМ. Перспективность использования цифровых систем управления обусловлена высокой точностью и удобством связи с обслуживаемым технологическим оборудованием и ЭВМ.

В целом контурные системы управления обладают значительными универсальностью и технологическими возможностями. К их недостаткам следует отнести сложность и высокую стоимость.

В настоящее время на базе микропроцессорной техники и микроЭВМ развиваются ПР с адаптивным управлением. При использовании адаптивных роботов отпадает необходимость в сложных технологических приспособлениях для ориентирования и позиционирования деталей.

Методы программирования работы ПР. В зависимости от способа ввода информации в устройство управления ПР различают следующие основные методы подготовки программ: програм-

мирование обучением, автоматическое программирование, программирование самообучением.

Программирование обучением является наиболее простым и распространенным методом, осуществляемым с непосредственным участием оператора. Его применяют для цикловых, позиционных и контурных систем управления.

Автоматическое программирование обеспечивает заблаговременную подготовку программ с помощью автоматизированных систем и применяется для ПР с позиционным и контурным

управлением.

Программирование самообучением применено в промышленных роботах с развитыми сенсорными устройствами и адаптивным управлением.

Объем памяти устройства управления ПР. Роботы с цикловым и позиционным управлением имеют малый объем памяти (от нескольких десятков до 100 кадров). Роботы с позиционным и контурным управлением обладают средним объемом памяти (до 600 кадров). Роботы с развитым контурным и адаптивным управлением обладают большой памятью (свыше 600 кадров).

4

УСТРОЙСТВА НАКОПЛЕНИЯ

•И ОТДЕЛЕНИЯ ПРЕДМЕТОВ

ОБРАБОТКИ

Рис. 1. Схемы трубчатых лотков: а *■ витого} б *■ жесткогоРис. 1. Схемы трубчатых лотков: а *■ витого} б *■ жесткого

Рис. 1. Схемы трубчатых лотков: а *■ витого} б *■ жесткого

Рис. 1. Схемы трубчатых лотков: а *■ витого} б *■ жесткого

ЛОТКИ-МАГАЗИНЫ

Магазины предназначены для направления движения ПО по заданной траектории и вместе с тем накопления определенного их количества, обеспечивающего бесперебойную работу питателя [8, 31]. ПО в ориентированном положении перемещаются скольжением или качением под действием силы тяжести или принудительно под действием внешних сил. К магазинам относят и накопители (компенсаторы), устанавливаемые по пути движения ПО от бункеров к питателям при неравномерном поступлении их из бункеров. Их также используют в автоматических поточных линиях для бесперебойной работы при временных остановках отдельных агрегатов или средств автоматизации.

По геометрии поперечного сечения магазины изготовляют прямоугольными, круглыми, V-образными, сложной формы по контуру ПО, открытыми, полуоткрытыми и закрытыми. Конструктивное исполнение их может быть различным: гибкие или жесткие, цельные или сборные, криволинейные, винтовые и змейковые. Их изготовляют специальными или переналаживаемыми.

Загружаются магазины из бункерных загрузочных устройств (БЗУ), вручную, роботами или манипуляторами, а также из матрицы вырубного штампа. Вручную загружают ПО значительных размеров, сложной конфигурации, когда невозможно создать надежно действующее БЗУ или интенсивное ворошение в бункере может вызвать повреждение поверхности или изменение формы ПО.

Лотки-магазины трубчатые (рис. 1) изготовляют в виде жестких или витых трубок; они могут быть прямой или изогнутой формы в зависимости от взаимного расположения автоматизи

рующих устройств. Для наблюдения за перемещением ПО витые лотки слегка растягиваются, а в жестких лотках вырезают пазы П шириной 3—8 мм. Эти магазины следует применять для цилиндрических или близких к ним по форме сплошных и полых ПО диаметром более 20 мм и длиной более 80 мм при отношении диаметра к длине 0,12—1,0 с условием, что они не заклиниваются и не входят друг в друга. Если это отношение менее 0,12, то в местах изгиба трубки возможно заклинивание ПО, а если более 1,0 —• они могут застревать и изменять ориентацию.

Витой магазин можно присоединять к приемнику бункера при помощи муфты с байонетным замком (рис. 2, а) и пружинных защелок (рис. 2, б). На закругленных участках такие лотки должны иметь больший размер по сравнению с диаметром на прямых участках. Преимуществом витых магазинов перед жесткими является то, что в них не требуется жестко фиксировать положение бункера относительно питателя.

Рис. 2. Присоединение трубчатого магазина к приемнику БЗУ:Рис. 2. Присоединение трубчатого магазина к приемнику БЗУ:а —'байонетный зажим: 1 — приемник БЗУ; 2 — муфта; 3 — втулка; 4 — магазин; б — пружинные защелки: / и 3 - защелки (держатели); 2 — выгодная трубка приемника бункера; 4 — корпус держателей; 5 — винтовая пружина; 6 — трубчатый лоток; 7 — ограничитель перемещения пружины вверка —'байонетный зажим: 1 — приемник БЗУ; 2 — муфта; 3 — втулка; 4 — магазин; б — пружинные защелки: / и 3 - защелки (держатели); 2 — выгодная трубка приемника бункера; 4 — корпус держателей; 5 — винтовая пружина; 6 — трубчатый лоток; 7 — ограничитель перемещения пружины вверкВнутренний диаметр, мм, жесткого трубчатого магазина (рис, 3) на прямом участке

Рис. 2. Присоединение трубчатого магазина к приемнику БЗУ:

Рис. 2. Присоединение трубчатого магазина к приемнику БЗУ:

а —'байонетный зажим: 1 — приемник БЗУ; 2 — муфта; 3 — втулка; 4 — магазин; б — пружинные защелки: / и 3 - защелки (держатели); 2 — выгодная трубка приемника бункера; 4 — корпус держателей; 5 — винтовая пружина; 6 — трубчатый лоток; 7 — ограничитель перемещения пружины вверк

а —'байонетный зажим: 1 — приемник БЗУ; 2 — муфта; 3 — втулка; 4 — магазин; б — пружинные защелки: / и 3 - защелки (держатели); 2 — выгодная трубка приемника бункера; 4 — корпус держателей; 5 — винтовая пружина; 6 — трубчатый лоток; 7 — ограничитель перемещения пружины вверк

di = d3 + Ad, (1) где d3 — диаметр ПО, мм; Ad — зазор, равный 0,5—1,0 мм. Для витых лотков значение Ad берется несколько большим. Внутренний диаметр, мм, изогнутого участка

_ ^ + 4^2^+^)._

4(2/?cp-bd3)’

где ЯСр— средний радиус изгиба магазина, мм.

Длину прямого участка магазина принимают равной 20 длинам ПО или более. Угол изогнутого участка должен быть равен или более 90°. Средний радиус изгиба жесткого трубчатого магазина

ср=^ 8(d2-d3)ср=^ 8(d2-d3)(3)(3)где /з — длина ПО, мм.

ср=^ 8(d2-d3)

ср=^ 8(d2-d3)

(3)

(3)

В то же время средний диаметр должен быть не менее 3Z3. Для витых магазинов рекомендуется брать 7?ср больше, чем у жестких.

Зазор, мм, на длине /3

Д2 = «-0,5/4^7=^, (4)

где R — наружный радиус изгиба, мм.

Величину А2 можно определить по номограмме (рис. 4) в зависимости от отношения R/l3 (кривые 1—10), где R — Яср + 0,5d3.

Трубчатые магазины (как и лотковые) используют и для выполнения чисто транспортных функций (без накопления), т. е. для направления единичных ПО к питателям между переходами операции или между операциями (между ТМ) от питателей в тару.

Лотковые магазины (лотки) в зависимости от траектории движения ПО подразделяют на прямолинейные, криволинейные и змейковые; они могут быть открытыми, полуоткрытыми и закрытыми. Поперечное сечение лотков определяется размерами и формой ПО,

Рис, 3. Схема трубчатого лотка с прямым и изогнутым участками

а также ориентированным их положением.

На свободный проход ПО по лотку в ориентированном положении, особенно когда они двигаются под действием сил тяжести, оказывают влияние следующие факторы: зазор между ПО и бортами лотка; размеры ПО и точность их изготовления; качество поверхности лотка и ПО; наличие заусенцев и острых краев у ПО; ширина лотка и точность его изготовления; твердость и износостойкость материала лотка, жесткость его бортов. Твердость материала лотка для ПО, имеющих острые края и заусенцы, должна быть выше твердости самих ПО. Следы обработки надо располагать по направлению движения ПО.

При направлении движения ПО, совпадающем с его большей осью, ширина лотка

В - /3 + А/, (5) где Ы — зазор между ПО и бортами лотка, мм; принимают равным 1— 3 мм.

При перемещении ПО по лотку в направлении, перпендикулярном его

большой оси, в связи с наличием зазора он может повернуться на угол аа (рис. 5, а). Этот угол увеличивается с увеличением зазора до тех пор, пока ПО не заклинится или не повернется и потеряет ориентацию. С увеличением зазора AZ уменьшается угол заклини-. вания 0 и возрастает угол аа, что приводит к увеличению сопротивления перемещению ПО. Если угол 0 равен углу трения, т. е. tg 0 = р (обычно tg 0 > р), приведенная к центру сила трения о борт (рис, 6)

где Рн — нормальная сила, давящая на борт, равная Gp; Gig—масса ПО, кг; Н — высота борта, мм; г3 — радиус ПО, мм.

Из формулы (6) следует, что при р = tg 0 и Я = 0,5г3, РТр = Рн ПО перемещаться не будут. Следовательно, при высоких бортах необходимо стремиться к увеличению угла 0, т. е. к уменьшению перекоса. Учитывая,

Рис. 4. Номограмма зависимости радиуса изгиба лотка и длины ПО

Рис. 5. Расчетные схемы движения призматических ПО (а, б, в) и ширины лотка с учетом допусков (а)Рис. 5. Расчетные схемы движения призматических ПО (а, б, в) и ширины лотка с учетом допусков (а)что угол 0 зависит от отношения 6/Z3, необходимо, чтобы соблюдалось неравенство bits > р-, где b — ширина ПО, мм.

Рис. 5. Расчетные схемы движения призматических ПО (а, б, в) и ширины лотка с учетом допусков (а)

Рис. 5. Расчетные схемы движения призматических ПО (а, б, в) и ширины лотка с учетом допусков (а)

(8)(8)Рис. 6. Схема движения ПО в лотке- скате с перекосомРис. 6. Схема движения ПО в лотке- скате с перекосомЗазор Ы зависит от формы ПО: для ПО прямоугольной и частично конической форм или с фасками (рис. 5, б)

(8)

(8)

Рис. 6. Схема движения ПО в лотке- скате с перекосом

Рис. 6. Схема движения ПО в лотке- скате с перекосом

или при tg 0 = р д,=^8т(6_+0) рv

где /р — расчетная длина ПО, мм; Ьр — расчетная ширина ПО, мм (диаметр); р — коэффициент трения скольжения ПО о борт, р = 0,14-0,2; 3 — расстояние от точки поворота ПО до центра закругления, мм; 6 — угол,

.7? sin Р

градусы, о =^—; р — угол ва-

клинивания, градусы; R — радиус закругления, мм.

Методика расчета /р, 6Р и 3 в зависимости от формы ПО дана в табл. 1. Зазоры А/ рассчитывают по формулам (7) и (8). Действительные зазоры (рис. 5, а) рекомендуется принимать по формуле

Ыг = А+ А/+ АВ, (10) где А — допуск на длину ПО, мм; А/ — наименьший гарантийный зазор, мм; АВ — допуск на ширину лотка, мм. Гарантированный зазор А/ при отсутствии загрязнения лотка и ПО принимают равным допуску на длину ПО по Ь9—Ы1, а при загрязнении — по Ы2 и М4. Допуск АВ устанавливают конструктивно с учетом условий работы лотка и размеров ПО.

Формулы для расчета параметров лотка в зависимости от конфигурации ПО

ФормуларасчетапараметровФормуларасчетапараметровФормуларасчетапараметровФормуларасчетапараметров

Формуларасчетапараметров

Формуларасчетапараметров

Формуларасчетапараметров

Формуларасчетапараметров

Эскиззаготовки в планеи расположение еев лотке

Эскиззаготовки в планеи расположение еев лотке

ПО с закруглениями по углам

Продолжение табл. 1

ФормуларасчетапараметровФормуларасчетапараметровФормуларасчетапараметровФормуларасчетапараметров

Формуларасчетапараметров

Формуларасчетапараметров

Формуларасчетапараметров

Формуларасчетапараметров

Эскиззаготовки в планеи расположение еев лотке

Эскиззаготовки в планеи расположение еев лотке

При с < Zизделие бор-тами не на-правляетсяПри с < Zизделие бор-тами не на-правляется

При с < Zизделие бор-тами не на-правляется

При с < Zизделие бор-тами не на-правляется

При R <"2“изделие бор-тами не на-правляется

ПО без закруглений по углам

Продолжение табл. 1

Эскиз заготовки в плане и расположение ее в лотке

Формула расчета параметров

Эскиз заготовки в плане и расположение ее в лотке

Формула расчета параметров

При определении размеров лотка следует соблюдать условие Ы ^ Ы^. Если А/ < AZj, необходимо изменить исходные данные или предусмотреть принудительное перемещение ПО.

Высота бортов и их сопротивление перемещению ПО по лотку определяются в зависимости от основных положений, занимаемых ПО в лотке. Оптимальным положением является такое, когда ось ПО перпендикулярна плоскости бортов и он скользит по рабочей поверхности лотка, не касаясь бортов. Если эта ось наклонена к бортам и ПО, касаясь одного из бортов, скользит под действием приведенной к центру ПО силы Р (см. рис. 6), момент этой силы относительно мгновенного центра вращения С должен быть больше момента силы трения Т о борт, т, е.

Рга Т/тр»

где ZTp— плечо силы трения о борт, мм.

Приведенная к центру ПО сила трения о борт Ртрдолжна быть меньше силы Р» иначе ПО перемещаться не

будет. Ртр определяется по одной ив следующих формул:

Р =?2тр_;(П)

'8

откуда Я = -у-

Сила трения ПО о борт

Т = Рнр.(13)

С увеличением высоты борта значительно возрастает приведенная к центру ПО сила трения о борт

Р = G sin у,(14)

где у — угол наклона лоткам

sin у = ар I р I/ -— + tg а8 \' 'в

(15)

где а — коэффициент, принимаемый равным 1,5 при нормальных условиях, а при вагрявнении 2.0—3.0.

2. Зависимость угла наклона лотка от высоты борта и диаметра ПО

р

Угол V при отношении Н/r^ равном

0,3

0,5

0,7

> 1

0,1

45'

50'

Iе

1° 07'

0,2

2° 20'

2° 50'

3° 20'

3° 50'

0,3

4° 40'

5° 50'

7°

7° 40'

0,4

8° 20'

10° 20'

12°

13° 20'

Рис. 7. Схема движения ПО в закрытом лоткеРис. 7. Схема движения ПО в закрытом лотке

Рис. 7. Схема движения ПО в закрытом лотке

Рис. 7. Схема движения ПО в закрытом лотке

Зависимость урла у от отношения Нкй при угле поворота а2 = 3° и постоянном радиусе ПО приведена для различных коэффициентов р в табл. 2.

Высота бортов должна быть выбрана с таким расчетом, чтобы угол контакта aj (см. рис. 6) был больше угла трения ПО о борт в целях предупреждения выпадания ПО за борт при недостаточной их высоте.

При закрытых лотках (рис. 7, а) высоту бортов (при исключении заклинивания) выбирают такой, чтобы угол контакта р (рис. 7, б) не превышал коэффициента трения, т. е. tg Р< р. В этом случае высота бортов, мм,

(1=)

Большое влияние на высоту бортов оказывает длина ПО. При г3= 1, tg Р = 0,2 и /3 = 10 высота бортов равна радиусу ПО, следовательно, лоток должен быть закрытым.

В угловых лотках (рис. 8) требуется больше усилий для перемещения ПО, чем в плоских, так как здесь возникают значительные силы реакции наклонных боковых стенок. Это ком пен-

сируется увеличением угла наклона лотка к горизонтальной плоскости.

Силу сопротивления скольжению Р в горизонтально расположенном плоском лотке определяют по формуле

Р = Gp,(17)

а в угловом — по формуле

~ sin р *

Из формул (17) и (18) следует, что Рх > Р.

Рекомендуемые формы и размеры лотков для перемещения круглых ПО приведены в табл. 3.

Конечная скорость скольжения ПО в точке В наклонной плоскости лотка (рис. 9)

"к = y2gh(l — n'ctg ?) + ^, (19)

где g — ускорение силы тяжести, мм/с2; h — высота спуска, мм; р' = = tg Yj — коэффициент трения; у* — угол наклона, при котором начинается движение ПО (у^ = р); у — угол наклона лотка к горизонтальной плоскости, градусы; р — угол трения, градусы; ц0 — начальная скорость ПО в точке Д, мм/с.

Формулы расчета высоты бортов лотка для перемещения круглых заготовок

Лоток

Эскиз заготовки и лотка

Формула расчета

Угловой

Для легких ПО 0 = 45°; для тяжелых ПО р = 60°; ширина полки уголка В = (0,74-0,8) d8

Открытый коробчатый

Для шара Н = (0,6 4- ч-0,7) d3; для цилиндра

Н = (0,534-0,6) d3; для колец и дисков Н > 0,6d3

Открытый коробчатый для заготовок с односторонней полостью

Н = (0,74-0,8) d8

Коробчатый с закраинами

Н = 0,8d3; ^ = d8 + А

Закрытый коробчатый

Н = г8-

(23)(23)(24)(24)Рис. 10. Схема движения ПО по лотку с двумя углами наклонаРис. 10. Схема движения ПО по лотку с двумя углами наклона

(23)

(23)

(24)

(24)

Рис. 10. Схема движения ПО по лотку с двумя углами наклона

Рис. 10. Схема движения ПО по лотку с двумя углами наклона

При начальной скорости в точке А, равной нулю, конечная скорость в точке В будет

"к = V^Mb^lj/ctgv). (20)

В целях исключения превышения предельно-допустимой скорости рекомендуется делать лотки с двумя различными углами (рис. 10). Участок лотка с большим углом у^ служит для быстрого перемещения, а с меньшим уа — для торможения ПО. Переход от одного угла к другому должен быть плавным с радиусом закругления 7? > > /3. Угол у^ определяют по формуле tgV1=W;(21)

при ц0 — 0

tgV1 = _W_.(22)

Угол наклона пологого участка должен удовлетворять условию Уа^ Р*

При заданных величинах ц0, ик и h длина L горизонтальной проекции лотка зависит от линии перегиба и определяется формулами

_ 2§А + Уд —«к 2№';

при у0 — 0

, _2gh — v2

2§Ц'

Место перегиба лотка выбирают по конструктивным соображениям.

Конечную скорость ик, мм/с, движения цилиндрического ПО по наклонной плоскости (рис. 11) опре

деляют:

Рис. 9. Схема движения ПО по наклонному лотку

без учета касания ПО с бортами: для цилиндрических ПО

»к=V ^ (4"д)=0,816 ^^

(25)

для кольцевых ПО

ок = V28 (4 *)= °>707 Vsgft;

(26)

с учетом касания ПО с бортами: для цилиндрических ПО

ук = 0,6Л/2^;(27)

для кольцевых ПО

рк = 0,4 У^.(28)

Указанные формулы применимы: для цилиндрических ПО при tg у = Зр'§ для кольцевых ПО при tg у ^ 2р'. При этих условиях обеспечивается качение без проскальзывания. Коэффициенты трения следует принимать по формулам:

Рис. 11. Схема качения без скольжения цилиндрического ПО по наклонной плоскости

Рис. 12. Схема криволинейного участка лотка для перемещения цилиндрических ПО вдоль их осиРис. 12. Схема криволинейного участка лотка для перемещения цилиндрических ПО вдоль их осидля цилиндрических ПО

Рис. 12. Схема криволинейного участка лотка для перемещения цилиндрических ПО вдоль их оси

Рис. 12. Схема криволинейного участка лотка для перемещения цилиндрических ПО вдоль их оси

для кольцевых ПО

Н'>^»(30)

где £0 — коэффициент трения качения, принимаемый в зависимости от материалов трущихся пар:

Мягкая сталь—мягкая сталь0,005

Закаленная сталь—закален

ная сталь 0,01

Чугун—чугун 0,05

Дерево—сталь0,3—0,4

Ширину криволинейного участка (рис. 12) для перемещения цилиндрических ПО трубок, колпачков с отно-

определяют по

*8 шениен ~^*8 шениен ~^формуле

*8 шениен ~^

*8 шениен ~^

B = R — 0,5 /arT^F + de + A, (31) где R — радиус наружного борта криволинейного участка, мм; А — допуск на длину ПО, мм.

Число ПО на криволинейном участке с углом ф

п = -Ь> sina = 2M"><32)

где Ro = R —^

4 П/р И. А. Клувова

Рис. 13. Схема криволинейного участка лотка для перемещения качением дисковРис. 13. Схема криволинейного участка лотка для перемещения качением дисковШирина лотка (рис. 13) для перемещения качением дисков и низких колпачков (при d8 > W

Рис. 13. Схема криволинейного участка лотка для перемещения качением дисков

Рис. 13. Схема криволинейного участка лотка для перемещения качением дисков

Bt = d8 + Adg + (1 4-1,5 мм), (33) где Ad — допуск на диаметр ПО, мм.

Угол а на криволинейном участие определяют по формуле sto «1;—^ d X •(34>

2(R—г)

Змейковые лотки (рис. 14) применяют для перемещения в направлении, перпендикулярном оси ПО гладких и ступенчатых валиков, цилиндрических полых заготовок, длина которых в четыре раза и более больше диаметра. Лоток имеет две щеки, у которых внутренние поверхности волнистые.

Шаг волнистой поверхности

<л = 2 (d„ + Ма + 2г') УГ=Тр7,

(35)

Рис. 14. Расчетная схема змейкового

лотка

Рис. 15. Номограмма для расчета проходимости ПО в змейковых лоткахРис. 15. Номограмма для расчета проходимости ПО в змейковых лоткахотносительного зазора v$относительного зазора v$S'S'

Рис. 15. Номограмма для расчета проходимости ПО в змейковых лотках

Рис. 15. Номограмма для расчета проходимости ПО в змейковых лотках

относительного зазора v$

относительного зазора v$

S'

S'

где Ad3 — зазор между ПО и направляющими поверхностями, мм; г' — малый радиус закругления поверхности лотка, мм;

0л =

(36) где р = arctg р/; а^ — угол наклона лотка к горизонту.

Расстояние между осевыми линиями, мм, проходящими через центры кривизны цилиндрических поверхностей обеих щек,

ал = (^з "Ь Ad3 -|- 2r') sin рл. (37)

Радиус выпуклой поверхности, рассчитанный по эмпирическим формулам, принимают: при d3 > 10 мм г' = 0,ld3; при 10 мм ^ d3 > 5 мм г' = 1 мм; при d3 < 5 мм г' = 0,5 мм. Принятые значения г' округляют до ближайшего значения ряда чисел: 0,5; 1,0; 1,25; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0. Величину зазора между ПО и направляющими поверхностями в этом лотке в нормальном сечении принимают из условий исключения заклинивания ПО при движении в лотке. Зазор, а следовательно, проходимость определяют по номограмме (рис. 15). Кривые Ft функционально зависят от геометрических параметров профиля

лотка и ПО. Области, в которых Fg > р, являются областями проходимости одного ПО. Кривые, соответствующие предельному значению

также обеспечивают проходимость. На нижней части номограммы нанесены кривые для определения угла 6g перекоса ПО.

Пример. Дано: диаметр ПО d8 = = 10 мм, длина Z = 60 мм, коэффициент трения ПО о стенки лотка р = = 0,2 и г' = 1 мм. Определить зазор, при котором не происходит заклинивания ПО.

Решение. Из точки пересечения прямой р = 0,2 и кривой Fg, соответ- г'+т

ствующей j =0,1, опускаем перпендикуляр на ось Vg. Точка пересечения vg = 0,1 будет соответствовать минимальному значению относительного зазора. Максимальное значение относительного зазора можно определить, опустив из точки пересечения прямой р = 0,2 и кривой 6g (г' = = 0,ld) перпендикуляр на ось vg. Точка пересечения будет соответствовать vg = 1,56, однако при данном относительном зазоре максимально возможный угол перекоса 6g = 50°, что является недопустимым. Если принять 6g = 30°, то Vg = 0,77. Следовательно, чтобы обеспечить нормальную проходимость, зазор нужно принять

s' = vg = V' + d/2) = 0,77 (1 + 5) =

= 4,6 мм.

Рис. 16. Лоток с пневмоподушкой: / — опорная плоскость лотка; 2 — канал для воздуха; 3 — отверстия для воздуха} 4 *= боковые стенки

Лотки в пневмоподушкой (рис. 16) используют при самотечном перемещении, когда не допускается истирание или образование рисок на плоскости скольжения у ПО, когда они изготовлены из материалов с высокими фрикционными свойствами (абразив, резина и др.), крупных и очень мелких ПО и если требуется иметь малый угол наклона лотка (меньше угла трения) при перемещении на большие расстояния.

Для того чтобы ПО поднялся над плоскостью лотка и образовалась воздушная прослойка (подушка) толщиной более 0,01 мм, необходимо создать давление pf воздуха в прослойке несколько большее, чем давление ПО на плоскость от силы тяжести

Pi>4-, (38)

Го

где Fo — площадь опорной поверхности ПО.

При этом условии давление сжатого воздуха, поступающего в полость лотка,

(39)

где К — периметр опорной поверхности ПО, м; п — число отверстий в лотке, перекрываемых ПО; d — диаметр отверстий в лотке, м.

Диаметр входного отверстия, см, в лотке

d°= V ojis ’(40)

где Fn — площадь всех отверстий на плоскости лотка, м2.

Расход воздуха, м3/мин, приближенно может быть рассчитан по формуле

И = 0,2-^-Ю»,(41)

где F — площадь сечения отверстия d0, м2; с — коэффициент расхода воздуха: для отверстий с закругленными кромками с =0,47; для отверстий с острыми кромками с = 0,504-0,65;

4*

Рис. 17. Номограмма для определения давления воздуха на входе в зависимости от давления воздуха на единицу площади и толщины воздушной прослойки

р — давление воздуха на входе; Т^ — температура воздуха на входе, К»

Такие лотки успешно используют, если ПО имеют большие плоскости скольжения и достаточно ровную и чистую поверхность. При неровной или грубообработанной поверхности ПО следует помещать на подкладки- спутники. При горизонтально расположенном лотке в нем делают отверстия под углом 45Q по ходу движения ПО. Жесткость лотка должна исключать прогиб его плоскости скольжения.

Давление воздуха на входе р в зависимости от требуемого давления р^ на единицу опорной площади и толщины прослойки s дано на номограмме (рис. 17), Схемы лотков с пневмоподушкой и их элементов представлены на рис. 18.

При проектировании лотков-магазинов необходимо обратить особое внимание на определение пропускной способности лотка, т. е. сколько ПО в единицу времени может пройти через поперечное сечение лотка (пропускная способность лотка должна быть выше, чем производительность технологической машины, на 10—15 %), и на определение максимальной скорости движения ПО в конце лотка, чтобы оценить возможность деформирования при ударе или ПО, или элементов лотка и питателя.

Целью расчета пропускной способности является определение времени движения от начальной точки лотка до его конца (в случае движения единичного ПО) или на пути, равном шагу между ПО (при движении потоком).

В общем случае движение ПО в лотке может быть представлено в пяти варианта»:

— движение единичного ПО по прямолинейному лотку $

— движение потока ПО по прямолинейному лотку;

— движение единичного ПО по криволинейному лотку с определенным радиусом закругления;

— движение потока ПО по криволинейному лотку;

— движение потока ПО по комбинированному лотку,

В практике при компоновке систем технологического оборудования лотки-магазины конструируют состоящими из нескольких прямолинейных и криволинейных участков. Поэтому для расчета движения ПО по лотку любого возможного профиля целесообразно использование ЭВМ, так как

весь лоток должен быть разбит на большое число участков с одинаковым углом наклона или радиусом кривизны, и задача становится громоздкой.

Расчет скорости ПО на выходе из лотка и время его прохождения может проводиться для различных конструкций лотка и пяти вариантов движения ПО (рис. 19).

Лоток наклонен к горизонту под углом а и имеет длину s (рис. 19, а) и начальную скорость движения заготовки и0.

Скорость движения ПО и время движения на пути s определяют из дифференциального уравнения движения ПО по наклонной плоскости:

d^x

т -^g- = mg sin а — FTp;

т "d^” ^ ^ cos а — N = 0. (42)

Так как боковые силы трения ПО о стенки лотка малы, то в расчетах их не учитывают.

Решая систему дифференциальных уравнений (42) при начальных усло- dx

ВИЯХ ^=0= 0, -Т1= У0, полу-

/=а

чают выражения для определения времени движения t ПО на пути s:

t =t =У v§ + 2sg (sin а — p cos а) —- y0

t =

t =

g (sin а — p cos a)g (sin а — p cos a)(43)

g (sin а — p cos a)

g (sin а — p cos a)

Подставляя время в выражение скорости, находят скорость ПО в конце участка:

Uj = У^ + ^sg (sin a—р cos a). (44)

д)д)Рис. 18. Схемы конструкций лотков с пневмоподушкой и их элементов: а — соединение лотков с воздушной сетью; б — литой лоток; в и а — сварные дотки;5 •— деревянный лотокРис. 18. Схемы конструкций лотков с пневмоподушкой и их элементов: а — соединение лотков с воздушной сетью; б — литой лоток; в и а — сварные дотки;5 •— деревянный лоток

д)

д)

Рис. 18. Схемы конструкций лотков с пневмоподушкой и их элементов: а — соединение лотков с воздушной сетью; б — литой лоток; в и а — сварные дотки;

5 •— деревянный лоток

Рис. 18. Схемы конструкций лотков с пневмоподушкой и их элементов: а — соединение лотков с воздушной сетью; б — литой лоток; в и а — сварные дотки;

5 •— деревянный лоток

Масса ПО ^к шт.) скользит по наклоненному под углом а плоскому лотку (рис. 19, б).

Скорость движения

рх = У 2gs (sin a — р cos a) + yg. (45)

Время движения массы ПО на один шаг в предположении, что движение

vo

Рис. 19. Расчетные схемы движения ПО в лотках различных типов:

а *— единичного ПО на прямолинейном участке; б — массы ПО на прямолинейном участке; в — единичного ПО на криволинейном участке; г — массы ПО на криволинейном участке; д — массы ПО в лотке, состоящем из прямолинейный и криволинейных участков

происходит с постоянным ускорением, будет

УоН-У1 2s и0 + V 2gs (sin а — ц cos а) +

(46)

На ПО, движущийся по криволинейному лотку радиусом R (рис. 19, в), действуют центробежная

~ mu2 Fv2

сила Q = —= —~ , сила трения К gK

/Fv2\

^тр = Р ^ cos а + "^] и сила тя"

жести F.

Для общего случая движения ПО от угла а0 до угла а3 при начальной скорости d0 получают

У1=рГ02еА (а,-а,) + -*

X (sin ах—е“л (ОЬ1-ао) sin а)+

***** -ЦС-АВЖ****

X (cos «! — ел t061-0^ COS а0)),

(47)

где А = —2р; В = —2Rg^; С = = 2Rg; Oq —- начальный угол движения.

Для вычисления времени движения ПО разбивают весь путь Оо — о^ — 6 на т равных, достаточно малых участков. Каждый участок определяется величиной угла 0/т.

Ввиду малости каждого участка приближенно можно считать, что движение на нем равноускоренное, и поэтому время движения можно вычислить кан частное от деления длины дуги RB/m на среднее арифметическое значение скорости в начале и в конце участка.

Общее время движения ПО будет равно сумме составляющих времени по участкам;

< = ’Vz< = 2/?-L/'_J—+ т \о0 + 01

+ ^, + -+а^Тк)- (И>

Для схемы движения общей массы ПО (& шт.) по криволинейному лотку постоянного радиуса R (рис. 19, е) расчетные зависимости будут иметь вид:

(4д, глвЛ-^ + В-6; в-^.ад е-

(

к

5 Sintic.

1=1

к

COSg

1=1

Время движения ПО определяется формулой

По + Р1

Все ПО по дотку переменного радиуса кривизны движутся общей массой (рис. 19, д), следовательно, скорости веек ПО будут одинаковы. Тогда

. MD8kG ( 2 2\/гт

Л = ~2— (02-pg),(50)

где к — число заготовок, находящихся на всей длине лотка.

Скорость ПО на выходе

—В + ув» — 4АС

=’(51>

КN

1=11=1

Н

П °0^ V .

В = "2Г21"ЙГ’ i=l

N ki

c = z 2^2CO8C6,— l-l <=1

s ki

-2 2staa‘-

1=1 1=1

kt — число заготовок, находящихся на 1-м участке лотка; N — число участков лотка.

Рис. 20. Структурная схема расчета движения единичного ПО на прямолинейном участке

Лоток любой конфигурации можно разбить на множество прямолинейных и криволинейных участков со своими углами наклона к горизонту и радиусами кривизны.

Проектирование лотка включает несколько процедур, в каждой из которых выполняется расчет скорости и времени: движения единичного ПО на прямолинейном и криволинейном участках; движения единичного ПО по лотку, состоящему из нескольких прямолинейных и криволинейных участков; движения массы ПО по лотку, состоящему из нескольких прямолинейных и криволинейных участков; движения массы ПО по мере уменьшения их числа в лотке.

Скорость и время движения единичного ПО на прямолинейном участке вычисляют в соответствии со структурной схемой (рис. 20).

Так как величина С является подкоренным выражением при определении uj, то необходимо ее сравнить с нулем. Если С £> 0, то вычисляют вначения скорости Uj и времени t. В противном случае ПО либо на участке не движется, либо прекратил движение, что свидетельствует о необходимости изменения параметров участка лотка.

При расчете скорости и времени движения ПО по криволинейному участку (рис. 21) необходимо учитывать следующее:

если лоток вогнутый, то величины а0 и «1 задаются в пределах от 90 до 0°;

если лоток выпуклый, то величины а0 и «1 задаются в пределах от 180 до 90°;

если лотон вогнутый и детали по нему движутся вверх, то вначения углов «о и Of задаются в пределах от 0 до —90°;

величина R задается положительной, если лоток вогнутый, и отрицательной, если лоток выпуклый.

Криволинейный участок разбивают на т достаточно малых промежутков с углом Да и угловыми границами этого промежутка ап и а&. Затем на-

Рис. 21. Структурная схема расчета движения массы ПО на прямолинейном участке

Рис. 22. Структурная схема расчета движения единичного ПО по лотку, состоящему из прямолинейных и криволинейных участковРис. 22. Структурная схема расчета движения единичного ПО по лотку, состоящему из прямолинейных и криволинейных участковходят скорость ПО в конце каждого участка. Предварительно подкоренное выражение (51) сравнивается с нулем, чтобы определить, не остановился ли ПО.ходят скорость ПО в конце каждого участка. Предварительно подкоренное выражение (51) сравнивается с нулем, чтобы определить, не остановился ли ПО.

Рис. 22. Структурная схема расчета движения единичного ПО по лотку, состоящему из прямолинейных и криволинейных участков

Рис. 22. Структурная схема расчета движения единичного ПО по лотку, состоящему из прямолинейных и криволинейных участков

ходят скорость ПО в конце каждого участка. Предварительно подкоренное выражение (51) сравнивается с нулем, чтобы определить, не остановился ли ПО.

ходят скорость ПО в конце каждого участка. Предварительно подкоренное выражение (51) сравнивается с нулем, чтобы определить, не остановился ли ПО.

Для определения скорости и общего времени прохождения ПО участка значению начальной скорости оо присваивается значение скорости на ПО выходе ив первого промежутка, а к начальному времени, которое равнялось нулю, прибавляется время прохождения промежутка. Определяют угловые границы следующего промежутка криволинейного лотка ап и ад.

Расчеты продолжают до тех пор, пока ПО не преодолеет весь участок лотка.

Расчет скорости и времени движения единичного ПО по лотку, состоящему из нескольких прямолинейных и криволинейных участков (рис. 22), ведут на каждом участке последовательно. Сначала определяют вид участка — прямолинейный или криволинейный. Если участок лотка прямолинейный, то вычисление ведут по одной структурной схеме (см. рис, 20), а если лоток криволинейный — по другой (см. рис. 21).

Для дальнейшего расчета значению скорости на входе в следующий участок лотка присваивают скорость, полученную ПО в конце предыдущего участка, и расчет повторяют заново для нового участка лотка.

После завершения последовательных расчетов будет получена скорость ПО на выходе из лотка, равная скорости ПО при выходе из последнего участка лотка.

Общее время прохождения ПО всего лотка определяют суммированием времени прохождения каждого участка, а производительность определяют как 60/^.

Для расчета скорости и времени движения массы ПО по лотку, состоящему из нескольких прямолинейных и криволинейных участков (рис. 23), предварительно определяют число ПО, располагающихся на каждом участке лотка.

В общую формулу расчета входят составляющие величины от криволинейного и прямолинейного участков. Поэтому эти величины вычисляют по различным формулам, как это следует из структурной схемы.

В операторе 17 составляющие суммируются по мере выполнения цикла перебора всех участков.

Рис. 23. Структурная схема расчета движения массы ПО по лотку, состоящему из прямолинейных и криволинейных участков

По аналогии с предыдущими вариантами расчетов предусмотрены проверки отсутствия движения ПО или прекращения движения, для чего предусмотрены операторы 20 и 22.

При функционировании лотка, где ПО расположены массой, наблюдаются моменты, когда новые ПО не поступают, а оставшееся число ПО вырабатывается. Но и при таком варианте недопустимо, чтобы ПО прекратили движение. Для этих целей возможно также проведение расчетов в соответствии со структурной схемой (рис. 24).

В расчете постепенно (по одному ПО) сокращается число ПО на всех участках, начиная с первого. По мере уменьшения числа ПО вычисляют длину участка лотка. Если она становится равной или меньшей нуля, то это означает, что на прямолинейном участке не осталось ПО.

Если участок лотка криволинейный, то вычисляют значение центрального угла, определяемого длиной ПО (оператор /3). Затем, сравнивая «о и aj, определяют, все ли ПО прошли криволинейный участок. Уменьшая значение центрального угла на величину угла, определяемого длиной ПО, расчет выполняют вновь до момента, пока а0 не станет меньше Of.

По мере уменьшения числа ПО на участке фиксируется, при каком их количестве будет получена максимальная пропускная способность участка и соответствующая скорость движения на нем.

При выполнении полного расчета (рис. 25) выделяют пять этапов.

Первый этап — расчет движения единичного ПО на каждом участке лотка. Расчет проводят в соответствии со структурными схемами для прямолинейного участка (см. рис. 20) и для криволинейного участка (см. рис. 21). Предполагается, что на каждый участок лотка ПО поступает с начальной скоростью, равной нулю.

На втором этапе рассчитывают движение единичного ПО по всей длине

Рис. 24. Структурная схема расчета движения вырабатываемой массы ПО по лотку, состоящему из прямолинейных и криволинейных участков

Движение убывающей массы ПО на каждом участке

Рис. 25. Структурная схема расчета пропускной способности лотка

лотка. Результат — значение возможной производительности, времени движения по лотку и максимальной скорости.

Третий этап — расчет движения массы ПО, заполняющих один участок лотка. На этом этапе необходимо знать, не возникнет ли остановка движущейся массы ПО. Кроме того, выясняют возможность движения вырабатываемой массы ПО на данном участке лотка (см. рис. 23, 24).

Четвертый этап — расчет движения массы ПО, заполняющих весь лоток (см. рис. 23). После расчета определяют скорость ПО на выходе из лотка и время его прохождения.

Пятый этап — расчет движения массы ПО, вырабатываемой со всего лотка (см. рис. 24).

Если в каком-либо месте лотка прекратится движение ПО, то конструктор должен изменить параметры лотка или его участка и повторить расчет.

По приведенным структурным схемам можно составить программы и выполнить эту работу на ЭВМ.

Расчет длины лотка-магазина БЗУ. Для БЗУ коэффициент выдачи т) = = П3/Пт = П3/(2лг), где П3 — фактическая производи!ельность БЗУ; Пт — производительность загружаемой технологической машины; г — число захватных органов; п — частота вращения захватных органов. Отклонение производительности БЗУ от средней (фактической) величины ,-o.s (i-n,

Длина лотка-магазина, необходимая для вмещения запаса ПО, обеспечивающего синхронизацию по производительности,

L = Tqd,

где Т — время, мин; d — диаметр или длина ПО. В общем случае Т = 1 мин и 2 = qd.

Расчет длины лотка-магазина ВЗУ. Условие L Средняя производительность ВЗУ характеризуется математическим ожиданием М (П3) и равна производительности Пт технологической машины:

м(п8) = б8ам(-у)е = пт,

где /?3 — коэффициент плотности потока ПО (для валиков k3 = 0,98; для пластин /?3 == 0,85; для призм /?3 = = 0,9); о — скорость вибротранспортирования потока ПО; 9 — коэффициент, характеризующий способ ориентирования ПО (6 = 1 при активном ориентировании; 6 = Рт> где Рт — вероятность требуемого на выходе положения ПО при пассивном ориентировании; Рт < 6 < 1 при комбинированном ориентировании); М ^-^-^ — математическое ожидание плотности заполнения вибродорожки различимыми положениями ПО, М ^”р^ =

Pi .

= вдесь Np — число раз- /=1

личимых положений ПО; Ц — /-я проекция длины ПО на направляющую вибродорожки; Pi — вероятность /-го различимого положения ПО на вибродорожке.

Для плоских ПО

р* Pi=-^X

где Лд — кратчайшее расстояние от центра масс до /-й стороны; Р^ = = (0,5; 1) — вероятность нахождения ПО на одной из своих сторон (если ПО имеет плоскость симметрии Р^ = = 1, если нет, Р* = 0,5).

Для объемных ПО расчет Pi дан в [34].

Разброс а (П3) значений производительности М (Пт) определится из выражения

«(п.)-[м(г5)-м«(п.)]--»-

с доверительной вероятностью (гарантией)

Р (| Пт —М (П8)| < б) =

= ф / 5

0 \ /2а (Пт)

Диапазон бх разброса производительности М (П8) от Пт определится как

бя=/2Т(0а(П8),

где у (0 — значение функции Лапласа Фо.

При гарантии 95 % 69б = 1,98о (П8), при гарантии 99 % 699 = 2,62о (Пт).

Априорная длина лотка-магазина при М (П3) = Пт определится как

L = IAT = 1,4НтТ (Ц6(П8),

где Т — время работы оборудования.

Для практических расчетов удобно пользоваться следующей формулой:

L = 2/тТ^0 X

Это максимальная длина лотка-магазина с гарантией 96 %, что он не переполнится и не опустеет.

Условие 2. При больших разброса® о (Пт) величина L может быть значительной. Длина L лотка может быть выбрана произвольно, если производительность ВЗУ увеличить на величину

М (П3) 4~ 6»1 I ^х .

М(П8)^М^з)

по сравнению с производительностью Пт технологической машины, т. е. М (П3) = хПт.

Условие 3. Производительность ВЗУ за счет скорости или способа ориентирования не удается увеличить в х раз, а только до М* (П3), причем М (П3) < < М* (П3) < хПт. Для М* (Пт) установлено значение L*. Тогда для технологической , машины с Пт длина лотка-магазина определится как

L* = 2L — L*.

Вариант расчета длины лотка-магазина методом статистического анализа. Если производительность П3 ЗУ и производительность технологической машины Пт случайные величины, то емкость в лотка-магазина определится как

в=Г[М (П8)-М(ПТ)],

где Т — базовый период времени, при минутной производительности Т = = 1 мин. Математические ожидания М (П3) и М (Пт) определяются на основании статистического анализа работы оборудования. Средний разброс емкости лотка-магазина определится дисперсией

о» (в) = 7 [о2 (П3) + ^ (Пт)],

где о2 (Пт) и о2 (П3) — дисперсии работы загрузочного устройства и технологической машины.

Заменяя математические ожидания и дисперсии их средними оценками, полученными при большом объеме испытаний, емкость магазина определится как

8 = Г (пе. ар-Пт. ^J^H-S?), где П3. ср — средняя производительность ВЗУ; ПТе ср — то же технологической машины; S3 — среднеквадратическое отклонение производительности ВЗУ; ST — то же оборудования. Если П3, ср = ПТе ср, то e=3T'jAs^s|.

При Пт = const и П3е Ср = Пт

8 = 7* (П3. ср + 3S3).

Необходимая длина лотка-магазина L = 8/т,

2. МЕХАНИЗМЫ ПОШТУЧНОЙ ВЫДАЧИ

Предметы обработки в лотках и магазинах перемещаются общей массой. Они контактируют друг с другом, могут сопрягаться по элементам контура или в некоторой мере сцепляться между собой.

Механизм поштучной выдачи (МПВ) предназначен для отсекания от общего потока единичных ПО.

Поштучную выдачу ПО можно заменить их поштучным приемом. В первом случае МПВ представляет собой составную часть лотка-магазина, во втором — питателя. Но во всех случаях работа МПВ должна быть синхронизирована с технологической машиной (ТМ).

Процесс отсечки может протекать при механическом воздействии, при использовании сжатого воздуха, магнитных или электромагнитных сил (табл. 4).

Наиболее многочисленна и разнообразна группа механических МПВ. Отсекатель МПВ может выполнять следующие движения: возвратно-поступательное, колебательное (возвратно-вращательное), вращательное, сложное (комбинированное).

4. Виды механизмов поштучной выдачи

Конвтруктивная вмема

Карактериэтииа МПВ

Механический с возвратно-поступательным движением отсекателя, роль которого выполняет инструмент (пуансон), простого действия: / — лоток; 2 — ПО; 3 — инструмент (отсекатель)

Механический с возвратно-поступательным движением отсекателя, роль которого выполняет толкатель. ПО перемещаются из лотка / в лоток 2, выполненный со смещением канала транспортирования. МПВ простого действия (3 — ПО; 4 — толкатель)

Механический с возвратно-поступательным движением отсекателя, роль которого выполняет ползун питателя, простого действия: 1 — лоток; 2 — ПО; 3 — ползун питателя

Механический с возвратно-вращательным движением отсекателя, роль которого выполняет сектор питателя, простого действия: 1 — лоток; 2 — ПО; 3 — сектор питателя

Продолжение табл. 4

Конотруктивная веемаКонотруктивная веемаКарактеривтика МП ВКарактеривтика МП В

Конотруктивная веема

Конотруктивная веема

Карактеривтика МП В

Карактеривтика МП В

Механический с возвратно-поступательным движением ползуна отсекателя, снабженного двумя штифтами 4 и 5, двойного действия. Штифт 4 может выполняться подпружиненным; 1 — лоток; 2 — ПО; 3 — ползун отсекателя

Механический с возвратно-вращательным движением рычага отсекателя, снабженного двумя штифтами 4 и 5, двойного действия. Штифт 4 может выполняться подпружиненным; 1 — лоток; 2 — ПО; 3 — рычаг отсекателя

Механический с вращательным движением отсекателя, роль которого выполняют кулачки 3 и 4, закрепленные на одном валу, двойного действия; 1 — лоток; 2 — ПО

Механический с вращательным движением отсекателя, роль которого выполняет звездочка, простого действия; 1 — лоток; 2 — ПО; 3 — звездочка

Продолжение табл. 4

Конструктивная схемаКонструктивная схемаХарактеристика МПВХарактеристика МПВ

Конструктивная схема

Конструктивная схема

Характеристика МПВ

Характеристика МПВ

Механический с вращательным движением отсекателя, роль которого выполняет винт (шнек); 1 — лоток; 2 — ПО; 5 — винт

Механический со сложным движением отсекателя, роль которого выполняет ползун питателя, совершающий одновременно возвратно-поступательное и возвратно-вращательное движения, простого действия; 1 — лоток; 2 — ПО; 3 — ползун питателя с фигурной проточкой; 4 — штифт

Электромагнитный, отсечка ПО осуществляется за счет продольного краевого эффекта индуктора; 1 — лоток; 2 — ПО; 3 — катушки индуктора бегущего магнитного поля

Электродинамический, отсечка ПО осуществляется вследствие взаимодействия ПО с неоднородным переменным магнитным полем; 1 — лоток; 2 — ПО; 3 — полюсные наконечники магнитопровода

Продолжение табл. 4

Конвтруктивная эхема

Характеристика МПВ

Пневматический, отсечка ПО осуществляется за счет перепада давлений в лотке, вызванного истечением сжатого воздуха из отверстий лотка; 1 — лоток; 2 — ПО; 3 — воздухопровод; 4 — ползун питателя

Пневматический, отсечка ПО осуществляется за счет перепада давлений в лотке, регулируемого клапаном; 1 — лоток; 2 — ПО; 3 — воздухопровод; 4 — клапан; 5 — ползун питателя

МПВ с возвратно-поступательным и возвратно-вращательным движениями реализуются при связи отсекателя с исполнительным органом ТМ. Вращательное движение отсекателя удобно получать, связывая его с распределительным валом ТМ, синхронизирующим работу всех механизмов машины. Сложным (комбинированным) движением наделяют отсекатель в тех случаях, когда ему придаются дополнительные функции, например переориентирование ПО, отсеченного от общей массы, в пространстве.

Различают МПВ простого и двойного действия. Механизм простого действия обеспечивает поштучную выдачу в один прием, а двойного — в два

приема: отделение ПО от общего потока и выдачу его в питатель.

Принцип работы МПВ простого действия заключается в том, что отсекатель или выполняющий его функции иной элемент устройства способен захватить и переместить лишь один ПО. В процессе захвата механизм дает возможность продвинуть ПО в лотке на шаг, а во время отсечки и транспортирования ограничивает перемещение ПО в лотке, перекрывая его русло (канал транспортирования).

Функционирование МПВ двойного действия сводится к поочередному перемещению двух штифтов (планок, кулачков), перекрывающих канал транспортирования ПО. Расстояние между

штифтами выбирают в зависимости от конфигурации ПО и его размеров. Если ПО имеет закругленную или иную форму, обеспечивающую отсечку жестким упором, расстояние между штифтами должно быть таким, чтобы обеспечить нахождение между ними единичного ПО. В том случае, когда ПО сопрягаются своим контуром так, что жесткий упор не может вклиниться между ними, штифты размещают на несколько большем расстоянии и верхний из них подпружинивают. Тогда отсекающий штифт не становится на пути движения ПО, а прижимает второй ПО к стенке лотка и удерживает его и последующие от перемещения, в то время как нижний штифт открывает канал транспортирования для выдачи первого по ходу движения отсеченного ПО.

Функции штифтов могут выполнять кулачки, имеющие вращательное или возвратно-вращательное движение. Действие кулачков аналогично действию жестких упоров.

МПВ двойного действия применяют в тех случаях, когда ПО в лотке имеют склонность к слипанию или сцеплению друг с другом или когда по конструкции питателя исключен подвод к нему группы ПО, а возможна доставка ПО, изолированных друг от друга.

МПВ, отсекатель которых выполнен в виде звездочки или зубчатого барабана, могут иметь прерывистое или непрерывное вращение рабочего органа. Они обеспечивают высокую производительность устройства при малых динамических нагрузках.

К МПВ с вращательным движением отсекателя относят также и винтовые (шнековые) устройства. При одноза- ходном винте за поворот на один оборот механизм отсекает от общей массы один ПО, если винт двухзаходный, — два ПО. МПВ производителен, отличается плавностью работы.

Действие механических МПВ сопровождается приложением к ПО контактных усилий. В тех случаях, когда это недопустимо, можно использовать иные способы отсечки, обеспечивающие бесконтактное отделение единич

ных ПО от их общей массы в лотке устройства. Кроме того, МПВ бесконтактного действия отличаются универсальностью.

Электродинамические исследования показали, что для бесконтактной поштучной выдачи ферромагнитных ПО или ПО с ферромагнитными элементами можно использовать индуктор бегущего магнитного поля в виде системы катушек, подключенных к источнику трехфазного тока. В конце индуктора магнитное поле является чисто пульсирующим. Это вызывает продольный краевой эффект, в результате которого к ПО прилагается сила противоположного знака, тормозящая его движение. Поэтому каждый новый ПО переместится в конец индуктора, выдав ив лотка устройства предыдущий ПО.

Бесконтактную отсечку и фиксацию ферромагнитных, неферромагнитных токопроводящих и диэлектрических ПО в лотках можно осуществлять, создавая на их участках неоднородные магнитные, переменные магнитные и электростатические поля.

Пневматические МПВ эффективны при загрузке ПО с небольшой плотностью материлов при значительных поверхностях обтекания. Их использование целесообразно для ПО с низкими прочностными характеристиками или с легко повреждаемым поверхностным слоем. Встречные струи воздуха, обеспечивающие безударный останов ПО при их торможении и отсечке, позволяют осуществлять высокопроизводительную загрузку хрупких ПО 118].

Отсечка находящихся в лотке ПО пневматическими методами заключается в создании в МПВ сбалансированного перепада давлений при струйной отсечке единичного ПО в конце лотка и нарушении его при выдаче ПО из лотка питателем, приводящем к струйной отсечке очередного единичного ПО.

Выбор конкретного исполнения МПВ и методика его расчета определяются конструкцией питателя ТМ и машины в целом.

ГЛАВА Ое СМЕННЫЕ УСТРОЙСТВА НАКОПЛЕНИЯ

ГРУППОВАЯ ЗАГРУЗКА И КАССЕТИРОВАНИЕ

Эффективным методом повышения производительности труда является и одновременная обработка группы предметов обработки (ПО) в многопозиционных приспособлениях. Для загрузки технологических машин (ТМ), оснащенных такими приспособлениями, используют сменные устройства накопления ПО — кассеты.

Применение кассет позволяет осуществлять межоперационное транспортирование, хранение, обработку и сборку ПО партиями, когда каждый ПО надлежащим образом сориентирован, скоординирован, сбазирован или ва- креплен.

Разрознение ПО, позволяющее исключить контакты между ними, эффективно при транспортировании и обработке нежестких» легкодеформируе- мых и склонных к взаимному сцеплению ПО. А их координирование упрощает и повышает надежность автоматического поиска и захвата изделий инструментом или захватным органом системы автоматической загрузки.

В условиях многономенклатурного производства перспективно использование универсальных кассет с изменяющимися размерами и конфигурацией гнезд или штырей.

В основу классификации кассет положены следующие признаки:

выполняемые функции — обеспечение разделения, координирования, сохранение ориентации при транспортировании, хранении, автоматической выдаче, обработке, сборке;

универсальность — специальные, универсальные;

расположение гнезд — плоские, вертикальные, комбинированные; однорядные, многорядные, составные; при этом гнезда могут быть расположены по прямой, по окружности, в радиаль

ном направлении, в шахматном порядке;

возможность контакта — обеспечение укладки ПО вразрядку, вплотную;

вид базирования — лотковые, гнездовые, штыревые, клеммные;

способ фиксации — с механической, пневматической струйной или вакуумной, пневмомеханической, магнитной или электромагнитной фиксацией ПО.

Обычно трудоемкость загрузки кассет составляет 25—70 % трудоемкости технологической операции. Большая трудоемкость операций кассетирова- ния и недопустимость в ряде случаев пинцетной укладки обусловили необходимость создания специальных кас- сетирующих автоматов. Обобщение опыта проектирования и эксплуатации автоматов с последовательной укладкой ПО в гнезда кассеты показало, что они не конкурентны с ручной загрузкой, так как в них трудно реализовать ритм 0,6—0,8 с. Высокая производительность на операциях кассе- тирования (в 5—10 раз выше ручной) может быть достигнута благодаря применению методов групповой укладки сразу всех ПО по числу гнезд кассеты.

Рассмотрим основные системы автоматического кассетирования ПО различной сложности. Наиболее простыми являются средства кассетирования ПО без вторичного ориентирования по линейным или угловым координатам. К ним можно отнести устройства кассетирования ферромагнитных стержневых заготовок в магнитном поле (рис. 1, а, б). В зависимости от технологической задачи заготовки 2, подаваемые сплошным потоком из вибробункера 1, могут укладываться в горизонтальный или вертикальный накопитель, состоящий из емкости 8 и ориентирующих магнитов 4. Выдача заготовок из накопителя проводится захватами роторного 5 или шиберного 6 типа с магнитными вставками,

поле которых сильнее поля накопителя. Кассетирование неферромагнитных стержневых заготовок 1 (особенно пустотелых) достаточно эффективно осуществляется в пневматической системе (рис. 1, в), в которой для стимулирования процесса западания заготовок в гнезда съемной кассеты 2 используется подача сжатого воздуха к гнездам. Кассету устанавливают на вращающийся или качающийся на горизонтальной оси барабан 3, в который загружают партию заготовок. При качании барабана захваченные воздушным потоком заготовки западают в гнезда кассеты, закрывают выход воздуху и удерживаются там силой Рд за счет перепада давлений Ар внутри pt и вне ра барабана. Условие удержания заготовки в гнезде при верхнем положении кассеты: Рд > G, где Рд = Аррс; Ар = pt — ра; Рс — площадь поперечного сечения заготовки; G — сила тяжести. Для автоматизации процессов кассетирования широко применяют вибромеханические системы благодаря их высокой про-

Рис. 1. Системы кассетирования ПО без вторичного ориентирования

изводительности, универсальности и возможности быстрой переналадки с одного типоразмера заготовок на другой. В системе кассетирования без вторичного ориентирования ПО укладка симметричных тонких пластин 8 (рис. 2, а) осуществляется с помощью вибробункера, на выходе которого установлена вертикальная кассета 10 с подвижным поршнем 12. Пластины по лотку 5 поступают на участок лотка 2 с наклонным дном, откуда попадают в надпоршневое пространство кассеты 10. На выступе 4 лотка происходит разъединение пластин. Пластины, не успевшие войти в щель надпоршневого пространства, отводятся обратно в бункер. При вибрации чаши бункера первый боек 7 совершает периодическое движение между резиновыми амортизаторами 6, обеспечивая предварительное разъединение потока пластин. Второй колеблющийся боек 1 с фрикционной накладкой 3 обеспечивает проталкивание пластин в кассету. Накапливаясь над поршнем, пластины перекрывают луч фотоэлемента 5, по команде которого включается привод 11 поршня 12. Поршень опускается до момента засветки фоторезистора датчика, в результате чего вырабатывается сигнал на останов привода. Далее цикл повторяется. При полном заполнении кассеты шток поршня нажимает на конечный выключатель и система останавливается. Аналогичное вибрационное устройство используется для кассетирования тонких рамок 2 (рис. 2, б), которые нанизываются на съемный стержень 3.

Перемещение рамок по стержню происходит под действием силы тяжести и вибрации, которая передается на держатель 1 стержневой кассеты. Момент заполнения стержня рамками фиксируется фотодатчиком, по команде которого отключается электромагнитный вибратор бункера (на рисунке не показан).

Существует три основных способа группового кассетирования ПО в виб- ромеханических системах: без направленного перемещения потока ПО по кассете; с направленным перемещением ПО по кассете; комбинированный с вращением кассет.

Рис, 2, ВибромеханическиеРис, 2, Вибромеханическиесистемы кассетированиясистемы кассетированияПри первом способе заготовки 1 размещают навалом на поверхности горизонтальной кассеты 2 (рис. 3, а), которой сообщают вертикальные или горизонтальные колебания, причем траектория вертикальных колебаний обычно прямолинейная, а горизонтальных — прямолинейная или более сложная (например, эллиптическая). Под действием вибрации и силы тяжести ПО западают в гнезда кассеты.

Рис, 2, Вибромеханические

Рис, 2, Вибромеханические

системы кассетирования

системы кассетирования

ориентируясь благодаря соответствующей конструкции гнезд и ячеек предкассетника. В ряде случаев для стимулирования процесса загрузки ПО в гнезда кассеты дополнительно используют вакуум. При втором способе, вследствие направленных колебаний кассеты 3 (рис. 3, б) по прямолинейной или более сложной траектории, осуществляется перемещение по ее поверхности потока ПО 4 из

Рис. 3. Схемы вибромеханическия систем группового нассетирования

емкости 5 в начале кассеты. В процессе перемещения ПО заполняют гнезда кассеты. Принцип ориентирования такой же, как и в первом случае. Линия возбуждения направленных колебаний расположена под углом к плоскости кассеты.

Третий способ объединяет оба предыдущих и, кроме того, дополнительно предполагает вращение съемных кассет 2 с барабаном /, смонтированном на вибропроводе 8 (рис 3, в). В этом случае имеет место циклическое заполнение поверхности насеет и ин

перемещение в поперечном направлении одновременно со сложным колебательным движением, интенсифицирующим процессы ориентирования и загрузки ПО. Вариант с вращающимися кассетами позволяет автоматизировать процесс группового нассетирования, включая операцию вторичного ориентирования, Например, предварительное ориентирование стержневых заготовок I с кольцевым буртиком (рис. 4, а), смещенным от середины, производится в ступенчатых ячейках предкассетника 2. Между предкассет- ником и кассетой 5 расположен отсекатель 8, представляющий собой жесткую пластину, на нижнюю плоскость которой наклеена эластичная прокладка 4 (например, из мягкой резины). Диаметр отверстий в жесткой пластине отсекателя несколько больше диаметра соосных с ними отверстий в эластичной прокладке. При вращении и вибрации системы заготовки западают в гнезда кассеты примерно равновероятно как коротким, так и длинным относительно буртика концом (на рис. 4, а кассета показана в нижнем положении). В начале движения кассеты из нижнего положения в верхнее отсекатель 8 сдвигается относительно кассеты на величину, обеспечивающую запирание в гнездах заготовок^, запавших коротким концом, вследствие частичного перекрытия отверстия гнезда эластичной прокладкой 4» В то же время прокладка 4 не препятствует выпаданию из гнезд заготовок, запавших в них длинным концом (в верхнем положении кассеты). Таким образом, в процессе вращения системы происходит постепенное заполнение кассеты заготовками с ориентированием по концу.

Аналогичную систему применяют и при кассетировании гладких стержневых заготовок 1 с осевыми несквозными отверстиями различной глубины (рис. 4, б). В этом случае вращающаяся кассета представляет собой плиту 2 со штифтами-ловителями 3 и обоймой 6 с гнездами, которые соосны с ловителями. Между плитой и обоймой расположен отсекатель 5 с упругими элементами 4, который может совершать возвратно-поступательное движение. Заготовки, запавшие на ло-

Рис. 4. Схемы вторичного ориентирования заготовок в вибромеханической системе группового кассетированияРис. 4. Схемы вторичного ориентирования заготовок в вибромеханической системе группового кассетированиявители глубоким отверстием, удерживаются на них элементами 4 ва счет натяга, который создается при смещении отсекателя 5 относительно кассеты (на рис. 4, б кассета показана в верхнем положении). Заготовки, запавшие на ловители неглубоким отверстием, оказываются вне воны действия упругих элементов и поэтому под действием силы тяжести выпадают ив гнезд при верхнем положении кассеты. В нижнем положении кассеты отсекатель возвращается в исходное Положение. Многократное повторение описанных циклов обеспечивает переориентацию заготовок и заполнение кассеты.

Рис. 4. Схемы вторичного ориентирования заготовок в вибромеханической системе группового кассетирования

Рис. 4. Схемы вторичного ориентирования заготовок в вибромеханической системе группового кассетирования

В подобной системе осуществляется кассетирование и вторичное ориентирование стержневых заготовок по угловой координате. Пусть на штыри-

ловители 8 подаются заготовки 1 (рис. 4, в), предварительно сориентированные по концу (например, контактные гнезда штепсельных разъемов). Угловое ориентирование заготовок на полукруглом выступе 4 происходит вследствие их поворота вокруг продольной оси под действием направленной вибрации. Заготовки имеют на нижнем конце лыску, по которой производится их ориентирование по угловой координате. Если заготовка 2 попадает на выступ 4 не лыской, то под действием вибрации он начинает вращаться до тех пор, пока лыска не совместится с выступом. После этого заготовка под действием силы тяжести и вибрации опускается до упора в перегородку 5 и фиксируется в этом положении вертикальными площадками б выступа 4. Для

в)в)Рис. 5. Схемы вторичного ориентирования заготовок в пневматической системе гр уппового кассетированияРис. 5. Схемы вторичного ориентирования заготовок в пневматической системе гр уппового кассетированиязаготовок без центрального отверстия ловители 8 отсутствуют.

в)

в)

Рис. 5. Схемы вторичного ориентирования заготовок в пневматической системе гр уппового кассетирования

Рис. 5. Схемы вторичного ориентирования заготовок в пневматической системе гр уппового кассетирования

В пневматической системе кассетирования тонкостенных трубок 5 (рис. 5, а) с незначительно смещенным от середины буртиком ориентирование заготовок по концу осуществляется подбором давления сжатого воздуха в качающемся бункере 6» При качании бункера трубки западают в гнезда кассеты / как коротким 2, так и длинным 8 концом примерно с одинаковой вероятностью. Давление в бункере подбирают таким, чтобы при верхнем расположении кассеты трубки под дейстием силы тяжести выпадали из гнезд. Однако наличие вакуумной камеры 4 с отверстиями, расположенными напротив гнезд кассеты, обеспечивает дополнительное подсасывающее действие и удержание в гнездах трубок, запавших длинным концом. На короткий конец заготовки вакуум не действует вследствие наличия атмосферной полости, разделяющей кассету и вакуумную камеру.

Кассетирование тонкостенных конусных втулок 1 обеспечивается специальной конструкцией гнезд, представляющих собой небольшие углубления в кассете 2 с двумя или более сквозными отверстиями 8 (рис. 5, б). Отверстия расположены по окружности фланца втулки» и поэтому в гнездах

удерживаются лишь втулки 4, запавшие в них фланцем.

При кассетировании дисков 1 (рис. 5, в) с односторонней кольцевой канавкой гнездо кассеты 2 должно иметь конструкцию, аналогичную показанной на предыдущей схеме. При определенном давлении pt внутри бункера в гнездах кассеты (в верхнем ее положении) удерживаются лишь диски 4, запавшие вниз канавкой, а остальные выпадают из гнезд в бункер. Удерживающая сила Рд зависит от величины Fo (при Др = const). Для диска 4 Fo равно площади проекции канавки, а для диска 1 FQ равно суммарной площади поперечных сечений отверстий 8 в гнезде, т. о. Fc > > Fq (следовательно, Рд > Рд). Условие нормальной работы системы: Рд > >q, p;<g.

Наиболее успешно пневматические системы применяют для* кассетирования пустотелых ПО типа тел вращения. Групповая укладка в кассету плоских заготовок. 8 осуществляется с применением вибрации и вакуума (рис. 6). Первичное горизонтальное ориентирование плоских заготовок осуществляется при западании их в гнезда промежуточной кассеты 1 с вакуумной камерой под действием вибрации, возникающей при работе вибропри-

Рис. 6. Схема вибровакуумной системы группового кассетирования

вода 5. Заготовки в гнездах кассеты располагаются узким концом влево и вправо примерно с равной вероятностью. После заполнения всех гнезд включается вакуум и кассета 1 переворачивается на 180°. При этом заготовки в гнездах удерживаются за счет вакуума, а остальные ссыпаются в тару. Затем кассета совмещается с узлом вторичного ориентирования 2 и вакуум отключается. Заготовки падают в гнезда, где благодаря наличию клиньев 4 ориентируются однозначно узким концом вниз. Под действием

силы тяжести и вибрации заготовки попадают в каналы сборника 7, а оттуда — в гнезда технологической кассеты 6. Во время процесса вторичного ориентирования одних заготовок оператор засыпает очередную партию новых заготовок в емкость узла первичного ориентирования. Далее цикл повторяется.

Групповая загрузка осуществляется с помощью специальных захватов, обеспечивающих партионную выдачу заготовок ив емкости-накопителя. Одним из возможных вариантов является применение гибкого захвата для загрузки заготовок типа контактов.

Ориентирование контактов 5 (рис. 7) осуществляется по известному принципу опрокидыванием хвостовой части заготовки в профильное окно на дорожке вибробункера L Ориентированные контакты поступают на линейный виброконвейер 2, где они накапливаются, дойдя до конечного упора. На виброконвейере контакты фиксируются с определенным шагом с помощью уступов (через один). Затем сверху опускается захват 5, представляющий собой гибкую ленту, закрепленную на роликах. На ленте с соответствующим шагом закреплены штыри, которые с натягом входят в пружинные гнезда контактов. После захвата партии контактов лента поднимается вверх, одновременно наматываясь на левый ролик. Контакты теперь располагаются по окружности в точном соответствии с пазами колодки 4. Захват опускается вниз, вставляет контакты в пазы колодки, где они фиксируются сверху специаль-

Рис. 7. Схема групповой загрузки заготовок с помощью гибкого захвата

Рис. 9. Схема групповой загрузки тонких рамок с помощью электростатического захватаРис. 9. Схема групповой загрузки тонких рамок с помощью электростатического захвата

Рис. 9. Схема групповой загрузки тонких рамок с помощью электростатического захвата

Рис. 9. Схема групповой загрузки тонких рамок с помощью электростатического захвата

ным прижимом. Затем захват поднимается вверх, штыри выходят из гнезд контактов и лента разматывается с ролика. В это время очередная партия контактов заполняет виброконвейер 2 и цикл повторяется.

Другой групповой захват 5 (рис. 8) содержит ряд стержней со специальными гнездами вверху по форме заготовки. Указанный захват предназначен для партионной выдачи плоских заготовок 8 из накопителя, который содержит емкость 6, ориентирующие магниты 4, загрузочный лоток 1 и манипулятор 2, а также магнит 7 для предотвращения слипания заготовок в воне загрузки. Заготовки концентрируются в зоне каждого стержня захвата с помощью специальных электромагнитов, расположенных с тем же шагом, что и стержни (на рисунке электромагниты не показаны). Благодаря этому вероятность захвата заготовок увеличивается. После загрузки партии заготовок 3 в накопитель захват 5 перемещаются вверх и заготовки западают в гнезда стержней захвата. При выходе стержней из накопителя вследствие неоднородности поля у края магнита заготовки поджимаются к гнездам с некоторым усилием. После съема заготовок со стержней захват опускается вниз и цикл повторяется.

В системе кассетирования тонких рамок 4 (рис. 9) роль группового захвата выполняет линейный индуктор /, на который подается высокое напряжение. Когда индуктор подво-

7676Рис. 8. Схема групповой выгрузки заготовок из магнитного накопителяРис. 8. Схема групповой выгрузки заготовок из магнитного накопителя

76

76

Рис. 8. Схема групповой выгрузки заготовок из магнитного накопителя

Рис. 8. Схема групповой выгрузки заготовок из магнитного накопителя

дится к рамкам, размещенным на стержнях 2 магазина, под действием электрического поля крайние рамки на всех стержнях отклоняются в направлении индуктора, занимая горизонтальное положение. После этого снизу выдвигается групповой съемник в виде заостренных стержней 3, которые снимают заготовки с горизонтального стержневого магазина. Снятые рамки скользят по стержням съемника вниз, одновременно разворачиваясь на 90° в соответствии с размещением гнезд 5 технологической кассеты. Разворот рамок происходит благодаря специальной форме стержней 3 съемника. Для целей групповой загрузки используют специальные вакуумные захваты и другие устройства Ill, 18].

ВИДЫ КАССЕТ И МЕТОДЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Необходимым элементом организации материальных потоков в автоматизированном производстве является транспортная тара, технологические носители (кассеты и спутники). Кассеты применяются для партионной обработки ПО на технологических операциях мойки, обезжиривания и сушки, травления, термообработки и галь-

Рис. 10. Классификация способов размещения заготовок в технологических кассетах:

а, в — ПО расположены по прямой линии; б, в — ПО расположены не по прямой линии; б — комбинированное расположение ПО

ванопокрытий, электроконтроля, климатических испытаний и т. п. В случае обработки заготовок при их хаотическом расположении в таре (навалом) возникает брак вследствие слипания, деформаций и неравномерной обработ

ки в различных зонам тары. Для получения качественной обработки всем ПО необходимо размещать их в таре в ориентированном положении. Анализ показывает, что в производстве применяют самые разнообразные по

Рис. И. Схемы кассетной сборки несложных узлов: а — кристаллодержателя; б — изолятора

размерам и форме технологические кассеты: круглые, прямоугольные, одно- и многорядные, из различных металлов и полимерных материалов, емкостью от десятков до сотен заготовок. В целях систематизации типажа кассет и кассетирующих автоматов разработана классификация способов размещения ПО в технологических кассетах, включающая пять вариантов размещения по произнакам плотности, рядности и геометрии (рис. 10). В за

висимости от формы ряда ПО могут располагаться прямолинейно или непрямолинейно. Непрямолинейное размещение ПО может иметь вид концентрических окружностей, дуги или ломаной линии. В рядах ПО располагаются с различной плотностью: вплотную или вразрядку. Возможны и разнообразные комбинированные способы прямолинейного и непрямолинейного размещения ПО с различной плотностью. Способ размещения ПО в кас-

Рис. 12. Схема кассетной сборки прецизионных узлов

сете определяется требованиями теинологической операции или емкостью магазина загрузочного устройства.

Использование кассет в технологическом процессе можно показать на примере групповой сборки одновременно нескольких десятков сравнительно несложных узлов, в конструкции которых не предусмотрена высокая точность сопряжения входящих в них деталей. На рис. 11, а представлена схема кассетной сборки узла, состоящего из трех деталей. В нижней (базовой) кассете на операциях кассетирования укладываются детали двух типов: пластины 3 и прокладки 2, причем для перегрузки прокладок в нижнюю кассету используют промежуточную кассету (на рисунке не показана). В верхней кассете размещаются стержневые детали /, которые перегружаются в ячейки базовой кассеты путем переворота ее на 180° и совмещения с базовой кассетой. Аналогичная схема кассетной сборки узлов, состоящих из фланца 6, втулки 5 и стержня 4, приведена на рис. 11,6.

В случае кассетной сборки прецизионных узлов магнитно-вибрационная система группового совмещения микроминиатюрных хрупких пластин 8 (рис. 12) с лепестками 1 выводной рамки 8 при сборке узлов включает в себя кассету 4 с гнездами под пластины, магнитную матрицу 5 с полюсными наконечниками 6, прижимную крышку 7 и источник вибрации в виде импульсного генератора 9. Пластины 8 укладываются в гнезда кассеты 4 контактными выступами 2 вверх (к лепесткам 1 выводной рамки). При укладке возможно некоторое угловое смещение их по отношению к выводной рамке, в связи с чем контактные выступы 2 не совпадают с лепестками / выводной рамки (вариант /). При включении генератора 9 кассета с пластинами подвергается вибрации с частотой 1 кГц. Под действием вибрации и магнитного поля, возбуждаемого в зазоре между полюсами 6 матрицы 5 и лепестками 1 ферромагнитной рамки 5, пластины 8 притягиваются к выводной рамке и одновременно разворачиваются в гнездах до совмещения контактных выступов 2 ив магнито

мягкого материала с лепестками (вариант //). В этом положении магнитное поле обеспечивает фиксацию совмещенных элементов перед их соединением.

На входе и выходе технологических машин кассеты во многих случаях выполняют роль магазина, с помощью которого автоматизируют операции загрузки-выгрузки ПО. Один из вариантов кассетного магазина этаже- рочного типа показан на рис. 13. В представленном магазине большой емкости каждая кассета 5 с ПО выдвигается специальным толкателем 1 с полки этажерки 3 на разгрузочный стол. В этом положении подвесной манипулятор 4 выгружает ПО из ячеек плоской кассеты и подает их на рабочую позицию (на рисунке не показана). Пустая кассета возвращается на свою полку с помощью винтового привода 6. Затем вертикальный винтовой привод 2 опускает этажерку на один шаг и на разгрузочный стол выдвигается очередная кассета. Обычно емкость кассетного магазина выбирают из расчета непрерывной работы оборудования в течение рабочей смены, В конце смены этажерка 8 с пустыми кассетами оказывается в нижнем положении. Для подготовки оборудования к работе в следующую смену оператор перезаряжает этажерочный магазин, который перемещается в исходное верхнее положение. В ящике 7 хранится комплект резервных кассет. Аналогичный кассетный магазин устанавливают и на выходе технологической машины для выгрузки ПО из рабочей воны в ячейки кассеты. Преимуществом плоских ячеистых кассет по сравнению с другими является их универсальность, т. е. возможность применения единого принципа загрузки-выгрузки ПО различных типов. Кроме того, плоская кассета удобна с точки зрения визуального контроля количества и качества уложенных в нее ПО.

Технологические кассеты в качестве вкладышей в ящичную тару используют и для межоперационного транспортирования и хранения в ориентированном положении заготовок, деталей и сборочных единиц мелких и средних размеров (рис. 14, а). Вкла-

Рис. 14. Технологические кассеты для межоперационного транспортирования и хранение заготовок в ориентированном положении

дыши 2 (рис. 14, б) могут устанавливаться непосредственно на поддоны 1 или в закрытую тару 3. Базовая конструкция закрытой пластмассовой тары включает корпус, крышку и зажим для сопроводительной документации. Габариты тары внутри типоразмерного ряда кратны габаритам базовой конструкции. Тара всех типоразмеров в различных сочетаниях штабелируется в шесть рядов таким образом, что верхние ряды не выходят за габариты тары большего размера (рис. 14, в). Нижний ряд при этом выдерживает нагрузку до 500 Н. Пустая тара одного типоразмера без крышек вкладывается одна в другую.

Конструктивные параметры вкладышей (кассет) выбирают в зависимости от требований технологического процесса (от заготовительного производства до сборочной линии). Габариты поддона определяются размерами ячеек стеллажного склада. Поддоны изготовляют из листового полистирола (толщиной не менее 6 мм) методом вакуумного формования или из алюминиевого сплава литьем под давлением. Производственная тара не должна загрязнять частицами или выделяемыми парами транспортируемые заготовки и изделия. Поэтому для ее изготовления рекомендуется использовать химически стойкие, негигроскопичные и достаточно прочные полимерные материалы, в частности полипропилен, полистирол, поликарбонат. Кроме того, материал и конструкция тары должны обеспечивать возможность легкой очистки ее внутренней поверхности химическими реактивами.

Специальные регламентирующие документы устанавливают нормы микроклимата и правила соблюдения технологической гигиены на предприятиях, выпускающих изделия, при производстве которых требуется обеспечение высокой чистоты поверхностей деталей и узлов. При выполнении наиболее ответственных технологических операций недопустимо попадание на поверхности деталей загрязнений в виде пыли, окислов, органических продуктов, пота и других веществ, ухудшающих качество изделий. Примерный перечень таких операций включает в себя: изготовление специальных спла

вов, тонкое шлифование и полирование, сплавление, подсборку преце- вионных узлов, финишную очистку, нанесение защитных и других специальных покрытий (в том числе в вакууме), герметизацию, монтаж, настройку и хранение изделий и т. п. Если не соблюдены условия герметизации помещения, то ответственные операции выполняют в скафандрах и другом оборудовании со специальной защитной средой.

Необходимость соблюдения производственной гигиены предъявляет жесткие требования к оборудованию при осуществлении комплексной автоматизации технологических процессов. Особенно важна проблема сохранения чистоты изделий и заготовок на протяжении всего технологического цикла, включая длительное межоперационное хранение. Установлено, в частности, что при воздействии атмосферы почти все поверхности вступают в реакцию с кислородом и парами воды, образуя различные химические соединения. Образующиеся окисные пленки ухудшают, например, условия сварки и увеличивают переходное сопротивление контактов. Чтобы избежать этого, изделия- хранят в среде газа или жидкости, адсорбция которых на данных поверхностях отсутствует.

Для хранения особо чувствительных элементов (полупроводниковых структур ит. п.) используют закрытые емкости, наполненные инертным газом (азот, аргон). В емкостях поддерживается небольшое избыточное давление. Хранение и межоперационное транспортирование очищенных деталей осуществляют в специальной таре, в состав которой входят герметичные контейнеры. Герметичная тара предохраняет заготовки и детали не только от механических повреждений, но и от воздействия внешней среды, т. е. от запыленности, влажности, температурных перепадов. Основной материал герметичной тары — блочный полистирол или поликарбонатная смола.

Простейший представитель типоразмерного ряда герметичной тары 1 (рис. 15) состоит из корпуса с притертой крышкой, а контейнеры 2 и 3 дополнительно имеют резиновое уплотнительное кольцо 5 и натяжные вам-

Рис. 15. Образцы герметичной тарыРис. 15. Образцы герметичной тарыки 6» Кроме того, на контейнере 3 предусмотрены краники 4 для наполнения его инертным газом. Срок хранения деталей (прошедших финишную очистку) в герметичной таре без инертного газа составляет от 3 до 10 суток, а в наполненной инертным газом — до 30 суток. Герметичная тара обеспечивает хранение и транспортирование заготовок в кассетах.

Рис. 15. Образцы герметичной тары

Рис. 15. Образцы герметичной тары

Разработка кассет и соответствующей оснастки с учетом всех технологических требований является частью работ по организации поточно-автоматизированных участков партионной обработки и сборки изделий на основе так называемых сквозных технологических носителей. Под сквозной понимают кассету, проходящую через все или ббльшую часть технологических операций участка (линии) без выгрузки из нее обрабатываемых заготовок. Технологический поток с применением сквозных кассет осуществляется по принципу перемещения заготовок с сохранением их первичного ориентирования с минимальным числом перегрузок непосредственно в транспортных системах линий. Внедрение прогрессивной формы организации производственного процесса, исключающего промежуточные перегрузки и неупорядоченное транспортирование заготовок и изделий, позволяет сократить трудоемкость в 2—3 раза и брак по механическим повреждениям объектов обработки на технологическом участке (линии) на 5—7 %. Очевидно, что чем больше операций технологического процесса удается охватить одной кассетой, тем выше техникоэкономические показатели производ

ства. Максимальный выигрыш получается при создании единой кассеты, обеспечивающей выполнение всех технологических операций и межоперационное транспортирование в линии без выгрузки из нее заготовок. Суммарное время всех перегрузок на определенном технологическом участке

Tn = tmn,

где t — время одной перегрузки; т, п — соответственно число перегрузок и обрабатываемых заготовок.

В случае создания сквозной кассеты-носителя m -> 1 и Тц^ min.

В частности, анализ трудоемкости на технологических участках показывает, что трудозатраты в случае применения сквозной кассеты емкостью не менее 10 заготовок сокращаются в среднем на 60 %, а число перегрузок снижается в 10 раз по сравнению с вариантом несквозной кассеты. С ростом объемов производства становится очевидной важность задачи сокращения времени Тп и создания базы для организации непрерывного поточно- автоматизирова нного производства.

Создание сквозных технологических кассет обычно осложняется вследствие большого числа технических требований на различных технологических операциях, причем особую трудность представляет правильный выбор материала кассеты. Во многих случаях материал сквозной кассеты должен выдерживать значительные перепады температур, быть стойким к различным агрессивным средам, иметь достаточную механическую прочность, обеспечивать достижение 6-го квали- тета точности при параметре шерохова.

тести Ra = 0,32 мкм. Кроме того, для массового производства материал и конструкция сквозной кассеты должны удовлетворять условиям изготовления ее прогрессивными методами формообразования (например, литьем под давлением) при невысокой стоимости.

Применение унифицированных сквозных кассет упрощает решение задачи автоматизации загрузки-выгрузки заготовок на различных технологических операциях. Унификация кассетных магазинов автоматических загрузочных устройств может быть осуществлена на основе модульной конструкции технологических кассет (рис. 16). Базой типоразмерного ряда кассет может служить квадратный модуль /, а остальные размеры в этом случае получают соответственно удвоением базового модуля и полученного габарита 2, 3. Это в свою очередь позволяет унифицировать средства транспортирования, загрузки-выгрузки (в частности, загрузочные манипуляторы и устройства позиционирования) и использовать единую систему учета продукции для большой номенклатуры изделий. Так, в приборостроении сквозные кассеты с заготовками хранят в обеспыленной инертной среде в специальных шкафах- накопителях, которые служат для создания межоперационных заделов (технологического, оборотного и транспортного). Устройство шкафа-накопителя позволяет передавать в централизованную систему управления цеха информацию о числе и типе заготовок и деталей, находящихся на хранении. Для съема такой информации кассеты снабжены коммутирующими устройствами, которые в момент постановки кассет стыкуются с датчиками накопителя. Система сбора и передачи информации включает логические блоки: вентилей (для сбора информции с кассет), адреса и сигнализации (соответственно для дешифровки адреса нако-

2

Рис. 16. Модульная конструкция унифицированных технологических кассет

пителя и кассет). Система обеспечивает считывание следующей информации: кодов номера накопителя и типа кассет, сигнала о начале цикла хранения кассет с заготовками. Управляющее устройство с заданным циклом опроса обобщает и перерабатывает полученные данные, отсчитывает время хранения кассет и сравнивает его с допустимым сроком хранения, обусловленным технологическими требованиями. По истечении установленного времени управляющее устройство выдает в накопитель сигнал с указанием адреса кассеты, под которой зажигается сигнальная лампа. На предприятиях имеются технологические карты по хранению заготовок с указанием применяемой кассеты и допустимого срока хранения, по истечении которого заготовки поступают на повторную обработку.

Создание кассетных систем хранения и межоперационного транспортирования заготовок способствует повышению качества и надежности изделий и решению вопросов организации непрерывного технологического процесса, увеличения коэффициента использования оборудования, сокращения длительности производственного цикла.

5 П/р И. А. К л усова

6

БУНКЕРНЫЕ ЗАГРУЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА (БЗУ)

ПРИНЦИП РАБОТЫ БЗУ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ДЕЙСТВИЯ В НИХ

К бункерным загрузочным устройствам предъявляют следующие требования: производительность их должна быть на 25—30 % больше производительности технологического оборудования; ПО не должны менять в БЗУ своих свойств; БЗУ должны обладать свойством самовосстановления работоспособности в случае возникновения отклонений в работе; колебания производительности их должны быть минимальными во избежание увеличения емкости лотка-магазина и др.

Принцип действия БЗУ рассмотрим на нескольких примерах.

Дисковое БЗУ (рис. 1) с захватными органами типа карманов представляет собой емкость-бункер 2, в которой размещены все необходимые рабочие органы и накоплен определенный запас ПО.

Захват ПО, т. е. отделение одного или порции ПО от общей массы, производится карманом 11, причем ПО может быть захвачен в двух положениях, показанных на рисунке штриховыми линиями. Так как в общем случает вероятность захвата ПО карманом мала, то в конструкции предусмотрен ряд мер, обеспечивающих благоприятное для захвата положение ПО в бункере. БЗУ установлено так, что и диск 3 с захватными органами, и боковая стенка бункера имеют наклон к горизонту 45°. Благодаря этому ПО, двигаясь к захватным органам, занимают определенные положения. Кроме того, в БЗУ предусмотрен второй диск- ворошитель 4, вращающийся в противоположном направлении, нежели диск с захватными органами. Благодаря этим двум вращениям ПО занимают положение, параллельное захватному органу — благоприятное для захвата. Все эти действия для обеспе

чения определенного, благоприятного для захвата положения ПО получили наименование подготовки к захвату.

Захваченные ПО должны быть переведены из двух положений в одно требуемое. Процесс перевода ПО из нескольких положений в одно определенное называют ориентированием. В рассматриваемом устройстве это будет происходить в специальном ориен- таторе, расположенном в захватном органе и представляющем собой призму 7 и два радиальных кармана 8, в один из которых в зависимости от расположения центра масс и попадет ориентируемый ПО. Однако прежде чем приступить к ориентированию, необходимо выполнить целевое действие — подготовку к ориентированию, т. е. создание необходимых для ориентирования условий. С этой целью, во- первых, из захватного органа удаляют все лишние ПО с помощью пружин 12, установленных на стенке бункера, а, во-вторых, опускают ПО, скользящие по торцовому кулачку 1 переменной высоты опорного диска 5 на ориентирующую призму, расположенную в другой плоскости.

Для ускорения процесса ориентирования в опорном диске установлена подпружиненная кнопка 10, уменьшающая силы трения между ПО и опорным диском 5. В обечайке бункера предусмотрен специальный вырез, благодаря чему не создается препятствий ПО при его повороте. Если тем не менее процесс ориентирования затянулся, то он будет ускорен пружиной 9, установленной на бункере. Если же процесс ориентирования по какой-либо причине не произошел, то та же пружина 9 развернет ПО в захватном органе таким образом, что он останется в нем до следующего цикла ориентирования.

Следующим функциональным действием в БЗУ является выдача сориен-

1

Рис, L Дисковое БЗУ с ориентированием в захватных органах 5*

тированного ПО в лоток-магазин. Однако предварительно необходимо выполнить подготовку к выдаче, т. е. обеспечить доставку к устройству выдачи только одного (порции) сориентированного ПО. В рассматриваемом устройстве с помощью торцового кулачка на другом его участке происходит закрывание радиальных карманов, в которых находятся ориентированные ПО.

Выдача в БЗУ происходит под действием сил тяжести в окно 13, соединенное с лотком-магазином 15.

Оба диска (захватный и ворошильный) приводятся в движение от одного

привода через червячные передачи 6» Диск с захватными органами получает вращение от привода через амортизатор-вибратор, состоящий из звездочки 17, зубчатых рычагов 16 и пружин 18. В нормальных условиях звездочка воздействует на рычаг и диск с захватными органами вращается. Если же по каким-либо причинам диск остановился (например, ПО заклинило под пружиной /2) и на диске с захватными органами возрос крутящий момент, диск останавливается, рычаги поворачиваются вращающейся звездочкой и пружина растягивается. Когда же вершины зубьев звездочки прой-

дут вершины зубьев рычагов, пружина, воздействуя на рычаги, повернет диск с захватными органами в обратном направлении и тем самым будут созданы предпосылки для самовосстановления работоспособности БЗУ. Иногда амортизатор-вибратор срабатывает несколько раз, прежде чем БЗУ начнет работать в нормальном режиме.

Так как производительность БЗУ больше производительности технологического оборудования, то периодически лоток-магазин будет полностью заполняться ПО. И тогда поступающий очередной ПО не может быть принят в лоток. Но он не может быть и оставлен в захватном органе, так как при дальнейшем движении диска в захватный орган может поступить новый ПО. Захваченный ПО необходимо обязательно удалить из захватного органа. Для этого предназначен специальный отводный лоток 14, который выполняет функцию предохранителя от переполнения ПО.

Таким образом, в БЗУ можно выделить десять функциональных действий (табл. 1), которые в общем случае выполняются в любом БЗУ.

В дисковом устройстве с захватными органами 2 в виде крючков (рис. 2) ПО расположены в бункере 5, снабженном предбункером 4. Благодаря последнему можно иметь большой запас ПО, однако эта масса не воздействует на процессы в БЗУ, так как с помощью задвижки 3 к рабочим органам поступает лишь строго дози- ройанная порция ПО,

Благодаря наклону дна бункера, изменяющемуся поперечному сечению бункера и за счет сил трения и тяжести ПО к моменту захвата занимают благоприятное для захвата положение, располагаясь открытой частью вперед, что и определяет массовый захват.

В данном устройстве ПО захватываются лишь в одном положении, т. е. процесс захвата совмещен с ориентированием. По этой причине подготовка к ориентированию и ориентирование как таковые отсутствуют.

Захваченные крючками ПО транспортируются к лотку-магазину 6, причем правильное положение ПО сохраняется с помощью специальной трубки 1. Если перед входом в трубку по какой-либо причине ПО не занимает требуемого положения, то под действием амортизатора вибратора он сбрасывается или меняет положение. Выдача ПО происходит под действием силы тяжести в лоток.

Если лоток будет переполнен, то либо ПО не будет выдан в лоток, останется на захватном органе и совершит еще один цикл движения до выдачи, либо ПО упрется в ПО в лотке, захватный орган остановится и начнет работать амортизатор-вибратор, выполненный аналогично рассмотренному выше БЗУ (см. рис. 1). Амортизатор-вибратор будет работать и в том случае, когда заготовка застрянет, например, на входе трубки 1.

Бункерное загрузочное устройство (рис. 3) в отличие от предыдущих может быть применено для крупно-

А-А

1

Рис. 3. Шиберное БЗУ

Функциональное действие

Конструктивные элементы для выполнения действий в БЗУ

дисковом с карманами (см. рис. 1)

дисковом с крючками (см. рис. 2)

шиберном (см. рис. 3)

элеваторном (см. рис. 4)

роторном (см. рис. 32, гл. 8)

вибрационном (см. рис. 5)

Подготовка к захвату

Ворошильный

Наклонное

Наклонный

Форма

Дно бункера

Чаша 5 с ко

диск 4, наклонные стенки БЗУ

дно БЗУ, поперечное сечение бункера

шибер 4, наклонные полки 6

бункера

13, трубки 12

ническим дном

Захват

Карманы 11

Крючки 2

Дорожка шибера

Планки 3

Трубки 12

Дорожка 7

Подготовка к ориентированию

Пружины 12, торцовый кулачок 1

—

—

Трубки 8

Планки над дорожкой

Ориентирование

Призма 7 и кнопка 10

—

—

Ориентатор 6 с крючком

Поддон 4

Окна-трафареты 8 и 13

Подготовка к выдаче

Торцовый кулачок 1

Трубка 1

Шибер

—

Охват 2

Накопительные витки 9 и 10

Выдача

Окно 13 в опорном диске 5

Приемная часть лотка- магазина 6

>

Приемная часть лотка 5

Цепь 1

Окна выдачи 11 и 12

Самовосстановление р аботоспособности БЗУ

Амортизатор - вибратор 16, 17, 18

Амортизатор- вибратор

—

—

Подпружиненные рычаги 6

—

Накопление запаса

Бункер 2

Бункер 5 с предбунке- ром 4

Бункер 5 с предбунке- ром 1

Бункер 1

Бункер 13

Чаша 5

Предохранение лотка от переполнения

Отводной лоток 14

Амортизатор - вибратор

Дорожка шибера

Трубы возврата 4

Рычаг 7

—

Приведение в движе

Механический

Механический

Механический

Механический

Механический

Инерционный

ние

привод

привод

привод

привод

привод

привод

1. Функциональные действия в БЗУ различных типов

Бункерные загрузочные устройства

Рис. 4. Элеваторное БЗУ

габаритных ПО (массой до 100 кг).

ПО в большом количестве (до 6 т) загружаются в предбункер /, откуда они благодаря работе вибропривода 2 медленно ссыпаются в бункер 5, образованный двумя наклонными полками 6. Последние, а также шибер 4 расположены с некоторым наклоном, что обусловливает подготовку ПО к захвату. Кроме того, шибер, проходя через массу ПО, содействует их ворошению и таким образом также проводит подготовку к захвату.

Захват осуществляется шибером в дорожку, расположенную на верхнем срезе шибера, причем эта дорожка имеет особую форму для того, чтобы ПО при подъеме шибера не занимал устойчивого положения на верхних кромках шибера. Все эти меры при

водят к тому, что ПО укладывается параллельно шиберу, движущемуся плоскопараллельно по круговой траектории. Захватывая ПО, шибер выносит его из общей массы и переносит вперед. Опускаясь ниже уровня полок, шибер оставляет ПО в щели между полками. Затем цикл повторяется. В этом устройстве захват и ориентирование совмещены.

Подготовка к выдаче осуществляется за счет выноса ПО из общей массы шибером. В дальнейшем шибер транспортирует ПО и до лотка-магазина 3. Так как в данное устройство засыпается большое количество ПО и, следовательно, общая масса велика, то своеобразно решается вопрос о самовосстановлении работоспособности: бункер сконструирован таким образом, что ПО не могут заклиниваться,

Рис. 5. Вибрационное БЗУ

а масса загружаемых ПО строго дозируется.

Если лоток переполнен, то ПО остаются на дорожке шибера до тех пор, пока не появится возможность их дальнейшего движения.

Перспективным для относительно крупных ПО (массой от 100 г до 10— 15 кг) является элеваторное БЗУ (рис. 4).

ПО засыпаются в бункер 1, форма которого способствует подготовке к захвату. Захватные органы-планки 3 смонтированы на бесконечной транспортной ленте или цепи 2. Планки, проходя через массу ПО, захватывают некоторые ПО и выносят их из общей массы. До начала процесса ориентирования ПО располагаются на планках, что является подготовкой к ориентированию.

Ориентирование ПО происходит за счет сил тяжести в специальных ориен- таторах 6 с крючком, после чего в процессе падения ПО выдаются в лоток 5. Если лоток переполнен, то ПО по специальным трубам 4 отводятся назад в бункер.

Так как в таком БЗУ ПО нигде не застревают, то амортизатор-вибратор не пр еду сматр ивается.

Широкое использование автоматических роторных линий привело н появлению нового направления в бункерной загрузке — созданию роторных бункерных загрузочных устройств (см. рис. 32, гл. 8).

Широкое распространение в промышленности получили ВЗУ — вибрационные БЗУ (см. рис. 5). Основными узлами в них являются основание 2, установленное на станине на амортизационных пружинах /, электромагнитный привод 3 и чаша 5, установленная на трех наклонных пружинах 4. Чаша ВЗУ состоит из обечайки с винтовыми дорожками 7^9, которые могут быть смонтированы как внутри обечайки, так и снаружи. Обечайка соединена с дном, имеющим конусный профиль. ПО (в рассматриваемом примере это гайки и болты), засыпанные массой в нижнюю часть 6 чаши, перемещаются по конусу дна. В процессе этого движения ПО подготавливаются к захвату, который осуществляется дорожкой. Оказавшись на дорожке в различных положениях, в том числе и в неустойчивых, ПО двигаются вверх. Лишний слой ПО удаляется установленными над дорожкой планками, ПО в неустойчивых положениях падают в чашу. Ориентирование ПО осуществляется по трафарету, функции которого выполняют окна 8 (для болта) и 13 (для гайки). Размеры и положения в ВЗУ окон таковы, что сначала достигается ориентация гайки, а затем болта. Сориентированные ПО подготавливаются к выдаче в специальных накопительных наружных витках 9 и 10, из которых через окна И и /^выдаются лотки-магазины, которых в общем случае может быть установлено несколько.

В ВЗУ отпадает необходимость в специальных устройствах для само- востановления работоспособности, так как между ПО и дорожкой ВЗУ, побуждающей ПО к движению, нет жесткой связи, и если ПО прекратит движение, то между ним и дорожкой ВЗУ возникнет взаимное проскальзывание, что, однако, не изменит свойств ПО. Постоянно действующая вибрация способствует устранению препятствий, возникающих при движении ПО, и возобновляет движение ПО. Таким

образом, самовосстановление реализуются не специальным устройством, а дорожкой и виброприводом одновременно с их основным назначением. Эти же органы несут и еще одно функциональное действие — предохранение лотка от переполнения.

Как следует из рис. 1—5, рис. 33, гл. 10 и табл. 1, для каждого функционального действия БЗУ должен быть предусмотрен конкретный механизм. Лишь в частных случаях некоторые механизмы отсутствуют, но и то лишь тогда, когда функции этих механизмов выполняют другие механизмы,

КЛАССИФИКАЦИЯ БЗУ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ДЕЙСТВИЙ В НИХ

С учетом основных тенденций развития средств автоматизированной загрузки наиболее важным считают признак, характеризующий БЗУ как гибкую технологическую систему: характер совмещенности функций захвата и ориентирования в БЗУ. Если эти функции совмещены (табл. 2), т. е. захват и ориентирование происходят одновременно, то устройство является узкоспециализированным, предназначенным для одного конкретного ПО.

Как правило, при переходе к новому ПО необходима существенная переделка или конструирование нового БЗУ. Производительности по захвату и ориентированию их в БЗУ одинаковы.

Более прогрессивными БЗУ являются такие, в которых функции захвата и ориентирования разделены, но зависят друг от друга. Это значит, что в каждом захватном органе последовательно происходит захват, а затем ориентирование. Благодаря этому обеспечивается лучший захват ПО, но производительности БЗУ по захвату и ориентированию не равны и, следовательно, итоговая производительность БЗУ будет определяться меньшей производительностью этих двух процессов.

Для гибких технологических систем наилучшими будут такие БЗУ, в которых функции захвата и ориентирования не только разделены, но и не

зависят друг от друга. В таких устройствах захват происходит с помощью одних механизмов, а ориентирование проводится в отдельном механизме. При этом могут быть приняты меры для выравнивания производительностей этих механизмов. Так как захват и ориентирование разделены и независимы, то можно менять одни устройства для захвата или ориентирования на другие при переходе на новые ПО, что и требуется для гибких технологических систем.

При создании БЗУ немаловажное значение имеет также кинематическая сложность его, которая обусловлена характером движения исполнительных органов. В создаваемых ранее устройствах движения создавались классическими преобразовательными механизмами: кривошипно-ползунным или кулисным, храповым, мальтийским и др.

Для совершенствования БЗУ стали использовать кинематически более сложные механизмы, когда складывается, например, два возвратно-поступательных движения, или два вращательных движения, три движения и т. п. -

Рассмотрим принцип действия БЗУ, приведенных в табл. 2.

В трубчатых БЗУ (рис. 6, а, в, е) захват и одновременно ориентирование ПО типа роликов, валиков, стаканчиков, шариков происходит за счет движения трубки относительного бункера. При этом трубка может либо вращаться, либо совершать возвратнопоступательное движение, а бункер стоит неподвижно. Аналогичные движения может совершать бункер, а трубка будет неподвижна. Возможны и различные комбинации этих движений (рис. 6, е).

Пневмовихревые БЗУ (рис. 6, б) в некотором роде аналогичны трубчатому БЗУ, но в них нет подвижных частей. Захват же и ориентирование осуществляется благодаря вихревому движению воздуха, создающего в центре бункера и в трубке полость низкого давления, куда втягиваются ПО. Дополнительное силовое воздействие существенно ускоряет процесс захвата.

Стержневое БЗУ (рис. 6, г) применяют для ПО типа стаканчиков, кото-

Движение исполнительных органов

Функции захвата и ориентирования

совмещены

разделены, но зависимы

разделены и независимы

Однозахватное БЗУ

Многозахватное БЗУ

Непрерывнопоступательное

Непрерывновращательное

Прерывистовращательное Возвратно- поступательное

Возвратно- качательное

Сложно комбинированное

Трубчатое (см. рис. 6, а); пнев- мовихревое (см. рис. 6, 6)

Трубчатое (см. рис. 6, в) Однокрючковое (см. рис. 6, б) Трубчатое (см. рис. 6, е)

Элеваторное

Шнековое (см. рис. 7, а) Дисковое: с крючками (см. рис. 7, б); щелевое (см. рис. 7, в); с карманами (см. рис. 7, г) Дисковое с карманами (см. рис. 7, д); лопастное (см. рис. 7, е) Шиберное (см. рис. 7, ж)

Секторное (см. рис. 7, з)

Роторное (см. рис. 7, и—м)

Дисковое (см. рис. 8, а—б)

Роторное (см. рис. 8, е, ж)

Элеваторное (см. рис. 4)

Шиберное (см. рис. 9, а); барабанное (см. рис. 9, б); центробежное (см. рис. 9, в); лопастное (см. рис. 9, г)

Вибрационное (см. рис. 9, б); роторное (см. рис. 9, е); вибро- роторное (см. рис. 9, ж)

2. Классификация БЗУ

Характер захвата

Захват

поштучный|

партионный|

непрерывный

За наружную поверхность

За внутреннюю поверхность

За внутреннюю и наружную поверхности

Карманы (см. рис. 10, а, б); вакуумные присосы (см. рис. 10, в)

Крючок (см. рис. 10, г); стержень (см. рис. 10, 6)

Карман с крючком (см. рис. 10, е)

Карманы (см. рис. 11, а, б); щель (см. рис. 11, в); лопасть (см. рис. 11, г); магнитные захваты (см. рис. 11,6)

Лопасть (см. рис. 11, е)

Трубка (см. рис. 12, а); дорожка (см. рис. 12, б); диск фрикционный (см. рис. 12, в)

3. Захватные органы БЗУ

Бункерные загрузочные устройства

Рис. 6. Однозахватные БЗУ с совмещенными функциями захвата

и ориентирования.

рые захватываются и ориентируются за внутреннюю поверхность возвратнопоступательно движущимся стержнем, выносящим ПО из общей массы в приемник, соединенный с лотком.

В однокрючковом БЗУ стержень для захвата (например, колец) совершает возвратно-качательное движение (рис. 6, д). Однако такое устройство является узкоспециализированным.

Рассмотрим примеры многозахватных БЗУ. Если в элеваторном БЗУ (см. рис. 4) вместо планок установить крючки, то ими можно захватывать и одновременно ориентировать полые стаканчики, трубчатые ПО и т. п. Шнековые БЗУ (рис. 7, а) применяют для ПО типа подшипниковых роликов, иголок, а иногда коротких винтов. Захват ПО осуществляется карманами, образующимися между двумя вращающимися валками, на которых нарезаны невысокие (пологие) винтовые

выступы. Ориентирование происходит в тех же карманах, что и захват.

К группе многозахватных БЗУ относят устройства с захватом поштучно в несколько последовательно работающих захватных органов (дисковое БЗУ с крючками и карманами, рис. 7, б, г) или с захватом порциями (дисковое щелевое, рис. 7, в), а также за любую поверхность: наружную, внутреннюю или обе одновременно. Загрузочных устройств этого типа сконструировано весьма много. Особенностью их является то, что все они специального назначения, т. е. для каждого нового ПО создается свое БЗУ, что и обусловило их многообразие.

В некоторых многозахватных БЗУ необходимо чередовать движение исполнительных органов с остановками, так как при вращении-органов происходит захват и ориентирование ПО

Рис. 7. Многозахватные БЗУ с совмещенными функциями захвата и ориентиРис. 7. Многозахватные БЗУ с совмещенными функциями захвата и ориентированиярованияв захватных органах, а для выдачи в лоток-магазин захватный орган необходимо совместить с одним или несколькими приемниками. Примером таких устройств являются лопастное устройство (рис. 7, е) для загрузки

Рис. 7. Многозахватные БЗУ с совмещенными функциями захвата и ориенти

Рис. 7. Многозахватные БЗУ с совмещенными функциями захвата и ориенти

рования

рования

П-образных пластин и дисковое (рис. 7, д) с фигурными карманами для ПО типа колпачков с lid « 1. В последнем устройстве диск расположен горизонтально, а выдача захваченных сориентированных ПО осуще-

ствляется в несколько вертикально установленных приемников.

Достаточно широкое распространение получили шиберные (иногда именуемые ножевые) БЗУ (рис. 7, ж') с периодически поднимающимся и опускающимся шибером. В этом БЗУ одновременно захватывается несколько ПО. В зависимости от сложности заготовок профиль шибера может меняться и тогда удается во время захвата обеспечить ориентирование ПО. Естественно, что номенклатура ПО, которые можно ориентировать в таком БЗУ, невелика: болты, винты, кольца, шайбы, диски.

Секторные БЗУ (рис. 7, з) отличаются от шиберных БЗУ лишь характером движения исполнительного органа. Возможности же по захвату и ориентированию их одинаковы.

В роторных БЗУ (рис. 7, и—м) захватные и одновременно ориентирующие органы, кроме непрерывного транспортного вращательного движения, получают дополнительные движения: возвратно-поступательное для захвата стаканчиков стержней; воз- вратно-качательное движение дна или специальной решетки — для колпачков. Хотя благодаря большому числу захватных органов удается получить большую производительность, такие устройства находят лишь специальное применение.

Рассмотрим БЗУ, в которых функции захвата и ориентирования разделены, но зависят друг от друга.

К группе многозахватных БЗУ с непрерывным вращательным движением относят большую группу дисковых БЗУ (рис. 8, а—б). Характерным для всех них является то, что сначала осуществляется захват ПО. Причем так как захват ПО может быть выполнен в нескольких различных положениях, то можно использовать гораздо больше приемов для подготовки к захвату, что позволит достичь большей вероятности захвата. Благодаря этому создаются предпосылки как для получения высокой производительности, так и для расширения номенклатуры загружаемых ПО. Ориентирование же может происходить либо в приемнике (рис. 8, а), либо в самих захватных органах в специально отведенной зоне

(рис. 8, б) или специальном ориента- торе; с помощью вращающегося диска со штырьками (рис. 8, д), ориентирующим плужком (рис. 8, в) или с использованием смещения центра масс и выреза в обечайке (рис. 8, г). Форма же захватного органа обусловлена способом захвата и способом ориентирования.

В процессе ориентирования возможна потеря тех или иных ПО, и поэтому конечная производительность БЗУ уменьшится по сравнению с производительностью по захвату. Кроме того, трудно изменить конструкцию захватного органа и особенно ориентатора. Обычно эти устройства специализированные (для каждого конкретного ПО) и число их разновидностей велико.

В роторных БЗУ с разделением функции захвата и ориентирования (рис. 8, е, ж) достигаются те же результаты, что и в дисковых. Их производительность также определяется наиболее медленно работающим органом (а это, как правило, ориентатор).

В устройстве, показанном на рис. 8,е, ориентирование проводится в гравитационном ориентаторе, а в устройстве, показанном на рис. 8, ж, — в механическом. Так как габариты этих ориентаторов гораздо больше габаритов захватывающих трубок, то увеличиваются размеры роторов и их окружных скоростей вращения, что ухудшает динамику работы. Такие роторные БЗУ трудно переводить на новые ПО.

Бункерные загрузочные устройства, в которых функции захвата и ориентирования разделены и не зависят друг от друга, характеризуются тем, что в них сначала осуществляется захват, в основном за наружную поверхность. Таким образом получается поток упорядоченных, но неориентированных ПО. Затем после завершения захвата проводится ориентирование в специальных устройствах, находящихся либо в непосредственной близости от захватных органов (центробежное), либо вдали от них, либо на тех же органах (вибрационные, в которых эти процессы идут на различных витках чаши, и вибророторные), либо в совершенно других устройствах

Рис. 8. БЗУ с разделенными, но зависимыми функциями захвата и ориентиРис. 8. БЗУ с разделенными, но зависимыми функциями захвата и ориентированиярования(роторные). Ориентаторы этих БЗУ можно быстро заменять; поток ПО после прохождения через них не меняет свою плотность, что обеспечивает максимальную производительность и быструю переналадку БЗУ.

Рис. 8. БЗУ с разделенными, но зависимыми функциями захвата и ориенти

Рис. 8. БЗУ с разделенными, но зависимыми функциями захвата и ориенти

рования

рования

На рис. 4 было представлено элеваторное БЗУ, в котором из общей массы могут быть захвачены ПО различных типов. В этом случае необходимо либо изменить ориентатор путем регулировки при использовании аналогичных ПО, либо заменить ориентатор ом другого типа. Многорядный

захват и возможность передачи ПО к любому ориентатор у из разных рядов обеспечивают высокую плотность потока сориентированных ПО даже при незначительной вероятности захвата в одном ряду. Шиберное БЗУ (рис. 9, а) с минимальными переналадками можно использовать для ПО, различающихся как по геометрическим размерам, так и по массе. В барабанном БЗУ (рис. 9, б) может достигаться интенсивный захват в несколько вибролотков, проходящих через БЗУ, на выходной части которых устанавли-

ваются сменные ориенГаторы. В центробежных БЗУ (рис. 9, в), получивших широкое распространение в пищевой промышленности, сменные ориентато- ры могут устанавливаться на периферии вращающегося диска. Лопастное БЗУ (рис. 9, а) позволяет в отличие от барабанного обойтись без вибролотков, для доставки заготовок к ориен- татору используется конвейер.

Широкое распространение вибрационных БЗУ (рис. 9, д) обусловлено именно возможность^ разделения процессов захвата и ориентирования. Если

Рис. 9. БЗУ с разделенными и независимыми функциями захвата и ориентированияРис. 9. БЗУ с разделенными и независимыми функциями захвата и ориентированияпервый процесс происходит в нижней части чаши БЗУ, то второй путем увеличения числа витков может быть вынесен в ее верхнюю часть. Дополнительные витки можно использовать для изменения плотности потока ПО после захвата. Простота изменения скорости движения ПО, определяющей производительность БЗУ, создает предпосылки для использования их в высокоавтоматизированных системах. В роторном БЗУ (рис. 9, е) захват и ориентирование могут выполняться в различных роторах, причем в ориен-

Рис. 9. БЗУ с разделенными и независимыми функциями захвата и ориентирования

Рис. 9. БЗУ с разделенными и независимыми функциями захвата и ориентирования

тирующем роторе можно заполнять «дырки» в потоке захваченных ПО из внутрироторного запаса. Виброро- тррное БЗУ (рис. 9, ж^ обладая преимуществами центробежных и вибрационных БЗУ, обеспечивает производительность до 3000 заготовок в минуту.

Все БЗУ по типу захватных органов можно разделить по двум критериям (табл. 3): по массовости захвата (поштучный, порционный и непрерывный) и по характеру захвата (за наружную, внутреннюю или обе поверхности одновременно). Наиболее распространенным является захват за наружную поверхность, так как он более производителен и универсален, что и соответствует требованиям гибких технологических систем.

Захват за наружную поверхность осуществляется захватными органами типа карманов (рис. 10, а, б; 11, а, б). Щель, лопасть (рис. 11, в, г), трубка, дорожка могут быть представлены как разновидности кармана, отличающиеся от него и друг от друга соотношением длины /ю ширины Ьк и глуби

ны /к. Если /к ^ 6К, fK, то это дорожка (рис. 12, б), например, вибробункера. Если /к ^ lKl bKl карман можно рассматривать как трубку (рис. 12, а), а при /к, /к > Ьк получим щель (рис. 11, в). Иногда трудно провести грань между той или иной разновидностью захватного органа. Так, лопасть, производящая захват нескольких ПО, может быть выполнена как с условием /к, Ьк > /ю так и с /к > ^> bK> tK. Один и тот же тип захватных органов может применяться в различных БЗУ (см. табл. 2).

К захватным органам относят вакуумные присосы (рис. 10, в), магнитные захваты (рис. 11, д) и фрикционные диски (рис. 12, в). Первые два могут быть использованы для захвата поштучно, партией и потоком. Захват с использованием сил трения широко применяют в центробежных питателях. Захват за внутреннюю или обе поверхности менее распространен и характерен для специализированных устройств. Действительно, крючками (рис. 10, г) и стержнями (рис. 10, д) можно захватывать лишь ПО с вну-

тренними полостями. Партионно за внутренние поверхности можно захватывать только некоторые ПО — типа скоб (рис. 11, в). За обе поверхности можно захватывать невысокие колпачки. Для этих целей можно использовать БЗУ, схема которого

изображена на рис. 10, е или на рис. 7, д.

Производительность БЗУ во многом зависит от правильного выбора способа подготовки ПО к захвату.

Рис. 12. БЗУ с непрерывным захватомРис. 12. БЗУ с непрерывным захватомСпособы подготовки ПО к захвату отличаются силами, осуществляющи-

Рис. 12. БЗУ с непрерывным захватом

Рис. 12. БЗУ с непрерывным захватом

ми подготовительное движение; геометрическими особенностями ПО; конструктивными особенностями бункера; характером подготовительного движения ПО и направлением подготовительного движения.

Силами, осуществляющими подготовительное движение заготовок, являются: 1) силы тяжести; 2) силы трения; 3) силы инерции и 4) внешние силы.

К геометрическим особенностям ПО относят: 5) форму, 6) смещение центра масс и 7) соотношение размеров, к конструктивным: 8) наклон и 9) форму дна, 10) форму захватных органов. Подготовительное движение ПО по характеру может быть: И) скольжением, 12) пересыпанием, 13) качением и 14) полетом, а по направлению — 15) попутным, 16) встречным и 17) поперечным.

На рис. 13 приведены примеры, иллюстрирующие подготовку к захвату. На рис. 13, а показано БЗУ с наклонным дном, по которому ПО под действием сил тяжести передвигаются от места засыпки к захватным органам (скользят, катятся и пересыпаются). Единичные ПО типа стакана со смещенным центром масс и длиной, большей его диаметра, стремятся двигаться лежа. При движении в общей массе каждый ПО, выбирая путь наименьшего сопротивления, стремится перемещаться стоя, дном вниз.

Наклон бункера к горизонту под углом ад, большим угла трения, создает возможность движения ПО под действием силы тяжести из бункера к захватным органам. Составляющая F sin ад силы тяжести перемещает ПО к захватным органам, а составляющая Есозад прижимает его к дну бункера. Под действием пары сил F sin ад и |iF cos ад (где р, — коэффициент трения скольжения) и давления последующих ПО каждый стоящий ПО будет стремиться опрокинуться открытой частью к захватному органу, т. е. принять положение, благоприятное для захвата крючком. Если длина ПО типа стакана меньше диаметра и центр масс смещен к дну, то такой ПО будет скользить дном. В этом случае благоприятным окажется захват ПО за наружную поверхность

карманом.

Изменение конфигурации дна от плоского в сечении /—/ к полукруглому в сечении //—// и полукруглому с канавкой в сечении III—/// заставляет ПО укладываться на образующую. ПО, которые приняли вертикальное положение (дном вниз), вследствие давления последующих движущихся ПО опрокидываются и ложатся открытой частью к захватному органу — крючку. Такое положение ПО благоприятно для захвата. Эксперименты показывают, что для стаканов с отношением lid, = 3 благоприятное положение занимают до 70—80 % ПО, чем обеспечивается высокая вероятность захвата. В этом примере использованы следующие способы подготовки к захвату: 1, 2, 5—9, 11—13, 16, 17.

Если ПО насыпать на вращающийся горизонтальный диск (рис. 13, б), то под действием сил трения и центробежных сил они будут перемещаться к периферии, поштучно отделяясь от общей массы. В расположенные по периферии захватные органы типа окон или карманов ПО будут забрасываться с большой силой. При этом центр масс ПО будет стремиться занять низшее положение, «стоячий» ПО будет стремиться «лечь», плоский ПО — расположиться на диске своей большей поверхностью, ПО со смещенным центром масс относительно середины— двигаться центром масс вперед. В соответствии с этими положениями ПО и следует располагать захватные органы. Использованы 1, 2, 3, 5, 11 и 15 способы подготовки к захвату.

При вращении барабана (рис. 13, в), у которого захватные органы расположены на внутренней поверхности, происходит непрерывное пересыпание ПО. Это пересыпание и ворошение ПО захватными органами используется почти во всех БЗУ как способ подготовки к захвату. Если перемешивание ПО захватными органами недостаточно, то применяют специальные ворошилки. На рис. 13, з, к показаны установленные на спицах или диске специальные лапки и угольники, которые разбрасывают ПО в бункере. В результате ПО движутся к захватным органам широким потоком и с боль-

Рис. 13. Способы подготовки к захватуРис. 13. Способы подготовки к захвату

Рис. 13. Способы подготовки к захвату

Рис. 13. Способы подготовки к захвату

шей скоростью, что увеличивает вероятность захвата.

При свободном полете с вращением ПО преимущественно стремится занять в пространстве положение, соответствующее наибольшему значению статического момента инерции. Это положение ПО и является благоприятным для захвата.

В БЗУ, особенно имеющих коническую форму, могут возникать трудно разрушаемые своды. Для устранения этих сводов прибегают к определенным мерам. На рис. 13, д показан электромагнитный вибратор, который встряхивает ПО, побуждая их к движению, и приводит в положение благоприятное для захвата. Для встряхивания ПО применяют механические и электромагнитные вибраторы с малыми амплитудами колебаний (до 1 мм) и частотой до 100 Гц.

Установка БЗУ непосредственно на станке или на прессе благоприятно сказывается на процессе подготовки к захвату, так как возникающие при работе вибрации станин вызывают встряхивание бункера. С этой точки зрения установка БЗУ на отдельном фундаменте менее рациональна.

Хорошие результаты по подготовке к захвату получены в БЗУ с двумя вращающимися в противоположные стороны дисками (рис. 13, г — способы 1, 2, 4—8, 11—13, 15—17). Нижний диск с захватными органами вращается в одном направлении, а специальный ворошильный диск — в противоположную сторону. Благодаря этим движениям своды разрушаются, ПО пересыпаются и побуждаются к дополнительному движению, увеличивается зона захвата, ПО переводятся в положение, параллельное захватному органу, благоприятное для захвата. Наклон дисков и обечайки бункера к горизонту под определенными углами создает предпосылки для подготовки к захвату как с диска, так и со стенки бункера.

Для улучшения захвата на диске БЗУ наряду с захватными органами 1 могут быть нанесены дополнительные пазы 2 (рис. 13, в), в которых размещаются захваченные ПО. В нижней части БЗУ ПО по пазам перемещаются под действием силы тяжести в захват

ные органы. В пазы может поместиться большое число ПО, и поэтому большинство захватных органов будет заполнено ПО (использованы способы 1, 2, 5—8, 10, 11, 17).

Геометрическая форма ПО определяет как способ захвата, так и способы подготовки ПО к захвату. Например, при наличии удобной для захвата внутренней полости подготовка к захвату должна способствовать движению ПО открытой частью навстречу захватному органу.

В одних случаях захват за наружную поверхность осуществляется карманами, имеющими большие внутренние размеры и способными вместить ПО в любых положениях. Здесь подготовка к захвату сводится к ворошению ПО для поштучного разделения и подаче их к захватным органам обычно по наклонному дну бункера. В других случаях захват за наружную поверхность обеспечивается карманами простейшей геометрической формы с габаритными размерами, позволяющими вместить ПО в двух или трех возможных положениях, обычно лежащих в одной из геометрических плоскостей, с последующим ориентированием или удалением ПО, захваченных в неправильном положении.

Если в БЗУ захват ПО за наружную поверхность необходим только в одном положении ПО, то форма и размеры кармана должны соответствовать форме и размеру сечения ПО в благоприятном для захвата положении.

Так, ПО с массивным дном и с Z/d< < 1 (рис. 13, ж") благодаря наличию скоса в диске при западании в карман опрокидываются на 90°. Если в общей массе часть ПО будет прижата к стенке 1 вращающегося диска, то те ПО, которые окажутся прижатыми плоской частью, будут скользить, не меняя ориентации, и западут в карман. ПО, прижатые к стенке 1 донной частью, под действием сил трения будут стремиться перевернуться и принять положение, благоприятное для захвата. ПО, попавшие на скошенную часть диска 2, получают за счет сил трения вращательный импульс, способствующий закатыванию их в карманы. В этом БЗУ использованы 1,

2, 4—8, 10—13, 15 и 17 способы подготовки к захвату.

При захвате заготовок lid, > 1 (рис. 13, и^ движущихся по полукруглой стенке бункера, ПО располагаются преимущественно вдоль его образующих и в этом положении западают в карман. ПО из положения 2 скользят по диску и опрокидываются через его край в карманы. ПО из положения 3 попадают на выступающие зубья-призмы и, опрокидываясь на них, западают в карманы. Таким образом, даже если ПО находятся перед захватным органом в неблагоприятном для захвата положении, переворачиваясь под действием сил тяжести на зубьях-призмах, они западают в карман. Чтобы правильно вставшие ПО не выпали, толщину диска принимают несколько большей, чем расстояние от дна ПО до его центра масс, но меньшей, чем расстояние от верхней кромки ПО до его центра масс. В БЗУ использованы 1,2, 4—8, 10—12, 15 и 17 способы подготовки к захвату.

Характер подготовительного движения ПО в бункере существенно влияет на вероятность захвата. Пересыпание ПО (рис. 13, з, и) и свободный полет (рис. 13, к) создают более высокую скорость движения ПО и наибольшую зону захвата, но менее точное направление движения к захватному органу. При скольжении ПО (см. рис. 13, г» ж) скорость подготовительного движения меньше, чем при пересыпании, но направление движения более точное. Качение шаровых и цилиндрических ПО обеспечивает значительную скорость и точное направление подготовительного движения, что создает условия для хорошего захвата и повышает производительность БЗУ.

В некоторых конструкциях БЗУ ПО, пересыпаясь по диску (см. рис. 13, з) с помощью ворошилок, могут быть направлены в ту зону БЗУ, где на диске отсутствуют ПО. Так как ПО движутся в определенном положении, то они беспрепятственно попадают в захватные органы.

Выбор направления относительного движения захватных органов и ПО оказывает значительное влияние на длительность и вероятность захвата. На рис. 13, а показан пример исполь

зования способа поперечного подготовительного движения (закатывания) ПО на позицию захвата. Очевидно, что скорость движения захватного органа-крючка здесь не может быть слишком большой, так как ПО должен успеть закатиться на позицию захвата до подхода следующего крючка. В этом же примере при встречном движении ПО и захватных органов большая вероятность захвата будет достигнута при большей относительной скорости.

Попутное подготовительное движение ПО и захватных органов — карманов или окон — показано на рис. 13, з, к. Система угольников на диске расположена так, что разбрасываемым ПО задается движение, совпадающее с направлением движения захватных органов, и одновременно радиальное движение в захватные органы. Этим обеспечивается наивысшая вероятность захвата при малых скоростях захватных органов и возможность повышения производительности БЗУ при больших скоростях. Однако при больших относительных скоростях ПО и захватных органов возможно повреждение поверхности ПО при соударениях.

При проектировании БЗУ необходимо стремиться к использованию максимального числа способов подготовки к захвату в одном устройстве. Так, в БЗУ, показанных на рис. 13, а, г, удается достичь очень производительного захвата ПО (до 85 шт. из 100).

Подготовка к ориентированию состоит в том, чтобы захваченным ПО (систематизированному потоку) придать некоторую свободу в пространстве, так как в процессе ориентирования должно быть изменено положение ПО. Для этого применяют всевозможные вырезы в обечайках БЗУ, расширяют дорожки вибрационных БЗУ, а для сброса лишних слоев ПО с захваченных используют пружины, стал- киватели, карнизы и другие приспособления. Естественно, что подготовка к ориентированию возможна лишь в тех БЗУ, где функции захвата и ориентирования разделены. При совмещении этих функций подготовка к ориентированию отсутствует (см. рис. 2).

Процесс ориентирования в автоматизированной загрузке — один из сложнейших. Объясняется это тем,

что применяемые ПО чрезвычайно отличаются по геометрической форме, габаритным размерам, массе, механическим и физическим свойствам, а также положениями, в которых даже один и тот же ПО может быть подан на рабочую позицию технологического оборудования.

Процесс ориентирования ПО, движущихся после захвата систематизированным потоком, возможен в БЗУ, выполненном с разделением функций захвата и ориентирования.

В общем случае вторичное ориентирование включает в себя три этапа: 1) определение положения ориентируемого ПО на базовой поверхности; 2) сравнение данного и требуемого положений ПО и выработка решения по достижении требуемого положения; 3) перевод ПО в требуемое положение.

Каждому этапу соответствует определенный механизм или устройство, реализующее функцию своего этапа. В некоторых случаях все три этапа могут выполняться одним механизмом или следовать друг за другом в соответствующих механизмах.

Подготовка к выдаче заключается в том, чтобы сориентированные ПО лишить тех степеней свободы, которые были сообщены для выполнения ориентирования. Это можно выполнить всевозможными ограничителями, охватами, трубками, проходными полостями в соответствии с размерами и конфигурацией ПО. В некоторых устройствах бывает достаточно действия силы тяжести, сохраняющей положение ПО в захватном или транспортирующем органе.

Процесс выдачи ПО из БЗУ — один из сложнейших, так как ПО, находящиеся в движении вместе с захватными органами или относительно их, должны быть выданы в неподвижный лоток — магазин.

Выдача ПО возможна внутрь конструктивного элемента, передающего движение захватным органом, или во внешнюю часть этого конструктивного элемента.

Различают БЗУ: с выдачей ПО под действием сил тяжести, под действием сил тяжести и сил инерции и под действием внешних сосредоточенных сил.

По характеру траектории движения

ПО из захватных органов в приемник существуют БЗУ с плавной, непрерывной и с ломаной траекториями движения ПО.

На рис. 14, б, е, м показаны БЗУ с выдачей ПО во внутреннюю часть конструктивного элемента, передающего движение захватным органам. Размеры БЗУ при этом уменьшаются, но усложняется эксплуатация. Остальные БЗУ, показанные на рис. 14, — с выдачей ПО во внешнюю часть —» более распространены, так как удобны в эксплуатации.

В конструкциях, представленных на рис. 14, а, л, м, ПО выдаются под действием сил тяжести, а в конструкциях, представленных на рис. 14, е— и, — под действием не только сил тяжести, но и сил инерции. В конструкциях, показанных на рис. 14, г, д, к, ПО из захватных органов выдаются подпружиненными собачками, т. е. под действием сосредоточенных сил. Выдача под действием сил тяжести и сил инерции конструктивно проще, но производительность ограниченна. При выдаче под действием сосредоточенных внешних сил необходима более фундаментальная теоретическая и конструктивная проработки, позволяющие получить большую производительность.

В конструкциях, изображенных на рис. 14, г, е, яс, и, выдача ПО из захватных органов происходит по плавной непрерывной траектории, а в конструкциях, представленных на рис. 14, в, з, к, л, — по ломаной траектории. Ясно, что непрерывная плавная криволинейная траектория обеспечивает лучшее движение ПО и более высокую производительность процесса.

При необходимости подачи ПО на многопозиционное оборудование БЗУ могут выдавать ПО последовательно или одновременно в несколько приемников. Например, некоторые БЗУ обеспечивают одновременную подачу ПО в два, три, четыре приемника, а БЗУ, показанное на рис. 7, б, подает ПО одновременно в десять приемников.

Для приведения в движение захватных органов или самих ПО, как, например, в пневмовихревом или вибрационном БЗУ, могут быть использованы все имеющиеся приводы: ме-

Рис. 14. Способы выдачи ПО из захватных органов

ханические, пневматические, электромагнитные, гидравлические, инерционные и т. п.

Тип выбранного привода непосредственно влияет и на тип устройства для самовосстановления работоспособности БЗУ. Это особенно важно, так как средства автоматизированной загрузки, в частности БЗУ, должны обеспечить работу технологического устройства в режиме с минимальным участием человека в обслуживании оборудования и средств автозагрузки. Однако вследствие вероятностного принципа работы БЗУ в нем могут довольно часто возникать всевозможные отклонения, в том числе приводящие к заклиниваниям, застреваниям. Установка предохранительных муфт, не позволяющих передавать на рабочие органы предельные крутящий момент, усилия, мощность, не дает эффекта, так как в этом случае движение рабочих органов или ПО прекратится и возобновится только после вмешательства человека, что противоречит требованиям автоматизации. Поэтому необходимо не только избегать поломки рабочих органов БЗУ при застреваниях,, заклиниваниях и подобных явлениях, но и устранять возникшие отклонения без участия человека.

Вопрос самовосстановления работоспособности можно решить двумя путями. Первый путь — проектирование таких БЗУ, которые позволяют полностью избежать застреваний ПО в них [например, шиберные (см. рис. 3) и элеваторные (см. рис. 4) БЗУ]. Второй путь — использование амортизаторов-вибраторов — устройств, которые, с одной стороны, не позволяют деформировать ПО или захватные органы в критических ситуациях (функция предохранительной муфты или амортизатора), а с другой — заставляют рабочие органы с захватными устройствами совершать возвратные движения, благодаря чему создается предпосылка для изменения положения застрявшего ПО (функция вибратора).

В БЗУ с механическим приводом применяют такие же устройства, как и в дисковом (см. рис. 1). В других случаях решения могут быть иными: в вибрационных БЗУ — это привод.

создающий колебательное движение органов; в пневмовихревом — это воздух, оказывающий силовое воздействие на застрявший ПО; в щелевых — подпружиненные собачки и др. Так или иначе, функция самовосстановления работоспособности БЗУ очень важна, и конструктор должен обращать на это особое внимание.

ПО накапливаются в бункерах и предбункерах. В бункерах наряду с ПО находятся захватные органы. Вместимость бункера должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить непрерывную работу в течение 10— 15 мин и создать условия для обслуживания одновременно нескольких единиц оборудования. В предбункере находится только дополнительный запас ПО.

Использование предбункеров обусловлено тем, что в некоторых случаях в бункере нельзя создавать очень большой запас ПО из-за возможности потери ими своих свойств, или из-за чрезмерно большой массы накопленных ПО и, следовательно, больших нагрузок на рабочие органы, или из-за ухудшения протекания процессов, происходящих в БЗУ.

Формы бункеров и предбункеров весьма разнообразны и в большинстве случаев представляют собой сочетание различных поверхностей со сложными переходами, причем наиболее распространены ковшеобразные и цилиндрические поверхности (рис. 15). Движению ПО в бункерах содействуют движущиеся подвижные органы. В предбункерах во избежание образования сводов и заторов необходимо устанавливать дополнительные устройства, побуждающие ПО к движению. Иногда удается передать движение к предбункеру от основного привода БЗУ.

При работе БЗУ обязательно возникают моменты, когда принимающий ПО лоток переполнен и необходимо прекратить выдачу ПО в лоток. В этом случае БЗУ может быть остановлено (такой вариант эксплуатации встречается чрезвычайно редко).

Если БЗУ остановить нельзя, возможны следующие варианты: а) ПО остаются в захватных органах, совершают в них движение и после

Рис. 15. Схемы бункеров (а)

и предбункеров (б) в БЗУ

освобождения места в лотке выдаются (см. рис. 14, д); б) ПО остаются в захватных органах, но вследствие работы амортизатора-вибратора захватные органы находятся в постоянной готовности выдавать ПО в лоток (см. рис. 2); в) ПО транспортируются мимо лотка-магазина и удаляются из захватных органов в бункер (см. рис. 14, е); г) ПО транспортируются мимо лотка и удаляются в запасную тару вне бункера (см. рис. 1). Наиболее распространены варианты функционирования а и б, а менее — вариант г.

В современных БЗУ могут выполняться дополнительные действия. Так, например, стремление повысить производительность привело к созданию многоручьевых, многозаходных, многоканальных БЗУ, в которых захват ПО осуществляется в один или несколько потоков. Но ориентирование выполняется в устройствах с меньшей

производительностью и приходится ставить несколько ОУ. В этих случаях в БЗУ возникает необходимость разделить поток ПО на несколько ОУ, после которых все ПО опять собираются в единый поток (функция суммирования).

БЗУ С МЕХАНИЧЕСКИМ

ПРИВОДОМ

Циклограмма БЗУ. Количественными характеристиками работы БЗУ являются его производительность, т. е. число ПО, выдаваемых в единицу времени, и устойчивость этой величины во времени.

Проектирование БЗУ, как и всякой автоматической рабочей машины, включает проектирование циклограммы и расчет интервалов цикла движения захватных органов.

а —- круговая; б—г *— линейная

Технологический цикл одного захватного органа БЗУ равен сумме интервалов цикла:

Утехн = 2 ^* *

Рабочий цикл равен технологическому циклу, деленному на число захватных органов к;

Ураб = Утехн^*

Технологический цикл одного захватного органа бункерного загрузочного устройства, с,

Ттехн = h + ^2 + ^8 + ^4 + ^б+ ^б + ^7> где ^ — время подготовки к захвату, с; /2 — время захвата, с; /3 — время подготовки к ориентированию, с; /4 — время вторичного ориентирования, cj _ 4 — время подготовки к выдаче, с;

?в — время выдачи в приемник, с; Ц7 — время холостого хода, с.

Графически циклограмму для одного захватного органа можно изобразить в виде кругового (рис. 16, а) или линейного (рис. 16, б) графика, в которых интервал подготовки к захвату обычно перекрывается всеми остальными интервалами (рис. 16, в).

Для нескольких захватных органов циклограмма может быть построена только линейной со смещением циклов на время рабочего цикла (рис, 16, г).

Так выглядит циклограмма в общем случае; во многих частных случаях некоторые интервалы цикла могут отсутствовать, а некоторые перекрываться во времени. При недостатке этого времени функция интервала цикла не будет выполнена и БЗУ не будет работать или будет неправильно выполнять свои функции.

Производительность БЗУ. Теоретическая минутная производительность (шт/мин)

Пт = 60/У раб = ^k/T техн*(1)

Действительная минутная производительность

Пд = ПтТЬ(2)

где т] — коэффициент выдачи.

На основе формулы (2) может быть построена методика экспериментального определения величины коэффициента выдачи работающих БЗУ как частного от деления среднестатистической действительной производительности на теоретическую за заданный промежуток времени:

X) = П^П^»(3)

Вместе с тем рабочий цикл равен частному от деления шага захватных органов b на среднюю скорость движения захватных органов и:

Ураб = б/и.

,2л/?и ь = ~,2л/?и ь = ~

,2л/?

и ь = ~

,2л/?

и ь = ~

После подстановки Траб в выражения (1) и (2) получим исходное выражение для вычисления производительности

гг 60у

Пд = —Т|.

Для многопоточных многозахватных БЗУ с выдачей в несколько приемников на протяжении кинематического цикла с учетом влияния на производительность различных дополнительных факторов формула действительной производительности может быть записана в виде

Яд = аха^айа4аь... /бОит^/б, (4)

где ах — коэффициент, учитывающий число ПО, которое может одновременно захватить каждый захватный орган; а2 — коэффициент, учитывающий, сколько раз могут возобновиться захват и выдача ПО каждым захватным

органом на протяжении одного кинематического цикла; а3 — коэффициент, учитывающий влияние на про

изводительность относительных размеров ПО; а4 — коэффициент, учитывающий влияние на производительность степени заполнения бункера; аб, ав — коэффициенты, учитывающие

влияние на производительность других факторов, специфических для различных типов БЗУ, различных ПО или различных условий эксплуатации; I — число параллельных рядов за

хватных органов.

Заменяя и = К^

где R — радиус захватных органов; п — частота вращения или частота ходов захватных органов, получим после подстановки в формулу (4) выражение действительной производительности в виде

Пд = а^сца^ ... tkrnv (5)

Анализ зависимостей (4) и (5) показывает, что если коэффициенты щ, а2, ...не зависят функционально от других величин, входящих в формулы, то Ь, например, в формуле (4) зависит от ц. Действительно, при увеличении скорости захватных органов шаг захватных органов также должен быть увеличен, так как для захвата

ПО необходимо больше времени и, следовательно, потребуются большие размеры кармана, т. е. b есть функция от V. В зависимости (5) увеличение числа захватных органов приведет к увеличению радиуса диска с захватными органами, а это, в свою очередь,— к уменьшению угловой скорости, а следовательно, и частоты вращения для получения наилучших условий захвата.

Кроме того, эксперименты показали, что величина коэффициента выдачи является нел иней но-убы вающей от окружной скорости захватных органов, а его наибольшая величина т)тах соответствует малым скоростям захватных органов. Эта функция может быть аппроксимирована на основании экспериментов в виде зависимости

Ч = Птах — егЛ(6)

В табл. 4 приведены результаты экспериментальных исследований производительности и коэффициента выдачи для 16 типовых БЗУ.

С учетом формулы (6) формулу (4) можно записать как

Яд = ахайа3а4аь ..л (т] тах — еи^) -у, или, опуская коэффициенты, /7Д =(^-6^)^.(7)

Можно рассчитать, какой должна быть максимальная окружная скорость захватных органов, до которой будет обеспечено сдвигание ПО по стенке бункера:

„1 / Sin(« —Р) 8/ох

®max< V - $ina(8)

Из формулы (8) следует, что наибольшее значение максимальной скорости для предельного равновесия будет при sin (а — р) = 1 и а = 90 + р: (tomax)max < V j^p(9)

т. е. при величине угловой скорости, равной или большей правой части формулы (9), единичный ПО будет прижат к стенке бункера центробежной силой и не будет сдвигаться.

Эскиз БЗУ

Конструктивные параметры БЗУ. Тип и размеры ПО

Зависимость коэффициента выдачи от окружной скорости захватных органов

Аппроксимирующая формула

R = 160 м; k = 12; аг = = 1; а2 = 1; а3 = 1.

Стакан: / = 24 мм; d = = 10 мм

Пд, шт/мин

300

гоо

100

7

°'*/п» \\

| | t я

Г] = 0,78 — 0,32v*

0

о, г о,ц о,б о,8 1,о v,m/c

t

—I—7 ,

-^-Ф--1Ц1^

—

R = 0,190 м; k = 96; ^i == 1 > ^ == 1; о3 == 1. Стакан: / = 19 мм; d = = 8 мм

Пд. шт/мин гоо

100

-о.з чX Ъ

х

-0,1 /х

/п-*х\

т] = 0,245 — 13ц4

< !J

0

0,1 о.г о,з v.Mfc

4. Производительность и коэффициент выдачи 1) различных БЗУ при изменении скорости D

Бункерные загрузочные устройства

СИСИ

СИ

СИ

Эскиз БЗУ

Конструктивныепараметры БЗУ.Тип и размеры ПО

Зависимость коэффициента выдачиот окружной скоростизахватных органов

Аппроксимирующаяформула

я = 0,110 м; к =6; ^1 == 1 j ^2 — ^ > «3 == ^ • Стакан: I = 14 мм; d = = 18 мм

т] = 0,55 — 1,6ц4

БЗУ с механическим приводом

R = 0,120 м; 6=30; ат = 1; а2 = 1; а3 = 1. Стакан: I = 12 мм; d = = 17 мм

п = 0,33 — 0,81V*

R = 0,195 м; к = 68; аг = 1; а2 = 1; а3 = 1. Стакан: Z = 30 мм; d = = 10 мм

п = 0,68— 1,43ц4

г

Эскиз БЗУ

Конструктивные параметры БЗУ. Тип и размеры ПО

Зависимость коэффициента выдачи от окружной скорости захватных органов

Аппроксимирующая формула

-Г^Тк> -к

/? = 0,115 м; к =6; ^i = 7; о2 = 1; о3 = 1. Блок велоцепи: / = = 22 мм; h = 10 мм; ширина b = 6 мм

Пд. шт/мин 300

Z00

100

№ пд\ \\

Т) = 0,39 — 17,3V4

0

О.г 0.4 0,6 V.m/c

R = 0,260 м; к = 36; tzi = 1; Оз = 1; Оз = 1. Стакан: / = 40 мм; d = = 10 мм

Пд, шт/мин 300 -

200*-

100 -

7

т) = 0,90 — 27,2и*

0

о,1 о.г о.з v,m/c

Vb

R = 0,13 м; к = 20; ах = = 1; 02= 1.

Цилиндрический стакан с конической частью: / = = 35 мм; d = 8 мм

Пд. шт/мин

300

200

100

-0.3

-о.г у^® ° V

-0.1 У ПА\\

Ух .,

Г) = 0,35 — 0,34и*

0

о.г о.ч о,б о,8 и, м/с

Бункерные загрузочные устройства

Эскиз БЗУ

Конструктивные параметры БЗУ. Тип и размеры ПО

Зависимость коэффициента выдачи от окружной скорости захватных органов

Аппроксимирующая формула

# = 0,183 м; ^ = 22; аг = 1; а2 = 2; а3 = 1. Цилиндрический стакан с асимметрией концов: / = 23 мм; d = 8 мм

Пд. шт/nut 156

106

50

0.6/К\

У Па\\\

Кривая / — с приемником, 2 — без приемника

0

'о,1о, г у, м/с

Я = 0,460 м; ^=1; ^z1 = 40; а2 = 1; а3 = 1. Стержень со шляпкой: / = 55 мм; d = 13 мм

Пд, шт/мин

120 •

80 -

40 1

7

0,12*

0,06*\ \

ПА*Х \

/W

< ... Л

я = (0,114-2,7) X X 10-9п4

^нй

^8

0

20 ЦО 60 п, хов/мин

^ = 0,175 м; & = 60; ах = 1; а2 = 1; а3 = 1. Цилиндрический стакан с асимметрией концов: / 35 мм; d = 8 мм

Пд, шт/мин

150

100

50

ч

-о, зА х \

0.^пд

т] = 0,43— 17,1о*

0

0,10,2 v,m/c

БЗУ с механическим приводом

Эскиз Б ЗУ

Конструктивныепараметры БЗУ.Тип и размеры ПО

Зависимость коэффициента выдачиот окружной скоростизахватных органов

Аппроксимирующаяформула

/? = 0,270 м; к = 6; cty —" 22; ^2 =:= 1 ; ^з =z ^ * Стержень со шляпкой: Z = 35 мм; d = 13 мм

п = 0,39 — 3,85ц4

Я = 30 мм; к = 1; ах = = 5; а2 “ h #з = 1 • Цилиндрический ролик: I = 5,8 мм; d = 5 мм

О 100 гоо 300 п.хов/мин

п = (0,29ч-0,16) X

X 10*10м4 где п — число ходов, мин"1

R = 0,235 м; к = 10; а3 = 1; а2 = 1; а3 = 1. Стакан: Z = 145 мм; d = = 26 мм

т! = 0,46 — 2,2и4

Бункерные загрузочные устройства

Эскив БЗУ

Конструктивные параметры БЗУ. Тип и размеры ПО

Зависимость коэффициента выдачи от окружной скорости захватных органов

Аппроксимирующая формула

1

R = 0,24 мм; к = 54; аг = 1; Оа = 1; Оз = 1. Стакан: / = 6 мм; d = = 8 мм

шт/мин

1000

600

гоо

7

'I

-°,з •

"°-г /^° °

X О\

z Пд\,

п = 0,344 — 0,0073а4

0

0Л 0,81,2 1,5 v, м/с

R = 0,130 мм; к = 34; аг = 2; 02 = 1; о3 = 1. Стакан: / = 12 мм; d = = 8 мм

пд. шт/мин 250

150

50

0

пд Х\\ в^<4\\

vZ-лiiiА_ 123 п.мин"1

т] = 0,88 — 0,013п4, где п — частота вращения, мин”1

6 П/р И. А. Клусова

БЗУ с механическим приводом

Положим, что в барабан насыпана масса ПО до уровня горизонта, прокодящего через центр вращения барабана (рис. 17). При вращении барабана вся масса ПО начнет сдвигаться по стенке барабана и повернется, как это следует из уравнения (8), на угол а £> р. Пересыпание ПО вниз, расположенный в точке В, будет иметь место при

где 0п = а — угол, отсчитываемый от горизонтали и определяющий положение ПО в точке В, a f — коэффициент трения при пересыпании, равный тангенсу угла естественного откоса.

Рассмотрим типичные случаи западания ПО в захватные органы дисковых БЗУ и установим зависимости между размерами ПО, размеоами кар-

Рис. 17. Схема пересыпания ПО в БЗУ с вращающимися захватными органами

манов, скоростями движения ПО и карманов.

Положим, что ПО, имеющий призматическую форму с плоским дном (рис. 18), скользит к движущемуся окну под влиянием силы тяжести по плоскости, наклонной к горизонту под углом ад, имея линейную скорость при подходе к карману, равную у0. Карман движется с постоянной окружной скоростью цОкр в плоскости, перпендикулярной направлению скорости у0. Пусть высота ПО б. Очевидно, что для возможного западания ПО в карман необходимо, чтобы длина кармана была больше длины ПО на некоторую величину Аб. Величина Аб должна быть такой, чтобы при движении кармана на протяжении пути Аб ПО успели войти в карман на глубину Аб, обеспечивающую захват ПО карманом.

Пусть за время /Окр карман, движущийся со скоростью Уокр, пройдет по горизонтали путь, равный Аб, тогда

ДО — Уокр^окр И *окр — ■ • иокр

8а это же время ПО, двигаясь под влиянием составляющей силы тяжести по наклонной плоскости, должен пройти путь, равный Аб, за время, меньшее или равное 20кр:

^ ^ ^окр = "—• (И) Уокр

Если предположить, что западание ПО в карман происходит при начальной скорости движения у0 = 0, что обычно наблюдается в БЗУ, то

_ AL , / 8r(sinaH —цсо$ад)

"окр <|/2ДЛ ’

.. .л Г2 АЛ

/ »окр у д (sin Ид — ц cos Юд| •

(12)

Исходя из сказанного, формулу (7) можно переписать:

^д = (Чтах ВУ^) X 60у

Х. , . . т /2 АЛ *

"^ "*""у у g (sin ад — ц cos ад)

(13)

Рис. 18. Схема западания призматического ПО, скользящего по наклонней плоскости, в движущийся карман

Если ПО имеет цилиндрическую форму и катится под действием силы тяжести по наклонной плоскости к движущемуся в перпендикулярной плоскости карману, имея при подходе к карману скорость, равную и0 (рис. 19), то величина окружной скорости захватных органов иОкр должна быть такой, чтобы ПО успел закатиться на пути Аб движущегося кармана на глубину Аб, обеспечивающую захват ПО:

-д. , / mgr2Sinад .

»окр ДО |/ 2 дй +,

<2 ДЛ (тг2 + /ц)

Аб ^> ^оки I /о—•1,

икр у mgr2 sin ад ’

где /ц — момент инерции массы ПО относительно центра качения.

Методика проектирования БЗУ.

Проектирование начинают с выбора типа БЗУ. Для этого может быть использована научно-техническая литература, патенты и авторские свидетельства. Выбрав тип БЗУ, а также получив сведения о значениях Цтах, 8 и ф, соответствующих этому типу, I (из задания на проектирование), 6 и ад (из конструктивных особенностей БЗУ) и ц (исходя из фрикционной пары), можно определить влияние и на Пд. В формуле (13) не известна лишь величина Аб, которая может быть принята в пределах (0,544-0,23) б (d — для цилиндрических ПО).

Получив путем расчета график Пд = = f (и), можно подобрать рабочее значение и. По формулам (6) и (12) соответственно вычисляют коэффициент выдачи х) и зазор по шагу Аб, а следовательно, и шаг захватных органов Ь — I + 6 ~Ь Абе

Рис. 19. Схема западания цилиндрического ПО, катящегося по наклонной плоскости, в движущийся карман

6*

Остальные необходимые для проектирования БЗУ характеристики можно получить после выбора радиуса с захватными органами. Для ПО длиной не более 8—10 диаметров используется рекомендация: R = (5ч-10) /. При выборе радиуса БЗУ необходимо иметь в виду, что его малое значение приводит к уменьшению числа ПО в бункере, а следовательно, к ухудшению условия подготовки к захвату и потребуется предбункер. Большой радиус обусловит резкое возрастание занимаемой площади около технологического оборудования, увеличение массы расположенных в БЗУ ПО, увеличение крутящих моментов, ухудшение подготовки к захвату и работы амортизатора-вибратора, деформирование ПО.

Выбрав радиус R, можно вычислить следующие величины:

fe= 2лЯ/(/ + 6 + Аб); (14) (о = v/R; (15) ft == 30й)/л; Утехн == 60/л. (16)

Полученное значение Ттехн позволяет приступить к построению циклограммы работы проектируемого БЗУ. Для этого необходимо из ^—/7 определить прежде всего ^ и /2 — время интервалов подготовки к захвату и

захвата. При выборе этих величин необходимо руководствоваться не только расчетами. Например, /а можно определить ив выражения (11). Но в этих расчетах /а будет характеризовать захват лишь одного ПО в один захватный орган. В БЗУ процесс захвата происходит иначе (рис. 20).

Перед началом вращения диска 2 ПО располагаются в бункере /, занимая положение acb с наклоном верхней поверхности ПО под углом ро к горизонту. В процессе вращения диска по направлению стрелки ПО увлекаются им и их поверхность а'Ь'с' располагается под углом пересыпания Pi к горизонту. Так как во всех дисковых БЗУ в наивысшей точке диска — точке е происходит или до- орентирование ПО, или выпадение неправильно захваченных, или выдача ПО в лоток-магазин, то в начальный момент в бункер можно засыпать только такое число ПО, которое при вращении диска не сможет подняться до точки е и не будет мешать ориентированию или выдаче ПО в этой точке. Практически наивысшее положение ПО должно отстоять от точки е не ближе чем на 1/4 длины дуги окружности.

Угол естественного откоса Pt зависит от формы и размеров ПО и степени их загрязнения, точнее, от коэффициента трения между отдельными ПО. Угол Р^

Рис. 21. Схема экспериментальной установки и график экспериментальных значений углов естественного откоса:

1 — для загрязненных ПО? 2 — для чистых сухих ПО; 3 — для ПО, смоченных мыльной эмульсией

Рис. 22. Способы ориентирования в БЗУ за счет сил тяжести

для каждого конкретного случая определяется экспериментально следующим образом (рис. 21): на площадь, ограниченную кольцом 4, насыпают ПО до тех пор, пока они не будут ссыпаться через борт кольца. Затем измеряют угол при вершине в двух взаимно перпендикулярных направлениях и принимают среднее арифметическое. Диаметр кольца должен быть больше длины исследуемого ПО по крайней мере в 10 раз.

Например, на рис. 21 представлены данные для латунных стаканчиков диаметром 10 мм, полученные в зависимости от отношения длины ПО к их диаметру и состояния их поверхности (чистая и сухая; смоченная мыльной эмульсией и загрязненная — с налетом коррозии). Результаты исследования показывают, что с увеличением отношения длины к диаметру и степени загрязнения ПО угол естественного откоса увеличивается от минимального значения (17°) до максимального (40°). При встряхивании бункера с ПО этот угол значительно уменьшается.

Из рис. 20 следует, что каждый захватный орган может находиться под слоем ПО, начиная с точки b и

кончая точкой а'. Процессы подготовки к захвату идут в течение всей работы БЗУ. -

Таким образом, при проектировании циклограммы БЗУ первым должно быть выбрано время 4» а оставшееся время от Ттехн будет отведено для величин 4, 4> 4, 4> ^7« При подборе 4 необходимо учесть влияние уровня засыпки. Чем больше уровень засыпки ПО, тем выше будут подниматься точки b и а’, возрастать время 4» следовательно, уменьшаться время 4—^7» что скажется на выполнении остальных функциональных действий. Именно по этой причине уровень засыпки ПО в бункер не должен превышать 2/37?. Исходя из этого и зная Р1, вычисляют 4-

Из оставшихся 4 входящих в циклограмму, требуется рассчитывать времена ориентирования 4 и выдачи 4* Величины 4, 4 и 4 обычно определяют в зависимости от 4 и 4-

Расчет процесса ориентирования. В каждом конкретном БЗУ способ ориентирования может быть своеобразным. Наиболее распространен способ ориентирования за счет сил тяжести — гравитационного ориентирования (рис. 22),

Рис. 23. Схема ориентирования ПО на призме, расположенной на вращающемся диске

ПО типа стакана (рис. 22, а), движущийся открытой частью вперед, натыкается на эксцентрично установленный штырь со скосом и опрокидывается вниз. ПО, движущийся дном вниз, скользит по скосу штыря также дном вниз. ПО, заостренный на одном конце (рис, 22, б), падает на лапки, имеющие форму вилок, ПО узкой частью свободно пройдет через вилку, а широкой частью задержится ею, благодаря чему ПО опрокинется острием вниз. ПО, имеющие смещенный центр тяжести относительно середины (рис. 22, в—б), опираясь на призму, установленную в середине по длине лотка, будут опрокидываться тяжелой частью вниз или в правый, или в левый карман. Идея ориентирования на призме использована в конструкции (рис. 22, е), где призмы размещены на наклонно вращающемся диске, относительно которых и происходит ориентирование ПО в правый или левый

карман. В конструкции, показанной на рис. 22, ж, на вращающемся наклонном диске размещены карманы такой глубины, что ПО, попавшие дном вниз, удерживаются в них, а ПО, попавшие дном вверх, опрокидываются относительно ребра кармана.

Рассмотрим процесс ориентирования в БЗУ, схематично представленный на рис, 23. В тангенциальные карманы / наклонного вращающегося диска 2 западает ПО. При некотором положении кармана /, определяемом углом ф, ПО повернется на призме 3 и опрокинется в радиальный карман 4. После захвата ПО в кармане может оказаться в одном из двух положений: дном влево (вариант 1) или дном вправо (вариант 11), Условия ориентирования в каждом из этих случаев будут не одинаковы ^(рис. 24). В варианте I (рис. 24, а) процесс ориентирования начнется гораздо позже, так как составляющая Ff — F sin ад, являющаяся ориентирующей силой, действует на гораздо меньшем плече, чем в варианте II (рис. 24, б). Для варианта I получим ф = Ф1, а для варианта II ф = ф2. Одно из полученных значений угла ф определяет начало интервала t^ на циклограмме БЗУ,

Для определения длительности интервала ориентирования необходимо определить время поворота ПО на призме. Часто эту задачу приходится решать поэтапно, таи как весь процесс поворота может быть разбит на несколько фаз. Например, в рассматриваемом случае ПО сначала только поворачивается на призме (нужно

а)6)

Рис. 24. Расчетные схемы для определения начала ориентирования ПО

5)5)Рис. 25. Схема выдачи ПО из БЗУРис. 25. Схема выдачи ПО из БЗУразличных типов:а -— дискового с кордальными крючками; б — дискового с тангенциальными крючками; в — секторного; е, 0 карманчи- ковша или лопастнымразличных типов:а -— дискового с кордальными крючками; б — дискового с тангенциальными крючками; в — секторного; е, 0 карманчи- ковша или лопастным

5)

5)

Рис. 25. Схема выдачи ПО из БЗУ

Рис. 25. Схема выдачи ПО из БЗУ

различных типов:

а -— дискового с кордальными крючками; б — дискового с тангенциальными крючками; в — секторного; е, 0 карманчи- ковша или лопастным

различных типов:

а -— дискового с кордальными крючками; б — дискового с тангенциальными крючками; в — секторного; е, 0 карманчи- ковша или лопастным

узнать время и конечное условие этого поворота), а затем одновременно поворачивается и скользит в радиальный карман (нужно вычислить время до завершения ориентирования). Может оказаться, что суммы этих двух времен в вариантах I и П будут различны и, таким образом, на проектируемой циклограмме получим два момента окончания процесса ориентирования» Конструктор же должен будет принять одно решение. С точки зрения

4

получения максимальной производительности желательно добиться ориентирования ПО из неблагоприятного варианта, но процесс ориентирования может затянуться и на остальные интервалы цикла не останется времени. В таких случаях необходимо ускорить процесс ориентирования, что достигается дополнительной вибрацией, встряхиванием, воздействием пружинных подбрасывателей, поддувом воздуха и другими приемами. В дисковом БЗУ с карманами (см. рис. 1) для этих целей установлена подпружиненная кнопка 10»

Расчет процесса выдачи. Правильно спроектированный узел выдачи ПО должен обеспечить беспрепятственное непрерывное их движение из захватных органов в лоток-магазин с заданной производительностью. Недостаточная скорость движения ПО из захватных органов в приемник часто ограничивает производительность БЗУ. Процессы выдачи ПО из захватных органов вследствие большого разнообразия конструкций весьма различны.

На рис. 25, а представлена схема выдачи ПО из дискового БЗУ с хор-

Рис. 26. Расчетная схема выдачи ПО ив барабанно-лопастного БЗУ

дальними крючками. Крючки /, укрепленные в кольце 2^ вращающемся с угловой скоростью ®, захватывают предметы обработки из бункера 5, ориентируют их в процессе захвата и передают по направляющей дорожке 5 в неподвижный поток 4. Захватывающие крючки расположены по кордам под углом у к радиусам.

Таким образом, данное БЗУ характеризуется выдачей ПО в приемник под действием сил тяжести и инерции, по непрерывной плоской криволинейной траектории и с выдачей ПО внутрь элемента, приводящего в движение захватные органы. ПО, захваченные крючками, в процессе вращения барабана должны на пути от угла а$ до угла аа передвинуться под действием сил тяжести из положения Яо в положение И1, т. е. сойти с крючка и упасть в лоток.

Очевидно, процесс выдачи будет происходить нормально лишь в том случае, если время t движения ПО из положения Яо в положение Я^ будет меньше времени Г движения крючка из положения, определяемого углом Of, в положение аа, т. е. t <.t'.

Угол at должен быть не меньше угла трения, при котором начинается относительное движение ПО по крючку. Угол аа выбирают исходя из необходимости рационального размещения лотка. В данном случае выдача ПО должна закончиться при верти

кальном положении крючка или практически несколько раньше;

а, (10 ф 40°).

Таким образом, при проектировании подобного БЗУ необходимо подобрать угловую скорость, обеспечивающую выполнение приведенного условия. Кроме того, необходимо определить и форму входной части лотка, чтобы не происходило застреваний и торможения ПО.

Крючки в БЗУ могут иметь и другое конструктивное оформление (рис. 25, б). Захватывающие крючки 2, расположенные под углом »85° к радиальным ведущим стержням и вращающиеся с угловой скоростью ®, захватывают ПО из бункера I, ориентируют их в процессе захвата и по направляющей 8 передают в лоток 4. Таким образом, данное БЗУ относится к группе с выдачей ПО под действием сил тяжести и инерции с плоской непрерывнокриволинейной траекторией движения и с выдачей ПО в пространство вне захватных органов, ПО, захваченный крючком в процессе вращения, должен на участке угла аа — «1 передвинуться под действием силы тяжести из положения Яо в положение Иь т. е. сняться' с крючка и упасть в лоток.

В секторном БЗУ (рис. 25, в) сектор 1, качающийся с переменной угловой скоростью о, захватывает своей поверхностью ПО из бункера 2 и передает их в неподвижный лоток 5. В процессе качания сектора на участке угла качания аа — at захваченный ПО должен под действием силы тяжести передвинуться из положения Яо в положение Я1, т. е. с захватного органа перейти в лоток.

Аналогично можно рассмотреть процесс выдачи скользящих (рис. 25, г) или катящихся ПО (рис. 25, 0) из карманов и лопастей.

Расчет выдачи ПО из захватных органов в лоток-магазин необходим как для проектирования циклограммы (моментов начала и конца процесса выдачи), так и компоновки и конструирования БЗУ (формы и места установки лотка — магазина для приема ПО).

В качестве примера рассмотрим процесс выдачи ПО из барабанно-лопаст-

ного БЗУ (рис. 26). ПО массой т, находящийся на лопасти длиной I, вращается с барабаном с постоянной угловой скоростью ©. Плоскость лопасти составляет с линией О А угол, равный у* В начальный момент ПО лежит на расстоянии а от начала лопасти Д. Величина а зависит от длины ПО, толщины его 2г, радиуса барабана R и угла наклона лопасти у. В произвольном положении лопасти, определяемой углом а, ПО на лопасти находится также в произвольном положении, определяемом текущей координатой а+ х. Барабан с лопастями вращается, и на ПО действуют сила тяжести F = mg, сила инерции при относительном движении Fr = mi, центробежная сила инерции Рц = = ma^z, кориолисова сила инерции FR = 2тмх, нормальная сила реакции N и сила трения FTp; здесь х и Я — скорость и ускорение ПО при относительном движении.

После составления уравнений движения ПО и необходимых преобразований получим дифференциальное уравнение движения ПО по лопасти Л — 2р©£ — ю8х — g sin a — — pg cos a — ©8 (a +

+ p/? sin у — R cos у + p8).(17)

Коэффициент трения p определится из уравнения (17) при ю = О, х = О, £ ~ 0, х ~ О и a = a0, что соответствует положению покоя, т. е.

0 = g sin oto — pg cos Oq

и Po = tg ot0.

Коэффициент трения покоя может быть определен для каждого частного случая экспериментальным путем по статическому углу трения покоя а0.

Если же лопасти вращаются с угловой скоростью ©, то вследствие наличия динамических сил ПО начнет скользить с лопасти при угле ее наклона а^. Этот угол больше статического угла трения покоя а0. Назовем угол «1 динамическим углом трения покоя. Для его определения положим в уравнении (17) х = 0, х — 0 f = 0, а св 5^ 0. Тогда

0 ~ g sin ax — р0 g cos о^ —

— ф8 (а + р0 R sin у — R cos у + pg).

Решая это уравнение относительно aj, получим

tg «1 = —_51 +

-\Г—А*1 —в*

+ V А —В1А' — ВА’

где

л1 .

где А =—;

1*о

to8

д = —(a + ^sinv-/?tosY + ^).

Pog

Экспериментальные исследования показывают, что коэффициент трения скольжения р не равен коэффициенту трения покоя р0. В общем случае он может быть и больше, и меньше р0. Для задач автоматической загрузки на основе экспериментальных исследований можно принять р = О,7ро.

Уравнение (17) после подстановки значения динамического угла трения примет вид

Я — 2р<ох — ©8х = g sin (aj +

+ ©0 — pg cos (af + ©0 +

+ ©8 (a + p/? sin Y —*

— /?cosy+p8).(18)

Уравнение (18) является линейным дифференциальным уравнением второго порядка. Решение этого уравнения будет иметь вид

я = С^1®* + С^*®* + *1 +

+ А2 sin («! + ©0 + А3 cos (ax + Ф0, (19) &2^i + №2^2 4“ А3) sln ai +

+ (Мз — ^2) cos «1.

—- Mi — (Ма + А3) sin ax ++ (Ms — ^2) COS O^

*i = p + W + i; л, = р-Гр+1;

Ai = — (а + р/? sin y — R cos у + p8);

Рис. 27. Расчищая схема падения ПО после схода с лопасти:

1 —* лопасть; 2 траектория пути

ная точка этого интервала может быть получена в том случае, если из уравнения (18) определить значение /, соответствующее моменту схода ПО с лопасти, т. е. когда х — I — а. Решить уравнение (18) относительно I можно численными методами, используя для этих целей ЭВМ.

Для решения вопросов, связанных с компоновкой БЗУ и конструкцией устройства для передачи ПО в лоток- магазин, необходимо рассчитать движение ПО после схода его с лопасти. Для нахождения координат точки схода ПО с лопасти можно пользоваться следующими равенствами (при условии, что оси координат проходят через центр барабана) (рис. 27):

«о = 2 cos (ах + ©f + Р)«

Уо = 2 sin (ах + о/ + Р), о . R sin у + т где Р = arctg ——!;

r & R cos у — а — х

R sin у + г В =г—я•

sin р

Относительная скорость движения ПО в точке схода с лопасти определится как первая производная из уравнения (18):

оотн = М^е61®* + h^C^1®1 +

+ (0^2 COS («1+ ®0 — ©^д Sin (^+©0*

Относительную скорость желательно разложить вдоль осей и и у*

o2TH = oOTKCOS (ах + ю/);

Оотн=0отн sin (ai + (Dx).

ПО участвует и в переносном движении — вращении вместе с бункером и лопастью. Скорость ПО в переносном движении ипер = ©z. После необходимых преобразований получим полные значения составляющих скорости ПО:

уй = »отн cos (ах + ©/) +

4- «неР cos [90° — р + (ах + о/)]?

иу = «°тн sin (ах + ©/) +

+ vneP sin [90° — Р — («1 + ©/)J-

После схода с лопасти ПО движется в воздухе под действием начальной скорости (составляющие уи и у») и ускорения свободного падения. Падение ПО может быть описано системой уравнений:

пр Uj = — ue + v„t; gj = ge — vet—S_.

Исключая / и преобразуя эту систему, получим уравнение параболы, по которой падает ПО:

81 = ai“Hblul + cV

уу g о

Расчеты по приведенной методике можно быстро выполнить с помощью ЭВМ, составив программу в соответствии со структурной схемой расчета (рис. 28). В итоге будут получены величины aj и а2, характеризующие начало и конец процесса выдачи из захватных органов, «0 и у0 — координаты точки, в которой ПО покидает захватный орган, и а^ Ь^ с± — коэффициенты параболы — траектории движения. Если приемную часть лотка выполнить в точном соответствии с параболой, по которой падает ПО, то процесс выдачи будет наиболее производительным.

Подобные расчеты позволяют получить наиболее достоверные результаты при проектировании БЗУ. Использование ЭВМ для ускорения таких расчетов открывает новые возможности

и перспективы в деле создания новый типов БЗУ.

Расчет и проектирование бункера. Бункер как конструктивный элемент БЗУ выполняет три основных функции: первая — обеспечение запаса ПО в количестве, необходимом для непрерывной работы БЗУ в течение заданного промежутка времени без пополнения (обычно для мелких ПО это время задается от 10 мин до 1 ч), вторая — обеспечение движения ПО в направлении к захватным органам в количестве, обеспечивающем заданную производительность и третья — обеспечение подготовки ПО к захвату.

Рабочий объем бункера (в м3) вычисляют исходя из его геометрической формы по формуле

Ио = 4" V°nKTo*

где Уо — объем одного ПО по внешнему контуру, м3; Пд — действительная производительность БЗУ, шт/мин; То — время, в течение которого БЗУ должно работать без досыпки, мин; е' — коэффициент заполнения объема, меньший единицы.

Величины Уо> Пд и То должны быть заданы. Коэффициент s' определяют экспериментально. Для этого берут емкость с известным объемом Уг и заполняют ее полностью исследуемыми ПО. Затем подсчитывают число А ПО, поместившихся в емкость. Тогда

Чем длиннее ПО или чем сложнее их форма, тем меньше будет коэффициент заполнения. Например, для цилиндрических ПО длиной / = 104- 25 мм и диаметром d = 84-12 мм при различных соотношениях длины к диаметру экспериментально было получено:

l\d 1,00 1,40 1,60 3,00

s' 0,730,65 0,60 0,57

Для ПО цилиндрической формы с конической частью при I : d — 3 в' = = 0,47.

Рациональным рабочим объемом бункера следует считать тот объем, в ко

тором осуществляется заданное движение ПО из бункера к захватным органам, их нормальный захват, отсутствуют своды и мертвые зоны.

Объем ПО, засыпанных в бункер, можно определить как объем геометрического тела, имеющего форму ци-

// ,* к I,’ к2; Aj j h^; h2; Cj■ C2

Рис. 28. Структурная схема расчета процесса выдачи ПО из БЗУ

Рис. 29. Схема для определения объема ПО в наклонном цилиндрическом бункереРис. 29. Схема для определения объема ПО в наклонном цилиндрическом бункерелиндрической подковы (рис. 29), по формуле

Рис. 29. Схема для определения объема ПО в наклонном цилиндрическом бункере

Рис. 29. Схема для определения объема ПО в наклонном цилиндрическом бункере

~ W (“” (Зг° ~

+ Згп (6п — гп) Фп 180° ) ’

где hn — наибольшая высота подковы, измеренная по перпендикуляру к основанию; гп — радиус угла окружности основания подковы; ап — половина длины прямой стороны подковы; 6П — длина перпендикуляра, восстановленного из середины прямой стороны подковы до пересечения с окружностью; фп — половина центрального угла подковы.

В частном случае, если ПО засыпаны до середины диска, т. е. ап = = Ьп = гп, то объем, занимаемый ПО,

V = —гЧ

Г П 3 'п“п•

Если необходимо увеличить объем бункера, то его конструкцию можно изменить несколькими способами. Первый способ — увеличить радиус захватных органов, в связи с чем увеличится и основание подковы, а значит, и объем бункера. Но этот способ не всегда удобен, так как с увеличением радиуса захватных органов увеличиваются все размеры Б ЗУ и расход мощности. Второй способ — изменить форму бункера за счет удлинения его передней части (рис. 30, а). Угол наклона стенки удлиненной части ус можно брать меньше угла наклона ос-

а)а)

а)

а)

Рис. 30. Удлиненная форма бункера (а) и бункера с предбункером (б) новной части, тан кан удлиненная часть выполняет функции хранилища ПО и в меньшей степени функции БЗУ. Угол наклона стенки удлиненной части достаточно взять равным или на несколько градусов больше угла трения. Третий способ — надстроить к основному бункеру дополнительный бункер, так называемый предбункер (рис. 30, б).

На рис. 30, б показана схема пред- бункера к дисковому БЗУ, на рис. 31 — к хордально-крючковому БЗУ, на рис. 32 — к барабанному БЗУ. Чтобы можно было регулировать число подаваемых ПО, в выходной части предбункер а обычно устанавливают заслонки для ручного регулирования. Соотношение линейных размеров предбункер а выбирают таким, чтобы исключить образование сводов.

Расчет мощности привода БЗУ. Мощность (в кВт) электродвигателя привода вращающихся захватных органов БЗУ рассчитывают по известной формуле

МКрП&п

““Гбоб^’

где Af кР — необходимый крутящий момент, Н-см; п — частота вращения захватных органов, мин"1; кп — коэф-

Рис. 31. Схема дискового БЗУ с хордальными крючками и с предбункером

Рис. 32. Схема барабанно-лопастного БЗУ с пред- бункеромРис. 32. Схема барабанно-лопастного БЗУ с пред- бункеромфициент возможной перегрузки (до 2); Чмех ” КПД привода.

Рис. 32. Схема барабанно-лопастного БЗУ с пред- бункером

Рис. 32. Схема барабанно-лопастного БЗУ с пред- бункером

Для крючковых БЗУ (рис. 33)

^кр! = P*FR + FR sin Р,

где F — сила тяжести ПО в объеме сегмента, Н; и — коэффициент трения скольжения ПО о стенки бункера; R — радиус окружности траектории движения крючков, см; Р — угол естественного откоса.

Силу тяжести ПО в объеме сегмента приближенно можно подсчитать по формуле

где Fi — сила тяжести одного ПО, Н; ^1,13-j-)2 =^ — число ПО в сегменте высотой 2^/3 (см. рис. 33); d — диаметр ПО.

Для дисковых БЗУ (рис. 34) величина крутящего момента

Мкр 2 = pFR sin ад + Ffx sin ад, гдеад — угол наклона диска БЗУ к горизонту; ft — плечо приложения си-

лы, А = -г- mR cos 45° « 0,4/?, lb

откуда

^кр2 ~ RFf sin осд (р — 0,4).

Сила тяжести ПО

где в' — коэффициент заполнения; Уо — объем одного ПО.

Расчет амортизаторов-вибраторов

(рис. 35). Звездочка является приводом. К ступице прикреплены захватные органы.

При перегрузке зуб звездочки / своим скосом отожмет сухарь 2, сухарь в свою очередь, сожмет пружину 5 и ведомая часть — ступица с захватными органами не будет находиться под воздействием ведущего звена — звездочки до тех пор, пока к сухарю не подойдет следующий зуб. Изменяя положение пробки 4, можно регулировать силу сжатия пружины.

Амортизатор данной конструкции выполняет роль не только предохранителя, но и вибратора. При вращении ведущего звена — звездочки 1 против часовой стрелки ведомая часть с захватными органами также вращается против часовой стрелки. При наличии большого сопротивления ведомая часть останавливается, сухарь отжимается зубом звездочки, зуб звездочки проходит сухарь, сухарь под воздействием сильно сжатой пружины скользит по

Рис. 33. Схема расположения массы ПО в дисковом БЗУ с крючками в процессе вращения захватных органов

Рис. 34. Схема расположения массы ПО в бункере дискового БЗУ обратной стороне зуба звездочки (по спине) и «отдает» захватные органы в обратную сторону, т. е. по часовой стрелке. При такой вибрации случайные застревания ликвидируются автоматически.

Если ведущая часть передает крутящий момент, равный Мкр> и если амортизатор должен сработать при величине крутящего момента, равного 2Мкр, где 2 — коэффициент возможной перегрузки, если диаметр звездочки D3B и число зубьев на звездочке равно двум, то окружная сила

2^кр окр “*

При угле скоса сухаря, равном 45°, эта же сила будет расчетной и для пружины сухаря.

Если угол скоса сухаря будет ас, то

Рис. 35. Амортизатор-вибратор с цилиндрическими винтовыми пружинами

Рис. 36. Амортизатор-вибратор с плоской пружиной

^пруж-^окр

Пружину рассчитывают по известным формулам сопротивления материалов и деталей машин.

В другой конструкции амортизатора (рис. 36) расчет плоской пружины произведем как расчет рессоры, спроектированной в виде бруса равного сопротивления. Величина крутящего момента, при котором должен сработать амортизатор, равна удвоенному нормальному крутящему моменту (см. выше расчет мощности).

Сила, действующая на одну ветвь пружины при угле сухаря ас = 45°, 2Л4Кр

Еокп = —п , а прогиб рессоры при силе, равной Гпруж, должен равняться высоте зуба звездочки: ,_ З^р _ ^р[оиэ]

'пр 2£/пр hpE ’

где /Пр — длина рессоры; foB3J — до- пускаемое напряжение на изгиб; Е — модуль упругости первого рода; йр — толщина одного листа рессоры:

к _. ^ПР 1аиз]

Напряжение в листах можно определить по формуле б^окр^пр аизи’

”^np8p

где &л — число листов? 6пр — ширина Мр

листа, здесь —= ф; ф — момент о

сопротивления изгибу одного листа.

Рассмотрим еще одну конструкцию амортизатора, получившего наибольшее распространение в дисковых БЗУ (рис. 37). На приводном валу 1 на шпонке посажена звездочка 2 с зубьями. На диске 3, несущем захватные органы, прикреплены две собачки 5 рычажного типа, которые своими зубьями сцепляются со звездочками. Собачки прижимаются с помощью пружин 4.

При перегрузке зуб звездочки (которая является ведущим звеном) своим скосом отожмет зуб собачки, выйдет из зацепления с ним, благодаря чему диск с захватными органами (который является ведомым звеном) остановится и будет оставаться в этом состоянии до тех пор, пока к зубу собачки не подойдет следующий зуб звездочки. Поджатием пружины 4 можно регулировать силу давления на рычаг собачки.

Амортизатор данной конструкции играет роль не только предохранителя, но и вибратора. При вращении ведущей звездочки 2 против часовой стрелки ведомая часть — диск 3 также вращается против часовой стрелки. При наличии перегрузки ведомая часть прекращает вращение — останавливается, зуб собачки отжимается зубом звездочки, зуб звездочки проходит под зубом собачки, последний под действием сильно сжатой пружины скользит по обратной стороне зуба звездочки (по «спинке») и отдает диск с захватными органами в обратную сторону, т. е. по часовой стрелке. Таким образом, при остановке диск подвергается вибрации, благодаря чему случайные застревания ликвидируются автоматически.

Если для нормальной работы ведомой части требуется величина крутящего момента, равная AfKp, то обычно ставится условие, чтобы амортизатор срабатывал при величине крутящего момента, равной 2Л1кр, где 2 — коэффициент возможной перегрузки.

Если одновременно работают две собачки, то можно записать уравнение равновесия в виде

2Л4 кр = F окр^зв или

2Л1вр = fp"tg^7*

Рис. 37. Расчетная схема амортизатора-вибратора с подпружиненными рычагами

где Fp — сила, действующая на рычаг собачки; ас — угол зуба звездочки; ^зв — диаметр звездочки.

Необходимая сила поджатия пружины

2Л1кр/1

Практически угол зуба ас обычно принимают равным 45°, тогда tg 45° = = 1 и

2AfKpZi

Так как изготовить пружину с требуемыми характеристиками достаточно трудно и, кроме того, сам расчет носит ориентировочный характер, то в БЗУ необходимо предусматривать регулировку поджатия пружины.

Число зубьев ведущей звездочки также имеет немаловажное значение, ибо если число зубьев будет очень велико, то частота срабатывания амортизатора-вибратора будет большой, времени на «отдачу» захватных органов будет мало и застрявший ПО может не успеть изменить свое неправильное положение. Малое же число зубьев приведет к большим потерям времени от момента срабатывания амортизатора-вибратора до следующего взаимодействия рычагов и звездочки, что вызовет снижение производительности.

7ВИБРАЦИОННЫЕ ЗАГРУЗОЧНЫЕ

ГЛАВА / •УСТРОЙСТВА (ВЗУ)

КЛАССИФИКАЦИЯ И СТРУКТУРА ВЗУ

Вибрационные загрузочные устройства находят широкое применение в машиностроительной, приборостроительной, радиотехнической, горнорудной, химической, пищевой, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности.

В основном в промышленности применяют ВЗУ, в которых ПО перемещаются по лотку и, пр’оходя мимо различного рода путевых операторов (вырезы, выступы и т. д.), получают определенную ориентацию. Установки такого типа применяют для подачи ПО на рабочие позиции металлорежущих станков, прессов, сборочных агрегатов, для подачи ПО к рабочему месту при ручной сборке, наполнения кассет, сортировки и упаковки готовых изделий.

ВЗУ с электромагнитным приводом можно разделить на две группы: бункерные ВЗУ со спиральным лотком и бункерные ВЗУ с прямолинейным лотком. Обе группы имеют различное конструктивное исполнение привода и бункера. Бункерные ВЗУ со спиральным лотком по конструктивному исполнению электромагнитного привода можно разделить на синхронные и раздельные.

По конструктивному исполнению бункера ВЗУ со спиральным лотком различают: с цилиндрическим бункером; с коническим бункером (прямой или обратный конус); с комбинированным бункером (цилиндрическим и коническим).

Как цилиндрические, так и конические бункера могут быть: однозаход- ные, многозаходные, многоручьевые и одноручьевые.

Скорость движения ПО по дорожке ВЗУ регулируют изменением:

величины напряжения, питающего катушки электромагнитов с помощью автотрансформатора;

силы тока в катушке электромагнита благодаря последовательно включенному реостату;

тягового усилия электромагнита за счет регулирования воздушного зазора между якорем и статором;

магнитного потока;

фазового угла.

Резонансная настройка ВЗУ осуществляется изменением:

момента инерции поперечного сечения рессор (при синхронном и раздельном электромагнитном приводе);

рабочей длины (при синхронном и раздельном электромагнитном приводе);

массы или момента инерции системы (при синхронном и раздельном электромагнитном приводе);

числа рабочих витков пружины (при раздельном электромагнитном приводе).

По типу рессор ВЗУ различают: с одно- и многослойными плоскими рессорами (при синхронном и раздельном электромагнитном приводе); с круглыми пружинными цилиндрическими рессорами (при синхронном и раздельном электромагнитном приводе); с цилиндрическими многовитковыми рессорами (при раздельном электромагнитном приводе).

Наиболее часто встречающиеся упругие системы представлены в табл. 1.

Упругая система в виде круглого или прямоугольного стержня. Один конец стержня жестко закреплен в основании под некоторым углом к последнему. На другом конце стержня расположен рабочий орган — бункер- лоток (РО). Рабочей длиной упругого элемента, определяющей его жесткость, является расстояние между нижней и верхней заделками. Изменяя рабочую длину упругого элемента.

1. Схемы упругих систем для ВЗУ

Упругая система

Принципиальная схема

Параметрдля регули-рованияжесткости

Область применения

1

На наклонных пружинах в виде стержней

Синхронный не раздельный привод

Классификация и структура ВЗУ

2

На стержневых пружинах со свободной заделкой концов

На стержневых пружинах с жесткой заделкой концов

L

Привод вертикаль- ных колебаний

L, »а. д

№ системы

Упругая система

Принципиальная схема

Параметр для регулирования жесткости

Область применения

4

На стержневых пружинах с затяжкой концов

рТ1^।Р

77тГф7777

Ш£^I /^

р»

Привод вертикальных колебаний

5

На витых пружинах

|<ЛЛЛЛМро клллллэ| ^ |*х* рнт

Р нт

Привод горизонтальных крутильных колебаний

6

На витых пружинах с пробками

Рнт» ^р

Привод горизонтальных колебаний

7

На витых пружинах сжатия

l^iwwwlw tx/ww^ х 1 Рнт

Р нт

Привод горизонтальных и вертикальных колебаний

Вибрационные загрузочные устройства

№ системы

Упругая система

Принципиальная схема

Параметр для регулирования жесткости

Область применения

8

На витых пружинах с компенсационной пружиной

^///7?| ^7 7^77 2"^ ^рнт

R

Привод крутильных колебаний

9

На витых конических пружинах

^ЛШ/\4^Пл/УУИ/У\|

рнт

Р нт

Привод горизонтальных и вертикальных колебаний

10

На витых пружинах с переменным шагом

Ima/wM^^

*V4 1^ И— х ^ Рнт

р

Классификация и структура ВЗУ

№системы

Упругая система

Принципиальная схема

Параметрдля регули-рованияжесткости

Область применения

II

На торсионе

ФР

^Л>Л?г

Измене-нием L

Привод крутильных колебаний

12

На двух парах витых вертикальных пружин сжатия

13

На двух парах витых горизонтальных пружин сжатия

Привод горизонтальных и вертикальных колебаний

14

На четырех парах витых вертикальных и горизонтальных пружин сжатия

Вибрационные загрузочные устройства

можно наменять его жесткость и тем самым осуществлять настройку ВЗУ на заданный режим. Колебания рабочего органа при такой упругой системе будут происходить в плоскости, перпендикулярной продольной оси упругого стержня, которая расположена под некоторым углом к горизонту.

Описанная упругая система характерна для ВЗУ с нераздельным (синхронным) приводом. Фазовый сдвиг между вертикальными и горизонтальными колебаниями равен нулю, а траектория движения рабочего органа — прямолинейна.

Упругая система в виде двух стержней круглого или какого-либо другого сечения со свободной заделкой и предварительным поджатием у. Регулировка жесткости осуществляется перемещением крайних опор, в результате чего изменяется рабочая длина упругого элемента. Колебания происходят в плоскости, перпендикулярной продольной оси стержня. Данную упругую систему применяют в трехкомпонентных приводах для возбуждения вертикальных колебаний.

Упругая система в виде двух стержней круглого или прямоугольного сечения с жесткой заделкой. Регулировка жесткости может осуществляться перемещением а крайних опор, а также изменением силы Р зажима упругого элемента в опорах. В остальном данная упругая система аналогична предыдущей.

Упругая система в виде двух стержней круглого или прямоугольного поперечного сечения, свободно расположенная на трех опорах. Свободные концы стержня имеют возможность поджатия вплоть до жесткого их защемления Р. Помимо описанных выше способов регулировки жесткости, в данной упругой системе возможно изменение жесткости в широких пределах путем поджатия свободных концов упругого элемента. Назначение этой упругой системы аналогично описанной выше.

Упругая система в виде двух цилиндрических витых пружин растяжения. Незначительная регулировка жесткости возможна за счет натяжения Рнт пружин. Колебания рабочего

органа происходят вдоль продольной оси пружины.

Упругая система в виде двух цилиндрических витых пружин растяжения. Для регулировки жесткости в данной упругой системе предусмотрены ввинчивающиеся пробки Пр. При ввинчивании пробок происходит уменьшение числа рабочих витков, что приводит к увеличению продольной жесткости пружины. Колебания рабочего органа происходят в направлении продольной оси пружины.

Упругая система в виде двух цилиндрических витых пружин сжатия или растяжения. Колебания рабочего органа могут происходить как в направлении продольной оси пружины, так и в направлении поперечной оси. В данной системе регулируется поперечная жесткость путем изменения поджатия пружины. Если в качестве заделки пружины применяют ввинчивающиеся пробки, то возможна регулировка и продольной жесткости.

Упругая система в виде трех цилиндрических витых пружин. Назначение третьей пружины 3 — компенсировать реакцию опор вала, на котором расположен рабочий орган, вызываемую упругими элементами 1 и 2. При этом изменяется сила трения в опорах, что приводит к изменению фазы колебаний вследствие изменения коэффициента затухания системы.

Упругая система, аналогичная системам пп. 5—8, в которой в качестве упругих элементов используют конические витые пружины круглого или какого-либо иного сечения. Продольная жесткость таких пружин регулируется путем изменения величины поджатия. Нелинейный характер пружины существенно влияет на колебательный процесс.

Аналогичную роль выполняют нелинейные элементы в виде витой цилиндрической пружины с переменным шагом навивки. При поджатии такой пружины часть витков с малым шагом приходит в соприкосновение друг с другом и тем самым исключается из работы. Общее число витков уменьшается, что приводит к увеличению жесткости. Системы, в которых используются данные упругие элементы, являются нелинейными.

Упругая система в виде тор- сиона. Предназначена для создания крутильных колебаний в плоскости, перпендикулярной продольной оси торсиона. Жесткость упругого элемента регулируется путем изменения расстояния между опорами.

Упругая система в виде двух пар витых, вертикально расположенных пружин сжатия и одновременно участвующая в колебаниях в вертикальной и горизонтальной плоскостях рабочего органа*

Упругая система аналогична предыдущей упругой системе, но с горизонтальным расположением.

Упругая система, комбинированная из двух предшествующих упругих систем.

Система 1 (см. табл. 1) позволяет совершать колебания одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, но колебания эти имеют между собой жесткую связь, что не позволяет использовать с данной упругой системой трехкомпонентное возбуждение колебаний. От этого недостатка свободны упругие системы 5, 6, 7, 9, 10, 12, 13, 14. В вибраторах с такими упругими системами можно использовать привод с раздельным возбуждением колебаний. При возбуждении колебаний в плоскости продольной оси упругих элементов (кан правило, это бывают колебания в горизонтальной плоскости) одновременно появляется и поперечная (вертикальная) составляющая колебаний. Это объясняется тем, что под действием массы рабочего органа происходит отклонение продольной оси пружины на некоторый угол относительно линии действия возмущающего усилия, которая расположена в горизонтальной плоскости. Под действием возмущающего усилия начинается колебательное движение рабочего органа, траектория которого будет определяться продольной осью упругих элементов. А так как последняя наклонена к горизонтальной плоскости, то в вертикальной плоскости появятся колебания. Вертикальные колебания будут происходить в фазе с горизонтальными. Для их компенсации необходимо соответствующим образом рассчитать и реализовать фазу и амплитуду воз

мущающего усилия привода вертикальных колебаний. Для получения расчетной фазы вертикальных колебаний необходима специальная аппаратура, позволяющая осуществлять плавный сдвиг фазы*

Упругие системы 2, 3, 4 (см. табл. 1) позволяют воспроизвести колебания в плоскости поперечной продольной оси упругих элементов. Это обусловливает их преимущественное применение в приводе вертикальных колебаний. Благодаря достаточно простому способу регулировки жесткости и высокой эксплуатационной надежности наибольшее распространение получила упругая система 2. Высокая надежность этой системы обусловлена тем, что в ней отсутствует жесткое защемление упругого элемента в опорах, что приводит к значительному уменьшению в них механических напряжений.

Обладая преимуществами, присущими упругой системе 2, упругая система 4 позволяет осуществить плавную регулировку жесткости упругих элементов в более широких пределах. Это обстоятельство особенно важно в трехкомпонентных виброприводах, где получение эллиптической траектории движения связано с плавным и в широких пределах изменением фазы колебаний.

В приводе горизонтальных колебаний используют упругие системы 5,

6, 7, 8, 9, 10, 11 (см. табл. 1).

Незначительная регулировка жесткости, которой обладает система 5, основанная на использовании некоторой нелинейности упругих элементов, не позволила этой схеме получить широкое распространение. Наибольшее распространение получила упругая система 6 и ее модернизация — система 8. Благодаря применению ввинчивающихся пробок стало возможным регулирование жесткости упругих элементов в широких пределах, что, кан уже указывалось, очень важно при трехкомпонентном возбуждении колебаний. Наличие компенсирующей пружины (система 8) позволяет разгрузить опоры вала и улучшить условия работы подшипников, не изменяя жесткости рабочих упругих элементов.

Упругие системы 9, 10 аналогичны системе 5, Использование в этих си-

стемах нелинейных упругих элементов (конические пружины с переменным шагом) целесообразны, однако их не- технологичность, которая особенно сказывается в условиях единичного и мелкосерийного производства (каким является в настоящее время производство приводов ВЗУ), не позволило им найти широкое распространение.

Торсионная упругая система 11 является линейной (при относительно малых амплитудах колебаний). Конструктивно она существенно отличается от всех описанных выше схем. Ее отличает сложность изготовления. Эта система предназначена только ” для создания крутильных (возвратно-поворотных) колебаний и не может быть использована при прямолинейных (возвратно-поступательных) колебаниях. Однако вследствие того, что эта схема очень удачно встраивается в конструкцию бункерного ВЗУ, она получила достаточно широкое распространение.

Упругие системы 12—14 применимы как в бункерных со спиральным лотком ВЗУ, так и в бункерных ВЗУ с прямолинейным лотком и являются относительно универсальными упругими системами по возможности регулирования их жесткости в широких пределах. Регулирование жесткости можно осуществлять путем поджатия витых пружин в осевом направлении, а также изменением радиуса их заделки. Эти упругие системы получили широкое применение в виброприводах с трехкомпонентным возбуждением (амплитуд в горизонтальной и вертикальной плоскостях и фазового угла между ними).

Таким образом, анализ различных упругих систем показал, что в трехкомпонентных электромагнитных приводах ВЗУ наиболее предпочтительными упругими системами являются следующие:

для привода вертикальных колебаний — упругие системы 2, 3, 4;

для привода горизонтальных колебаний — упругие системы 5, 6, 8, 9, Ю, 11;

для привода вертикальных и горизонтальных колебаний одновременно — упругие системы 12, 13, 14.

Основные типы приводов вибрационных транспортирующих и бункерных

ВЗУ приведены ниже.

Механический (эксцентриковый, кулачковый) привод — вибраторы преобразуют вращательное движение кулачка или эксцентрика в колебательное движение рабочего органа вибрационной машины.

Дебалансный (инерционный) привод — возмущающая сила для колебаний создается вследствие вращения одной или нескольких неуравновешенных масс.

Пневматический привод — возмущающая сила для колебаний создается вследствие возвратно- поступательного движения поршня или мембраны, связанных с рабочим органом вибрационной машины.

Гидравлический привод — возмущающая сила для колебаний создается поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение под воздействием напора жидкости, подаваемой попеременно с разных сторон поршня.

Электромагнитный привод — магнитный поток, возбуждаемый током в катушке магнита, воздействует на якорь с силой, пропор,- циональной величине магнитного зазора между якорем и статором.

При подаче в катушку электромагнита импульсов тока усилие на якоре магнита изменяется в соответствии с изменением тока от минимального до максимального значения и система приходит в колебательное движение.

Из всех рассмотренных конструкций приводов в ВЗУ, применяемых до настоящего времени, наибольшее распространение получил электромагнитный привод. По своему принципиальному устройству электромагнитные приводы являются наиболее совершенными.

В большинстве типов приводов происходит преобразование вращательного движения двигателя в возвратно- поступательное движение вибратора или возвратно-поступательного движения в возвратно-поступательное движение вибратора (пневматический, гидравлический приводы), для чего необходимы пневмо- или гидрокоммуникации с наличием большого числа элементов автоматики; в электромагнитных же приводах необходимое воз-

вратно-поступательное движение получается непосредственно без каких- либо промежуточных механизмов. Электромагнитный привод не имеет трущихся деталей, подвергаемых изнашиванию. Он допускает удобное регулирование производительности установки в широких пределах и вместе с тем режимов транспортирования деталей.

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся схемы электромагнитных вибраторов (ЭМВ), применяемых в приводах ВЗУ (табл. 2).

Схема 1. Наиболее простым является реактивный ЭМВ, состоящий из сердечника с обмоткой, подсоединенной к сети переменного тока, и якоря, укрепленного на рессорах. При достижении максимального значения тока как в положительный, так и в отрицательный полупериоды напряжения якорь притягивается к сердечнику, а при малых значениях тока отталкивается под действием упругих (восстанавливающих) сил упругих элементов. Вследствие этого число колебаний якоря вдвое больше частоты питающего тока. Так, при питании обмотки электромагнита от сети 50 Гц такие вибраторы обеспечивают 6000 колебаний в минуту. Регулируя величину тока в обмотке, можно управлять амплитудой колебаний ЭМВ.

Схема 2. ЭМВ с выпрямителем отличается от реактивного только наличием вентиля, включенного последовательно с обмоткой электромагнита (т. е. по однополу пер иодной схеме). Так как при такой схеме отрицательный полупериод тока срезается, то притяжение якоря к сердечнику происходит один раз в период, т. е. число колебаний якоря равно частоте сети. В сети с частотой 50 Гц такой вибратор обеспечивает 3000 колебаний в минуту. Амплитуда колебаний регулируется изменением величины тока в обмотке.

Схема 3. ЭМВ, в электрическую цепь которого включен регулятор частоты (РЧ) переменного тока. Этот тип в вибрационных загрузочных и транспортных устройствах применяют редко, так как необходимо иметь дорогостоящий и сравнительно сложный частото- регулятор. Возможна регулировка амплитуды колебаний с помощью авто

трансформатора или реостата.

Схема 4. ЭМВ, питаемый от источника постоянного тока. В электрическую цепь такого привода включен коллектор с двумя парами секторов — одна пара проводящая, другая — не проводящая электрический ток. При вращении коллектора от индивидуального электродвигателя происходит прерывание цепи электромагнита и в его обмотку поступают импульсы тока, частота следования которых в два раза выше числа оборотов коллектора. Варьируя скорость вращения коллектора, можно изменять частоту вынужденных колебаний якоря. Возможна регулировка амплитуды колебаний с помощью реостата.

Схема 5. ЭМВ, якорь которого жестко связан с контактами в цепи обмотки электромагнита, питаемой постоянным током. При движении якоря в направлении к сердечнику разрывается цепь питания обмотки электромагнита; якорь под действием восстанавливающей силы упругих элементов возвращается в исходное положение и замыкает электрическую цепь обмотки. В таком приводе частота вынужденных колебаний равна частоте собственных колебаний рабочего органа. Управление амплитудой колебаний — от реостата.

Схема 6. ЭМВ, катушка которого состоит из двух секций. Одна из секций питается от сети переменного тока, а другая предназначена для создания постоянного магнитного поля (катушка подмагничивания). Сложение переменного и постоянного магнитных потоков приводит к тому, что за период колебания напряжения результирующий магнитный поток один раз достигает максимального значения и один раз принимает нулевое значение. Частота вынужденных колебаний такого вибратора 50 Гц. Этот вибратор обладает высоким коэффициентом мощности (вплоть до cos ф = 1) в противоположность обычным вибраторам переменного тока, у которых cos (р = = 0,14-0,3. Амплитуда колебаний регулируется с помощью автотрансформатора. Частота колебаний не регулируется.

Схема 7. ЭМВ с постоянным магнитом, Он состоит ив Ш-образного сер-

2, Схемы электромагнитных вибраторов

Якпопор.

Эдектроокеиа

Принципиальная емема

Частотавыну-кденныиколеба-ний, Гц

1 С питанием от сети переменного тока

100

^ллаДалла^

С питанием от сети переменного тока соднополу- пер иодным выпрямлением

С питанием от сети переменного тока с применением регулятора частоты

АААА^

—Г

РЧ

~50Гц

10—100

Ww|/

С питанием от сети постоянного тока с прерывателем

to = var

10—100

5 То же

^WWAAAA^I

^AAAA/VW^

Продолжение табл. 2

№попор.

Электросхема

Принципиальная схема

Частотавыну-жденныхколеба-ний, Гц

77~50Гц~50ГцС питанием от сети переменного токаС питанием от сети переменного токаю—:оою—:оо

7

7

~50Гц

~50Гц

С питанием от сети переменного тока

С питанием от сети переменного тока

ю—:оо

ю—:оо

С двумя катушками: одна катушка питается от сети постоянного тока, другая — от сети переменного тока

С электромагнитом, на статоре которого расположена катушка, питаемая от сети переменного тока, а на якоре расположена катушка, питаемая постоянным током

С питанием от сети переменного тока; электромагнит работает по двухтактной схеме

10

То же

Продолжение табл. 2

№попор.

Электросхема

Принципиальная схема

Частотавыну-жденныхколеба-ний, Гц

11

С питанием от сети постоянного тока

10—100

12

То же

-0 = ^

10—100

1313С питанием от сети переменного тока; электромагнит работает по двухтактной схеме (на тиристорах)

13

13

С питанием от источника постоянного тока

Продолжение табл. 2

№попор.

Электросхема

Принципиальная ехена

Частотавыну-жденныхколеба-ний, Гц

15

С питанием Би-полярными импульсами

10—200

дечника с обмоткой переменного тока, подковообразного постоянного магнита и упругой системы. Сердечник крепится к рабочему органу вибрационной машины. Постоянный магнит и связанные с ним части являются реактивной массой. Вибратор устроен таким образом, что полюсы постоянного магнита помещены в воздушные зазоры электромагнита. При этом вследствие того, что полярность постоянного магнита всегда одна и та же, а полярность электромагнита меняется с частотой питающего тока, происходит периодическое взаимное притяжение и отталкивание магнитов. Сила притяжения полюсов по мере перемещения магнитов возрастает вследствие уменьшения воздушного зазора, а сила отталкивания уменьшается в результате его увеличения. Частота колебаний не регулируется. Возможна регулировка амплитуды колебаний с помощью автотрансформатора или реостата.

Схема 8. ЭМВ с использованием ферромеханического резонанса позволяет получить механические колебания якоря электромагнита и возможность управлять ими. Сущность этого явления заключается в следующем. Обнаружено, что автоколебания изменяемой частоты возникают в схемах, где последовательно с катушкой электромагнита переменного тока включается конденсатор, подобранный таким образом, что при некоторой

величине воздушного зазора возникает резонанс напряжений. Поскольку в обеих системах (электрической и механической) происходят колебательные процессы, нетрудно заметить, что при соответствующем подборе параметров системы может наступить явление сложного резонанса, названного ферромеханическим (феррорезонанс напряжений и механический резонанс). Если в системе, состоящей из электромагнита переменного тока и последовательно включенного с ним конденсатора, емкость последнего выбрать так, что при некоторой величине воздушного зазора наступает резонанс напряжений, то при определенном напряжении сети возникает колебательное движение якоря, причем частота его колебаний может быть отличной от частоты сети.

Емкость в цепи электромагнита находится под действием переменного напряжения. Процесс увеличения и уменьшения амплитудного значения энергии, накопляемой емкостью, происходит с частотой, отличной от частоты питающей сети. Собственная частота колебаний энергии зависит как от емкости, так и от ее соотношения с меняющейся индуктивностью, а также от собственной частоты колебаний механической системы. Это и обусловливает влияние включения емкости на изменение частоты колебаний якоря. При включении последовательно или параллельно с основными

элементами катушки с выдвижным сердечником можно менять код и частоту колебаний якоря, изменяя только положение сердечника.

Схема 9. Схема двухтактного ЭМВ является наиболее совершенной. Она позволяет сохранить симметричность тока, исключает возможность внесения искажений в питающую сеть и повышает мощность вибратора. Статор такого вибратора состоит ив двух электромагнитов, жестко укрепленных в корпусе питателя. Сердечник электромагнитов выполнен из Ш-образного железа, причем катушка каждого электромагнита охватывает средний стержень сердечника. Питание электромагнитов осуществляется от сети переменного тока по схеме с однополу- периодным выпрямлением, благодаря чему в один полу пер иод срабатывает первый, а в другой полупериод — второй электромагнит, которые попеременно притягивают и отпускают якорь, заставляя его колебаться с частотой, равной частоте переменного тока. Частота колебаний такого вибратора не регулируется. Амплитуда изменяется с помощью автотрансформатора или реостата.

Схема 10. Двухтактный ЭМВ, характерным отличием которого от предыдущего является то, что он предназначен для создания крутильных колебаний системы относительно ее центра.

Схема 11. ЭМВ, обмотка которого питается от сети постоянного тока. Сердечник электромагнита выполнен в виде П-образного магнитопровода, а якорь — вращающимся от какого- либо двигателя с регулируемой скоростью вращения. За один оборот якоря относительно сердечника электромагнита происходит двукратное замыкание и размыкание магнитного потока, т. е. за один оборот якоря происходит двукратное притяжение сердечника. Благодаря этому возбуждаются колебания рабочего органа с частотой в два раза больше частоты вращения якоря. Регулирование амплитуды колебания происходит путем изменения величины тока в обмотке электромагнита с помощью реостата. Бесконтактность и простота регулировки частоты вынужденных колебаний выгодно отличают эту схему

от выше описанных схем возбуждения колебаний с регулируемой частотой.

Схема 12. Двухтактный ЭМВ постоянного тока с вращающимся якорем, предназначенный для создания крутильных колебаний. П-образный сердечник с обмоткой укреплен на рабочем органе ВЗУ. Когда якорь движется в направлении к сердечнику, при взаимном притяжении сердечник начинает движение к якорю. Через определенный угол якорь начнет удаляться от сердечника, и силы электромагнитного притяжения вызовут смещение сердечника вслед за удаляющимся якорем. Амплитуда и частота колебаний регулируются.

Схема 13. Двухтактный ЭМВ, обмотка которого питается от сети переменного тока через управляемые выпрямители (тиристоры) 7\ и Т^. Преимуществом данного привода является легкость изменения амплитуды колебания рабочего органа и возможность создания схем автоматического управления вибратором.

Схема 14. Двухтактный ЭВМ, обмотка которого питается от сети постоянного тока через тиристоры. При изменении частоты напряжения управления тиристорами меняется частота вынужденных колебаний рабочего органа.

Схема 15. ЭМВ, обмотка которого питается биполярными прямоугольными импульсами, создаваемыми схемой на полностью управляемых вентилях.

Наиболее приемлемыми схемами с нерегулируемой частотой вынужденных колебаний являются схемы ЭМВ 2, 9, 10, 13. Это объясняется следующим:

частота вынужденных колебаний в этом случае 50 Гц, что выгодно для выбора жесткости упругих элементов колебательной системы и осуществления благоприятного режима вибротранспортирования и ориентации деталей;

частота вынужденных колебаний является постоянной и не зависит (см. схемы 5, 8) от степени загрузки бункера;

в этих ЭМВ не нужно предусматривать искрогасящих устройств;

при включении выпрямителя последовательно с нагрузкой для обес-

печения вынужденный колебаний 50 Гц отпадает необходимость (см. схемы 6, 7, 13) в преобразовательных устройствах или специальных источниках постоянного тока для осуществления подмагничивания постоянным током;

схемы ЭМВ 9, 10, 13 имеют в катушках электромагнитов постоянные составляющие тока, противоположные по знаку и друг друга взаимно уничтожающие;

электромагниты, работающие по схемам 9, 10, 13, позволяют иметь большую амплитуду колебаний.

Из ЭМВ с регулируемой частотой вынужденных колебаний отдают предпочтение схемам 11, 12, 14, 15 по следующим соображениям:

в схемах 11, 12, 14, 15 отсутствует дорогостоящий регулятор частоты (см. схему 3). Привод вращения якоря может быть самым разным (схемы 11, 12): электрическим, механическим, пневматическим и др. Он легко встраивается в машину или станок, обслуживаемый данным ВЗУ;

в приводах, выполненных по схемам 4, 5, необходимо иметь искрогасящие устройства. В связи с тем, что через электромагниты привода ВЗУ проходят сравнительно большие токи, разрушение контактов в таких приводах значительно снижает их надежность в эксплуатации;

схема 8 бесконтактная, однако она — автоколебательная, и это позволяет ее использовать с рабочими органами переменной массы, какими в большинстве случаев являются ВЗУ. Это объясняется тем, что по мере выгрузки ПО из ВЗУ изменяется величина начального зазора, на который настраивается система путем подбора соответствующей величины конденсатора. В результате происходит срыв автоколебаний. Кроме того, привод № 8 работает в режиме резонанса, который не является устойчивым. Все ВЗУ работают, как правило, с некоторой отстройкой от резонанса (в дорезонансной области).

БУНКЕРНЫЕ ВЗУ

В различных отраслях промышленности наибольшее распространение получили бункерные ВЗУ со спираль-

Рис. 1. ВЗУ с тремя вибраторами и плоскими пружинами

ным лотком, колебания захватно-ори- ентирующим дорожкам (лоткам) в которых передаются от рессор 5, наклоненных под некоторым углом к горизонту и приводимых в движение с помощью электромагнитов 8 (рис. 1). ВЗУ включают в себя основные конструктивные элементы: основание 1; электромагнитные приводы 2, 4, 5, 8—10; бункера 6, 7 и упругие элементы 3.

Принцип работы ВЗУ заключается в том, что сложное колебательное движение дорожки (лотка) передается расположенным на ней ПО в вертикальном и горизонтальном направлениях, в результате чего ПО перемещаются по дорожке с некоторой скоростью. Кроме того, в процессе движения по дорожке ПО ориентируются в заданное положение.

Наибольшая производительность ВЗУ пропорциональна величине средней линейной скорости движения ПО по дорожке. Максимальная скорость ПО достигается при режиме с подбрасыванием, если ускорение лотка больше ускорения силы тяжести. В результате нормальное давление ПО на дорожку становится меньше нуля.

Однако такой подход к оценке производительности ВЗУ односторонний, так как производительность будет зависеть от многих факторов, основными из которых являются качество и надежность ориентирования заготовок при

Рис. 3. ВЗУ с мембранно-гиперболоидной упругой системой:Рис. 3. ВЗУ с мембранно-гиперболоидной упругой системой:Рис. 2. ВЗУ с торсионной упругой подвескойРис. 2. ВЗУ с торсионной упругой подвеской1, 4 — фланцы; 2 — цапфы; 3 — пластины; 5 — бункер; 6 — торсион; 7 *— основание; 8 — мембрана; 9, 10 — электромагнитный привод; 11 — кожух1, 4 — фланцы; 2 — цапфы; 3 — пластины; 5 — бункер; 6 — торсион; 7 *— основание; 8 — мембрана; 9, 10 — электромагнитный привод; 11 — кожухРис. 4. ВЗУ с мембранно-торсионной упругой системой:/ __ бункер; 2 —• электромагнитный привод горизонтальных колебаний; 3 — стержневой торсион; 4 — круговой торсион; 5 — мембрана; 6 — электромагнитный привод вертикальных колебанийРис. 4. ВЗУ с мембранно-торсионной упругой системой:/ __ бункер; 2 —• электромагнитный привод горизонтальных колебаний; 3 — стержневой торсион; 4 — круговой торсион; 5 — мембрана; 6 — электромагнитный привод вертикальных колебаний

Рис. 3. ВЗУ с мембранно-гиперболоидной упругой системой:

Рис. 3. ВЗУ с мембранно-гиперболоидной упругой системой:

Рис. 2. ВЗУ с торсионной упругой подвеской

Рис. 2. ВЗУ с торсионной упругой подвеской

1, 4 — фланцы; 2 — цапфы; 3 — пластины; 5 — бункер; 6 — торсион; 7 *— основание; 8 — мембрана; 9, 10 — электромагнитный привод; 11 — кожух

1, 4 — фланцы; 2 — цапфы; 3 — пластины; 5 — бункер; 6 — торсион; 7 *— основание; 8 — мембрана; 9, 10 — электромагнитный привод; 11 — кожух

Рис. 4. ВЗУ с мембранно-торсионной упругой системой:

/ __ бункер; 2 —• электромагнитный привод горизонтальных колебаний; 3 — стержневой торсион; 4 — круговой торсион; 5 — мембрана; 6 — электромагнитный привод вертикальных колебаний

Рис. 4. ВЗУ с мембранно-торсионной упругой системой:

/ __ бункер; 2 —• электромагнитный привод горизонтальных колебаний; 3 — стержневой торсион; 4 — круговой торсион; 5 — мембрана; 6 — электромагнитный привод вертикальных колебаний

их непрерывном транспортировании по дорожке.

Двухкомпонентное синфазное возбуждение колебаний лотка (в вертикальной и горизонтальной плоскостях) позволяет достичь средней линейной скорости транспортирования ПО в безотрывном режиме не более 0,05 м/с, в режиме с подбрасыванием — до 0,3 м/с. t

Небольшое подбрасывание не нарушает устойчивости движения ПО и не сказывается на качестве их ориентирования. Однако оно может ухудшить условия ориентирования ПО, особенно если требуется произвести ориентирование по слабо выраженным ключам ориентации ПО.

Таким образом, ВЗУ с двухкомпонентными синфазными колебаниями имеют ограниченные возможности по скорости виброперемещения НО. Существенное увеличение скорости виброперемещения достигается в ВЗУ с трехкомпонентным возбуждением колебаний раздельным приводом (независимое возбуждение колебаний в вертикальном и горизонтальном направлениях и изменение фазового угла между ними).

Рис. 5. ВЗУ с раздельным электромагнитным приводом

861861

861

861

«иэдоЛлэХ GHHhoeXdJBS ониноиЬвадид

Рис. 6. Схема ВЗУ с совмещенной упругой системой в виде витых цилиндрических пружин

На рис. 2 представлена конструкция ВЗУ с раздельным приводом колебаний бункера 1 и основания 6 с торсионной упругой подвеской 5 — горизонтального электромагнитного привода 4 и с упругими элементами в виде пластин прямоугольного сечения 2 — вертикального электромагнитного привода колебаний 3.

На рис. 3 показана конструкция ВЗУ с мембранно-гиперболоидной 6, 8, а на рис. 4 с мембранно-торсионной 3, 5 упругими системами.

Отличительной особенностью конструкции ВЗУ с раздельным электромагнитным приводом (рис. 5) является применение в качестве упругих элементов вертикального привода четырех стержней 1 круглого или прямоугольного сечения. Длину упругих элементов можно изменять перестановкой опор 2; в горизонтальном приводе применены витые упругие элементы 3 с переменным числом витков. Бункер ВЗУ имеет неподвижное дно 4, замкнутое на основание 5. Для возбуждения колебаний в вертикальном направлении применена однотактная схема электромагнитного привода ЭМЗ, а в горизонтальном направлении применена двухтактная схема ЭМ1 и ЭМ2.

Вторая конструкция ВЗУ с раздельным приводом имеет (рис. 6) совме-

7 П/р И. А. Клувова

щенную упругую систему — две крестовины из четырех витых цилиндрических пружин /—8, регулирование жесткости которых проводится изменением степени поджатия или числа витков. Бункер ВЗУ I крепится к валу IV, колебания которому сообщают электромагниты ЭМ1—ЭМ5, установленные на основании III с амортизационными пружинами Р, 10.

Раздельный электромагнитный привод колебаний позволил достичь скорости виброперемещения ПО в безотрывном режиме до 0,3 м/с, а в режиме с отрывом ПО от поверхности лотка — до 1 м/с. Для высокоскоростного виброперемещения при раздельном возбуждении колебаний необходимо обеспечивать оптимальный фазовый угол колебаний и его стабилизацию, а также автоматическую подпитку ПО бункеров ВЗУ (применение предбункеров, накопителей, неподвижного дна бункера).

ЧАШИ ВЗУ

Функциональные элементы чаши и их взаимосвязь представлены на рис. 7.

Составляющие устройства и механизмы установлены в чаше последовательно, и действие их определяется технолограммой (рис. 8). В течение времени /ь что соответствует углу фх на круговой диаграмме ВЗУ, происходит концентрация ПО Го в зоне захвата. За время /2 -► Фг происходит разделение потока Го по каналам вибродорожки. За /3 ф8 происходит захват ПО на вибродорожку. На угле ф4 -► /4 поток Гх ПО систематизируется, т. е. становится однорядным и одноярусным в устойчивых различимых положениях. Ориентирование ПО происходит в зоне фб за время /б. Далее сориентированные ПО по мере необходимости на угле фв -> /б могут переориентироваться в заданное положение. ПО за /7 -* ф7 могут суммироваться в один Г42 или несколько потоков. На угле ф8 -► /8 ПО поступают в накопитель для обеспечения равномерного и бесперебойного поступления к устройству поштучной выдачи ПО Гб с действием в ф9 -► /9. Зона ф10 -* /10 характеризует резервное пространство для установки дополнительных

Выход ПОВыход ПОРис. 7. Структурная схема элементов чаши ВЗУРис. 7. Структурная схема элементов чаши ВЗУустройств, например счетчика, контрольного устройства, датчика скорости и т. д., для потока Гв сориентированных ПО.

Выход ПО

Выход ПО

Рис. 7. Структурная схема элементов чаши ВЗУ

Рис. 7. Структурная схема элементов чаши ВЗУ

На круговой технолограмме (рис. 8, а) показаны следующие слу- чаи: 1) 2 фг < 360°; 2) 2фг = 360°; 3) 2 Фг > 360°. Третий случай про- является, когда технологический цикл ПО в ВЗУ больше кинематического, определяемого размерами чаши и скоростью движения ПО.

Для первого и второго случаев достаточно одновитковой чаши, для третьего — многовитковой, причем число витков т вибродорожки определится как

т>^ Ф</360°.

Общее время технологического цикла ^т = ^1 + ^2 + ^в + ^а + ^б + ^в + + ^7 + ^8 + ^9»

Так как ПО выходят непрерывно, одна за другой, то технологические циклы накладываются друг на друга с временным сдвигом Тр (рис. 8, б). Теоретическая производительность выдаваемых деталей определится как Пт = 1/Тр. Значение Гр равно времени действия самого непроизводительного устройства в системе элементов чаши, т. е.

Гр = max Уь t2, ..., /9).

Отсюда путь повышения производительности ВЗУ состоит в отыскании лимитирующих по времени устройств их конструкторской оптимизации или в замене на более эффективные устройства.

Рис. 8. Технолограмма элементов чаши ВЗУРис. 8. Технолограмма элементов чаши ВЗУКонструктивно чаша состоит из обечайки, одной или нескольких, спиральной вибродорожки и конического дна. Обечайка и дно образуют бункер. На дне чаши устанавливаются устройства подготовки к захвату. Вибро-

Рис. 8. Технолограмма элементов чаши ВЗУ

Рис. 8. Технолограмма элементов чаши ВЗУ

а)а)дорожка служит основным носителем устройств и механизмов захвата ориентирования и выдачи.

а)

а)

Конструктивно чаши разделяют по нескольким признакам.

По исходной форме обечайки бункера — конические, цилиндрические, плоские круговые и комбинированные (рис. 9).

Конические чаши (рис. 9, а) имеют исполнение с ломаной, криволинейной, прямолинейной и ступенчатой образующими. Их применение обусловлено требованием изменения скорости по высоте чаши, созданием зазоров между ПО для лучшего количественного счета, съема схватом робота, ориентирования и т. д.

Чаши цилиндрической формы (рис. 9, б) используют как наиболее технологичные в изготовлении для автозагрузки любых ПО.

Плоские круговые чаши (рис. 9, в) применяют для накопления ПО, для ориентирования простейших деталей, например дисков, переориентирования, разделения или суммирования потоков деталей.

Комбинированные чаши (рис. 9, г) выполняют, как правило, многоцелевые действия. В них можно производить многономенклатурную загрузку; использовать одну полость чаши как бункер, другую — как место установки ориентирующего устройства, третью — как накопитель или сумматор и т. д.

По взаимосвязи обечайки, вибродорожки, дна — чаши с жесткой связью элементов (рис. 10, а), с неподвижной обечайкой (рис. 10, б),

с неподвижным дном (рис. 10, в) неподвижными дном и обечайкой (рис. 10, а), с неподвижной дорожкой (рис. 10, б), чаши с неподвижными дорожкой и обечайкой (рис. 10, а).

Наибольшее распространение получили чаши с жесткой связью элементов как наиболее простые в изготовлении и эксплуатации. С целью уменьшения мощности привода обечайку делают неподвижной, вибрация передается только легкой спиральной вибродорожке. Чашу с неподвижным дном используют для стабилизации режима вибротранспортирования, т. е. как элемент, воспринимающий переменную массу загружаемых деталей. Чаши с неподвижным лотком используют редко. Такие лотки обычно выполняют роль склизов или скатов.

Рис. 10. Схемы взаимосвязи элементов чаши

По количеству движущихся потоков ПО — однопоточные и многопоточные (рис. 11). Многопоточные чаши разделяются на многоканальные (рис. 11, а) и многозаходные (рис. 11, б). Многопоточные чаши используют для создания большой производительности ВЗУ, при многоканальной и многономенклатурной загрузке оборудования. Соотношение числа входных ивх и и выходных мвых потоков ПО в чаше имеет три вида (рис. 12).

Устройство чаши на рис. 12, а представляет собой чашу с разделителем потока, например, для многоканальной загрузки, на рис. 12, в — чаша-сумматор для питания высокопроизводительного оборудования. Рис. 12, б представляет собой схему однопоточной чаши.

По расположению спирали вибродорожки относительно обечайки: внутри (рис. 13, а), снаружи (рис. 13, б), в дне (рис. 13, в) и их всевозможные сочетания (рис. 13, а, д), причем с правой и левой резьбой. При сочетаниях возможна и комбинация резьб.

Преимущества наружной спирали (перед внутренней) — в удобстве установки и обслуживании имеющихся на ней устройств. Наличие дорожек с обеих сторон чаши используется при изменении направления движения потока ПО, при изменении скорости, при многономенклатурной загрузке, накоплении и т. д.

По характеру поля вибрации — с симметрией поля вдоль вибродорожки (рис. 14, а); с равномерно изменяемой асимметрией поля в горизонтальной плоскости (рис. 14, б); с равномерно изменяемой асимметрией в вертикальной плоскости (рис. 14, в); с равномерно изменяемой в горизонтальной и вертикальной плоскостях асимме.

Рис. 13. Схемы расположения вибродорожки на обечайке

трией (рис. асимметрией скости (рис.

14,в

14,

Рис. 14. Схемы чаш г); с неравномерной горизонтальной плод); с неравномерной

по полю вибрации

тикальной плоскостях (рис. 14, е, жу

асимметрией в горизонтальной

77Ш7Ж7/7Т7//

Рис. 15. Компоновки чаш

и

8)

Варианты (рис. 15, б—ос)

компоновок чаш применяют в тех слу-

6) е)6) е)Рис. 16. Конструкции чашРис. 16. Конструкции чаш

6) е)

6) е)

Рис. 16. Конструкции чаш

Рис. 16. Конструкции чаш

требуется создать неравномерное поле сил инерции с целью работы в оптимальном режиме захватных, ориентирующих, счетных, выдающих устройств,

По взаимному расположению на виброприводе — одночашечные (рис. 15, а); многоярусные (рис. 15, б) $ коаксиальные (рис. 15, в); аксиальные (рис. 15, г); комбинированные (рис. 15, д). Чаши между собой могут быть соединены общим потоком, не соединены, соединены частично,

Многоярусные чаши целесообразно использовать при многономенклатурной автозагрузке ПО с длиной ПО L ^ 30-10-9 м; при L< 30* 10“8 м наиболее практичны для таких целей коаксиально расположенные чаши. Если загружаемые ПО колеблются в большом диапазоне длин, то рекомендуется использовать сочетание многоярусных и коаксиальные чаш. При многоканальной или мнбгономенкла-

тур ной загрузке чаши на вибропроводе располагают аксиально.

Широко используемая цилиндрическая загрузочная чаша имеет множество вариантов исполнения. На рис, 16, а представлена чаша, у которой спиральные витки не связаны с обечайкой, а соединены с центральным штоком, что дает возможность свободного манипулирования над ПО по обе стороны вибродорожки, установки оптимального угла подъема дорожки за счет разделительных колец на штоке.

На рис. 16, б представлена четырех- ваходная чаша с кольцевым сумматором. На кольце после каждого выходного лотка чаши установлен пассивный ориентатор. Таким образом, в чаше происходит параллельное ориентирование четырех выходных потоков ПО с суммированием. Благодаря наклонному кольцу сумматора происходит снятие ярусности потока, а конический поддон возвращает ПО обратно в чашу.

На рис. 16, в представлена двух- заходная восьмиканальная чаша. Сориентированные в каждом канале ПО попадают в кольцевой сумматор, откуда ПО питают многопозиционное оборудование.

На рис. 16, е представлена чаша с широкозахватной дорожкой в цилиндрической чаше и спиральной, спускающейся вниз дорожкой на конусной чаше. Выступ буртика на конусе равен 0,9 толщины детали. Выдаваемые из цилиндрической чаши ПО попадают на коническую и заполняют в воне выдачи все дорожки. На каждой дорожке установлено ориентирующее устройство. Оставшиеся в требуемом положении ПО с первого витка конической чаши поступают на второй через вону выдачи, где происходит заполнение падающими ПО всех свободных мест. На выходе ориентатора второй дорожки число требуемых положений удваивается за счет ПО с первой и вновь поступивших из зоны выдачи. С каждым витком увеличивается диаметр конуса, увеличивается скорость потока ПО, стремительно растет и производительность.

На рис. 16, д представлена конструкция многозаходной цилиндрической чаши снаружи и однозаходной внутри. ПО засыпаются как в цилиндрическую полость, так и в коническую. На каждом внутреннем витке цилиндрической чаши имеется ориентатор. Каждый заход наружной дорожки связан через окно в стенке с определенным витком внутренней дорожки. Благодаря такой конструкции обеспечивается под

питка сориентированного внутреннего потока ПО на каждом витке чаши, в результате чего плотность требуемых положений от витка к витку растет, от этого растет и производительность.

Чаша с внутренней цилиндрической полостью для накопления ПО и окнами выдачи ПО снизу под захват на вибродорожку представлена на рис. 16, эю.

Как накопитель сориентированных ПО применяют плоскую чашу с дорожкой в виде спирали Архимеда (рис. 16, з).

Плоская многоканальная чаша загрузки многопозиционного оборудования представлена на рис. 16, и. Такие чаши используют для загрузки простейших ПО. Внутренний цилиндр играет роль бункера ПО, второй цилиндр — зона захвата ПО, наружный — вона ориентирования ПО.

Как правило, обязательными конструктивными элементами чаш ВЗУ являются устройства подготовки ПО к захвату, устройства захвата, сумматоры и разделители потоков ПО и устройства выдачи ПО.

Устройства подготовки к захвату способствуют увеличению плотности потока на входе захватных устройств.

Рис. 17. Устройство подготовки ПО к захвату и устройство захватаРис. 17. Устройство подготовки ПО к захвату и устройство захватаНа рис. 17, а представлена чаша, в которой донный конус концентрирует ПО у захватных органов. Для одно- ваходных чаш используется в дне радиальная планка (рис. 17, б), которая выполняет роль направляющей потока ПО. Наиболее эффективно формируется захват ПО при наличии

Рис. 17. Устройство подготовки ПО к захвату и устройство захвата

Рис. 17. Устройство подготовки ПО к захвату и устройство захвата

донного паза, выполненного по описываемому профилю захватываемого ПО (рис. 17, б).

Устройства захвата способствуют отделению из общей массы деталей, движущихся по дну чаши. Захват в вибрационных устройствах осуществляется вибродорожкой. Дорожка 1 (рис. 18, а) утоплена в дне 2 чаши для лучшего захвата ПО. В сечении несущая плоскость захватываемой дорожки (рис. 18, б) представляет прямую, ломаную, полукруглую, криволинейную и комбинированные образующие. По исполнению направляющей части вибродорожка может быть прямолинейной, криволинейной, изо

гнутой, ступенчатой, каскадной (рис. 18, в). При захвате плоских и призматических ПО используются прямолинейные или ступенчатые профили, для цилиндрических и конических ПО — полукруглые и криволинейные профили. При захвате сложных конструкций ПО используется или прямолинейный, или комбинированный профили вибродорожки.

Рис. 19. Сумматоры потока ПОРис. 19. Сумматоры потока ПОДля увеличения производительности ПО с одной вибродорожки используют сумматоры следующих видов: кольцевой лоток (рис. 19, а) с суммированием потоков из много- заходной чаши путем наложения и

Рис. 19. Сумматоры потока ПО

Рис. 19. Сумматоры потока ПО

Рис. 20. Разделители потока ПОРис. 20. Разделители потока ПОкольцевой лоток (рис. 19, б) с суммированием потоков в одной плоскости.

Рис. 20. Разделители потока ПО

Рис. 20. Разделители потока ПО

Кольцевой лоток (рис. 19, в) выполнен с наибольшими радиусами пересечения каналов, глубина погружения кругового лотка относительно плоскости вибродорожки Яп = 0,75Ад, где Ад — толщина ПО.

Для разделения потоков ПО, например, при многоканальной загрузке используют многоканальные плоские (рис. 20, а) или многозаходные объемные чаши (рис. 20, б). Разделение потока ПО на вибродорожке осуществляется планками-разделителями

(рис. 20, в) с прямолинейной или змейковой направляющей.

Выдачу ПО при малой амплитуде горизонтальных колебаний (0,541,0) 10-3 м можно проводить коротким 0,04—0,06 м лотком, жестко прикрепленным к чаше (рис. 21, а). При больших амплитудах используют лотки, выполненные по спирали Архимеда (рис. 21, б), или кольцевые лотки (рис. 21, в), создающие плавный режим виброперемещения ПО на выходе чаши. Кольцевой лоток, кроме того, обеспечивает резервирование ПО на случай заклинивания.

Рис. 21. Устройства выдачи ПО

Для выдачи ПО на значительное от чаши расстояние (0,1—1,0 м) используют прямолинейный вибролоток (рис. 21, г) с наклонной плоской пружиной на выходном конце. Входной конец лотка соединен в горизонтальной плоскости гибкой пластиной с выходным лотком чаши. Такая связь обеспечивает вибрацию лотка, достаточную для виброперемещения деталей.

Детали, способные переориентироваться в процессе выдачи, направляются в закрытые вибролотки. При выдаче ПО в вертикальной плоскости, например, под схват робота используются магнитодинамические колодцы (рис. 21, д), в которых магнитное поле поднимает детали вверх и удерживает с зазором относительно друг друга.

МЕЖОПЕРАЦИОННЫЕ И ОПЕРАЦИОННЫЕ НАКОПИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Существующие накопительные устройства разделяют на межоперационные и операционные.

Межоперационные накопительные устройства создают необходимый оптимальный задел ПО между маши-

Рис. 22. Конструкция вертикального подъемника-накопителя с электромагнитным приводом

Рис. 23. Вибронакопитель с верхним расположением привода и упругой подвески

нами. К межоперационным накопителям относят подъемники, элеваторы, транспортеры. По принципу перемещения ПО подразделяют на вибрационные и механические. Широкое распространение получили накопители вибрационного типа.

К операционным накопителям, которые в основном предназначены для пополнения запаса ПО, находящихся в бункере загрузочного устройства, можно отнести предбункеры-накопи- тели. Это дополнительные емкости, которые устанавливают непосредственно рядом с загрузочным устройством. Их можно разделить на два вида: непрерывного действия и порционного действия.

Вибрационные подъемники и накопители (межоперационные). Вибрационные накопители одновременно выполняют функции подъемников, осуществляя автоматический подъем ПО на заданную высоту в ходе выполнения технологического процесса. Характерной особенностью накопителей и подъемников, применяемых в машиностроении и приборостроении, является возможность сохранения ПО в ориентированном положении в процессе их транспортирования в накопителе.

Преимуществом вибрационных подъемников является возможность транс-

портировать ПО непосредственно вверх, что значительно сокращает занимаемую ими площадь по сравнению с подъемниками других видов.

На рис. 22 изображена конструкция виброподъемника. Он представляет собой цилиндрическую трубу 3 с винтовым лотком 4, по которому происходит подача ПО вверх. Труба с лотком установлена на основании 5 посредством нескольких наклонных пружин 1. В нижней части имеется электромагнитный привод 2. Он сообщает лотку колебательные движения по всему пути следования ПО.

Виброподъемники такого вида выпускают с высотой подъема от 1 до 3 м при диаметре до 500 мм. При подаче материала на большую высоту такие накопители устанавливают один над другим.

Привод вибрационных накопителей может быть расположен как в нижней части транспортируемой трубы, так и в верхней.

Вибронакопитель, представленный на рис. 23, характерен расположением подвески и привода в верхней части конструкции, что значительно повышает его устойчивость. Винтовой лоток / размещен на трубе 2, которая имеет сверху фланец 3; к последнему прикреплены нижние концы стержневых пружин 5 и якорь электромагнита 4. К поперечине 6 крепится ярмо электромагнита 7 и верхние концы пружины 5.

Конструкция вибронакопителя с двумя рабочими массами (рис. 24) отличается от других конструкций резонансных подъемников и вибропитателей двухмассных систем тем, что обе колеблющиеся массы служат рабочими органами и полностью используются для полезной работы — подъема ПО. Благодаря этому масса накопителей такой конструкции при одинаковой мощности и высоте подъема ПО уменьшается в несколько раз по сравнению с обычными, имеющими реактивную плиту.

На нижней плите 6 жестко крепятся чаша 5 с коническим дном и нижняя труба 2, являющаяся первой половиной транспортирующего органа подъемника. К нижней плите 6 на упругих цилиндрических стержнях

Рис. 24. Конструкция вибронакопителя с двумя рабочими массами (пружинах) 11, расположенных внутри нижней трубы, подвешена верхняя плита 14, с которой через башмаки / жестко связана верхняя труба 15, служащая второй половиной транспортирующего органа подъемника. Наружная поверхность обеих труб имеет спиральный лоток, форма которого соответствует форме транспортируемого ПО. Трубы разделены зазором, несколько большим суммы вертикальных амплитуд верхней и нижней масс.

Электромагнитный привод подъемника состоит из ярма 4 и якоря 3, расположенных внутри нижней трубы и крепящихся соответственно к нижней и верхней плитам. Для устранения намагничивания стальных ПО вибратор и якорь крепятся к плитам через алюминиевые прокладки 13 и 10, увеличивающие сопротивление магнитному потоку, замыкающемуся через нижнюю трубу. Этой же цели служат магнитные экраны 12. Вся

Рис. 25. Вибронакопитель с дебаланс- ным приводом

система опирается на три спиральные амортизационные пружины 9, жесткость которых достаточно мала по сравнению с жесткостью пружинный стержней, что обеспечивает надежную виброизоляцию основания, на котором расположен накопитель. -

Для устранения чрезмерной подвижности подъемника на спиральны® пружина® служит направляющая ось 5, скользящая в текстолитовых подшипника® 7. Эта ось, оставляя амортизируемой системе лишь две степени свободы — перемещение по вертикали и вращение вокруг вертикальной оси, ограничивает возможность остальных перемещений, что очень важно при значительной высоте подъемника.

Верхняя и нижняя массы и их моменты инерции подбирают равными между собой, что обеспечивает и® одинаковые амплитуды колебаний, а следовательно, и равные скорости движения ПО по спиральным лоткам нижней 2 и верхней 15 труб.

Вибронакопитель с дебал ансным приводом (рис. 25) состоит из четырех основных элементов: винтового несущего лотка 2, крепящегося к трубе 8^

электродвигателя 5, приводящего в движение вибратор 4. Стрелками указаны возникающие во время работы подъемника крутильные колебания вокруг его вертикальной оси и сопутствующие им колебания по вертикали. Суммарные колебательные перемещения подъемника позволяют транспортировать ПО вверх по лотку. Подъемники такого типа могут устанавливаться на стержневых пружина® или подвешиваться на пружине 1.

На рис. 26 изображен вибронакопитель с эксцентриковым приводом. Он состоит из грузонесущего органа с лотком 1 и опорной рамы 4, на которой установлены грузонесущий орган и механизмы привода. Привод состоит из электродвигателя 6, клиноременной передачи 5, приводного вала 12, установленного в подшипника® 8. На валу 12 закреплен эксцентрик 7, с которым сопрягается шатун 9, имеющий на конце шаровую пяту 10. Эта пята входит в углубление 11 на оси 8, проходит через трубу и опирается на подшипники 2 и 19.

Грузонесущий орган поддерживается пружиной 18 и упорным под-

Рис. 26. Вибронакопитель с эксцентриковым приводом

шипником 17. Вибрация через шатун 9 передается на ось 8 и через нее и трубу — лотку 1. Заданная направленность колебания обеспечивается двумя роликами 18, которые насажены на осях 15 и движутся в пазах 16, выполненный в планках 14.

В некоторых случаях подъем на значительную высоту ПО является нежелательным, поскольку при спуске с большим уклоном они могут легко потерять ориентированное положение.

Плоский накопитель изображен на рис. 27. Накопитель состоит ив одного или нескольких плоских дисков, на которых нарезан лоток в виде архимедовой спирали. Поступающие на накопитель ПО в зависимости от направления нарезки спирали и установки угла наклона пружин будут двигаться к центру диска или его периферии.

На первом диске 1 ПО, поступая на его лоток, движутся к центру. Перейдя на диск 2, ПО начнут двигаться к его периферии.

Предбункера-накопители (операционные) для ВЗУ. По принципу работы предбункера-накопители можно разделить на два типа — непрерывного и периодического (порционного) действия. На рис. 28 показан питатель с пр едбункер ом-накопителем кон-

Рис. 27. Многоэтажный накопитель

Рис. 28. ВЗУ с предбункерон

струкции Львовского политехнического института, предназначенный для загрузки ПО типа дисков. Питатель представляет собой чашу 1, на внутренней цилиндрической поверхности которой имеется спиральный лоток 2. Днище 8 чаши укреплено на трех наклонных цилиндрических стержнях 6. На нижней массивной плите 7 установлены три электромагнитных вибратора 12. Загруженные в бункер ПО сползают по конусу 18 к лотку 2, вследствие вибрации поднимаются по лотку вверх и попадают в приемную часть магазина 14. Днище чаши соединено с направляющей осью 4, свободно перемещающейся в подшипниках 5, 8. Ось 4 облегчает установку цилиндрических стержней 6. Чтобы не увеличивать значительно размеры чаши при больших объемах партий загружаемых ПО, над чашей питателя устанавливают пр едбункер 17.

Для устранения возможности заклинивания ПО между конусами 18 и предбункером последний свободно располагают на концах винтов 16, завинченных в стойки 15. Винты предназначены для изменения зазора между воронкой предбункера и днищем чаши, чем регулируется скорость поступления ПО в бункер.

Для виброизоляции питатель устанавливают на амортизационных цилиндрических пружинах 11. Вибрация

Рис. 29. ВЗУ с регулируемым пред- бункеромРис. 29. ВЗУ с регулируемым пред- бункеромбудет передаваться основанию 10 тем меньше, чем больше будет разница между частотой колебаний чаши и собственной частотой колебаний опорной плиты 7 на витых пружинах и опорном стержне 9.

Рис. 29. ВЗУ с регулируемым пред- бункером

Рис. 29. ВЗУ с регулируемым пред- бункером

На рис. 29 представлена конструкция предбункера, в которой приняты меры для предотвращения сводообразования. Предбункер представляет собой квадратный ящик, две стенки которого 1 и 3 раздвижные. Раструб ящика предбункера имеет форму усеченной пирамиды, обращенной большим основанием вверх. Выходное окно имеет форму прямоугольника в любом положении раздвижных стенок. Стенки 1 и 3 оттягиваются с обеих сторон пружинами растяжения 2, укрепленными снаружи предбункера через прорези 4.

Весь предбункер подвешивается на упругих элементах 5 (пружины растяжения или тросы). При засыпке ПО стенки раздвигаются, растягивая пружины 2. По мере расходования ПО щеки стенок 1^8 начинают сдвигаться, обжимая оставшиеся невышедшие ПО, которые при этом перемещаются*

На рис. 30 изображен предбункер, который с целью исключения сводообразования и улучшения выхода ПО из предбункера в чашу питателя связан с бункером посредством регулируемых упругих связей. Вибробункер /, настроенный на дорезонансный режим колебаний, соединяется с предбунке- ром 2, прикрепленным к несущей конструкции подвеской 8 посредством цилиндрических витых пружин 4. Колебания предбункера возбуждаются непосредственно от вибробункера 5.

На рис. 31 представлено ВЗУ 1 с предбункером-накопителем, состоящее из заслонки 2 с коленчатой тягой, вибрирующего лотка 3, предбункера 4, вибратора 5, к которому подводится питание при помощи разъема 6.

При наличии ПО в бункере ВЗУ 1 заслонка 2 с коленчатой тягой отходит от исходного положения под действием напора ПО и вибратор 5 выключается, выдача ПО в ВЗУ прекращается. Когда же ПО в чаше остается меньше нормы, заслонка отходит в исходное положение, включая тем самым вибратор, и ПО поступают в чашу.

Рис. 30. ВЗУ с предбункером, связанным упругими элементами с чашей

Недостатком приведенных пред- бункеров-накопителей порционного действия является их некомпактная конструкция и неравномерность выдаваемых порций ПО, что приводит к большому разбросу по скорости вибротранспортирования и затруднению надежного ориентирования ПО.

Наиболее точную дозировку порций ПО можно осуществить при помощи вращающегося предбункера- накопителя, разделенного на несколько секторов, загруженных определенной порцией ПО. Такое устройство с автоматической дозировкой изображено на рис. 32.

Большой плоский вращающийся предбункер 1, разделенный на секции радиальными стенками, загружается определенными порциями ПО. Пол одной из секций расположено отводное отверстие. Через это отверстие ПО по желобу 3 попадают в загрузочное устройство. Оно состоит из горизонтально расположенного барабана 5, внутри которого имеются захватные планки 6. Захваченные планками ПО падают на лоток 8 и под воздействием вибраций перемещаются. Вибрация лотка создается с помощью кулачков на бункере, которые действуют на встряхивающий рычаг 7. Эти же кулачки толкают рычаг 9, который, находясь в зацеплении с зубьями храпового колеса 2 на предбункере, медленно вращает его. Приводом барабана 5 служит червячный редуктор 4.

Чтобы регулировать подачу ПО из бункера в барабан, имеется еще специальное устройство, которое заставляет вращаться предбункер только тогда, когда запас ПО в барабане

Рис. 31. Конструктивная схема ВЗУ с управляемым предбункером-накопи- телем

исчерпан. При помощи конструкции предбункера можно загружать определенные порции ПО. Однако устройство имеет следующий недостаток: наличие жесткой кинематической связи между ведущим звеном и предбунке- ром, что может привести к заклиниванию ПО, а также необходимость в присутствии специального механизма для вращения предбункера.

На рис. 33 показаны компоновочные схемы предбункеров-накопителей роторного типа:

а — вращающийся предбункер- накопитель, свободно установленный на тарели, связанной непосредственно

Рис. 32. ВЗУ с предбункером-накопителем, обеспечивающим автоматическую дозировку

Рис. 33.

Компоновочные схемы Иредбункеров—

с основанием через конструктивные элементы, закрепленные на внутреннем дне. Тар ель имеет вырез по форме одного или двух секторов предбункера- накопителя;

б — вращающийся предбункер- накопитель, свободно установленный на тар ели, закрепленной на основании В ЗУ с внешней стороны;

в — предбункер-накопитель, закрепленный жестко на основании через внутреннее дно, с вращающимся плоским дисковым распределителем, свободно лежащим на тарели. Тарель имеет вырез в форме круга;

г — предбункер-накопитель, закрепленный на основании с внешней стороны чаши, с вращающимся плоским дисковым распределителем;

д — неподвижный предбункер- накопитель с вращающимся плоским дисковым распределителем, свободно лежащим на тарели, соединенной через внутреннее дно с основанием;

е — неподвижный предбункер-накопитель с вращающимся плоским дисковым распределителем. Крепление тарели к основанию осуществляется с внешней стороны чаши;

ою — вращающийся предбункер-

накопитель, свободно установленный на тарели, которая крепится к основанию через внутреннее дно чаши при помощи наклонных пружин; .

з — вращающийся предбункер- накопитель, свободно установленный на тарели, которая крепится к основанию с внешней стороны чаши при помощи наклонных пружин;

и — предбункер-накопитель, жестко закрепленный на тарели, с вращающимся на ней плоским дисковым распределителем. Тарель крепится к основанию через внутреннее дно при помощи наклонных пружин. Дисковый плоский распределитель снабжен вырезом по форме одного или двух диаметрально противоположных секторов;

л — предбункер-накопитель, жестко закрепленный на тарели, установленной при помощи наклонных пружин на основании внешней стороны чаши. Плоский дисковый распределитель свободно установлен на тарели;

л — неподвижный предбункер- накопитель с вращающимся плоским дисковым распределителем, свободно установленным на тарели, которая через внутреннее дно чаши крепится

накопителей роторного типа для ВЗУнакопителей роторного типа для ВЗУС основанием посредством наклонных пружин;

накопителей роторного типа для ВЗУ

накопителей роторного типа для ВЗУ

м — неподвижный предбункер- накопитель с вращающимся плоским дисковым распределителем, свободно установленным на тар ели. Тар ель закреплена на основании с внешней стороны чаши при помощи наклонных пружин.

Критериями для оценки той или иной компоновочной схемы могут служить качественные или количественные признаки, такие, как область применения, диапазон использования, время непрерывной работы без пополнения, изменение производительности во времени, условия обслуживания и т. д.

Рассмотренные компоновочные схемы предбункеров-накопителей роторного типа по некоторым общим качественным признакам можно разделить на отдельные группы. По виду самого предбункера-накопителя можно выделить две группы:

вращающийся предбункер-накопи- тель относительно тар ели, на которой свободно поставлен;

неподвижный предбункер-накопи- тель с вращающимся плоским диско

вым распределителем. '

Вращающийся предбункер-накопи- тель целесообразно применять для тяжелых ПО, изготовленных и^ металла, а подвижный предбункер-нако- питель с вращающимся плоским распределителем — для легких ПО (из пластмассы, дерева, кожи и т. д.).

ВЗУ с предбункером-накопителем роторного типа имеют двухмассную или трехмассную динамические системы.

Двухмассную динамическую систему предбункера-накопителя роторного типа используют в тех случаях, когда не предъявляются особо жесткие требования к виброизоляции. Конструкцию предбункера-накопителя, представляющую собой трехмассную динамическую систему, можно применять в случае повышенных требований к виброизоляции.

Крепление тарели к основанию ВЗУ применяют внутреннее или внешнее.

Внутреннее крепление тарели используют в ВЗУ с предбункерами- накопителями в тех случаях, когда не предъявляются жесткие требования к герметизации бункера (чаши). Для гальванических операций, таких,

как фосфатирование, промывка и т. д., используют внешнее крепление тарели к основанию вибрационного загрузочного устройства.

Пр едбункер а-накопители крепят к основанию вибрационного загрузочного устройства или независимо.

Крепление предбункера-накопителя к основанию ВЗУ позволяет получить более компактную конструкцию по сравнению с независимым креплением предбункера-накопителя. Однако конструкцию предбункера-накопителя с независимым креплением целесообразно использовать для загрузки сыпучих материалов и мелких ПО, не имеющих склонности к сводообразованию.

ЛОТКОВЫЕ ВЗУ

Часто ВЗУ компонуются с вибрационными лотками, предназначенными для сохранения ориентированного положения ПО при их доставке к месту загрузки или для обеспечения окончательной ориентации ПО. В некоторых случаях вибрационные лотки выполняют функции автоматических загрузочных устройств (лотковых ВЗУ) для ПО длиной до 0,3 м и массой до 2 кг (см. рис. 34).

Широкое применение лотковых ВЗУ ограничено присущим им недо

статком — нестабильностью процесса виброперемещения по его длине вследствие наличия явлений галопирования.

Рис. 34. Лотковое ВЗУ с трехкомпонентным электромагнитным приводомРис. 34. Лотковое ВЗУ с трехкомпонентным электромагнитным приводомВысокоскоростное лотковое ВЗУ с независимым раздельным возбуждением колебаний и искусственным управлением явлением галопирования (рис. 34), в котором могут реализоваться равномерное, ускоренное, замедленное движение ПО по лотку, движение ПО, ускоренное от середины лотка к его концам, или замедленное движение от концов лотка к его середине. Конструкция лоткового ВЗУ с раздельным электромагнитным приводом (см. рис. 34) содержит желоб 10, укрепленный на жесткой раме 11, к которой крепятся якорь 14 электромагнитов для возбуждения продольных колебаний и якоря 1, 8 электромагнитов 2, 9 для возбуждения нормальных к транспортирующей поверхности колебаний. Желоб /, жесткая рама 2 и укрепленные на ней якоря 14, 1 и 8 электромагнитов 15, 2 и 9 образуют активную (рабочую) массу вибромашины. Активная масса связана с основанием 13 посредством четырех горизонтальных, перпендикулярных к продольной оси вибролотков, стержневых пружин 3, 4, 5, 6 круглого сечения, середины которых защемлены в жесткой раме 11, а концы свободно лежат

Рис. 34. Лотковое ВЗУ с трехкомпонентным электромагнитным приводом

Рис. 34. Лотковое ВЗУ с трехкомпонентным электромагнитным приводом

на стойках 16. Основание 18 с укрепленными на нем электромагнитами 2, 9 и 15 и стойками 16 образуют реактивную массу вибромашины, установленную на амортизационные пружины 12» Стойки 16 можно перемещать в направлении, перпендикулярном продольной оси вибролотка, и фиксировать в новом положении на основании 13 с помощью крепежных болтов. Таким образом, меняется рабочая длина стержневых пружин 8, 4, 5 и 6 и, следовательно, их жесткость. Верхние пружины 8 и 6 опираются на сухарики 7, которые при наладке могут перемещаться относительно стоек 16, создавая, таким образом, возможность регулирования в достаточных пределах жесткость каждой из четырех стержневых пружин независимо друг от друга. Пружины 8 и 4, а также пружины 5 и 6 поджаты в вертикальной плоскости, а пары пружин 8 и 4, 5 и 6 поджаты в горизонтальной плоскости так, что при работе вибролотка зазоры в точках контакта концов пружин 5, 4, 5 и 6 с опорными стойками 16 не раскрываются.

Электромагниты 15, возбуждающие продольные колебания активной массы, питаются пульсирующим током по двухтактной схеме (в противофазе). Электромагниты 2 и 9 могут питаться: а) синфазно по отношению друг к другу, но со сдвигом фазы по отношению к продольным колебаниям; б) в противофазе по отношению друг к другу; в) независимо друг от друга, каждый со своим сдвигом фазы по отношению к продольным колебаниям.

Поскольку изгибная жесткость упругого стержня круглого сечения в плоскости, перпендикулярной к его продольной оси, одинакова во всех направлениях, то точки тела, подвешенного на таких упругих элементах, могут колебаться по любым траекториям в вышеуказанной плоскости, в том числе и по эллиптическим, получаемым от сложения двух взаимно перпендикулярных гармонических колебаний. Применение такой упругой подвески рабочего органа позволяет значительно упростить конструкцию вибромашины по сравнению с известными, обеспечивает простую на

стройку вибромашины на нужную собственную частоту за счет изменения рабочей длины упругого стержня, повышает надежность упругих элементов, так как концы стержней свободно лежат на опорах (не защемлены).

Для решения ряда технологических задач при разрознении потока ПО может быть применена упрощенная конструкция вибролотка с раздельным возбуждением продольных и поперечных колебаний.

На рис. 35 представлен вибролоток с раздельным возбуждением горизонтальных, одинаковых по всей длине лотка, и вертикальных колебаний одного конца лотка при ограничении возможности колебаний в вертикальном направлении другого конца лотка. Рабочему органу 1 вибрационного лотка сообщаются колебательные движения в двух взаимно перпендикулярных направлениях от двух независимых вибраторов в виде электромагнитов 2 с якорями 8 для возбуждения продольных колебаний и электромагнита 4 с якорем 5 для возбуждения нормальных к транспортирующей плоскости колебаний переднего конца рабочего органа. Рабочий орган посредством упругой системы соединен с основанием (реактивной массой) 6, на котором жестко установлены электромагниты 2 и 4.

Упругая система выполнена в виде двух установленных на переднем конце рабочего органа 1 стержневых пружин 7 круглого сечения, расположенных в вертикальной плоскости, перпендикулярной к продольной оси лотка, и одной рессоры 8 прямоугольного сечения, установленной на заднем конце рабочего органа 1 и расположенной в плоскости, параллельной плоскости пружин 7 круглого сечения.

Пружины 7 опираются на подвижные в поперечном направлении стойки 9, а рессора 8 опирается на стойки 10, конструкция которых позволяет осуществить предварительное натяжение пружины 7 и рессор 8 в продольном направлении. Стойки 10 могут перемещаться также в поперечном направлении. Перемещение стоек 9 и 10 в поперечном направлении необходимо для плавной регулировки жесткости пружин. Предварительное поджатие

Рис. 35. Лотковое ВЗУ с трек компонентным приводом с переменной по длине лотка амплитудой вертикальны® колебанийРис. 35. Лотковое ВЗУ с трек компонентным приводом с переменной по длине лотка амплитудой вертикальны® колебанийпружин выбирают таким, чтобы при работе лотка не раскрывались зазоры, так как концы пружин свободно лежат на опора®.

Рис. 35. Лотковое ВЗУ с трек компонентным приводом с переменной по длине лотка амплитудой вертикальны® колебаний

Рис. 35. Лотковое ВЗУ с трек компонентным приводом с переменной по длине лотка амплитудой вертикальны® колебаний

Такая упругая система позволяет получить постоянную амплитуду колебаний по всей длине лотка в горизонтальном направлении и изменяющуюся от минимума на заднем конце лотка до максимума на переднем конце лотка амплитуду вертикальных колебаний. Подобное соотношение амплитуд горизонтальных и вертикальных колебаний позволяет получить увеличивающуюся скорость транспортирования деталей с разрозненностью потока, что крайне необходимо для случая ориентации ПО на лотке, счета ПО, осмотра и ряда други® технологически® операций.

Возможны схемы компоновки лоткового ВЗУ с бункером (рис. 36). Согласно схеме, представленной на рис. 36, а, запас ПО содержится в бункере, жестко связанном с транспортирующим органом вибромашины. Очевидно, что такая схема компоновки может быть применена лишь в те® случая®, когда масса загружаемы® в бункер ПО в процессе работы устройства изменяется в очень незначительны® предела®, так как в противном случае параметры колебаний транспортирующего органа будут изменяться в широких пределах. Это может привести к полной потере производительности.

На конструктивны® схемах (рис. 36, б, в) запас ПО содержится в бункере, жестко связанном с реак-

Рис, 36. Конструктивные схемы лотковых бункерных ВЗУ

тивной частью вибромашины. Масса находящихся в бункере ПО (рис. 36, б) под действием колебаний реактивной части вибромашины перемещается к выходу из бункера, пересыпается на вибротранспортирующую дорожку рабочего органа. Выходное сечение бункера должно быть таким, чтобы обеспечить потребную производительность устройства. Угол наклона дна бункера к горизонту с целью обеспечения нужной производительности устройства может быть изменен. На рис. 36, в показана схема, когда дном бункера является транспортирующая дорожка вибролотка. Обе эти схемы позволяют иметь больший запас ПО в бункере, чем в первом случае, так как масса реактивной части вибромашины в 5—10 раз больше массы рабочего органа. Если принять одинаковым относительное допустимое изменение массы ПО в бункере, то во втором случае абсолютное допустимое изменение массы ПО будет 66ль- шим.

Схемы компоновки, представленные на рис. 36, г, 6, отличаются от вышеописанных тем, что бункер связан с реактивной частью машины упругими элементами. Колебания бункеру передаются от реактивной массы вибромашины через упругие элементы, но возможна и установка дополнительного электромагнитного привода для бункера.

На рис. 36, е представлена схема компоновки двух двухмассных вибромашин. Такая схема успешно используется для автоматизации загрузки очень тяжелых ПО (до 50 кг).

Возможны различные схемы компоновки лоткового ВЗУ, выполняющего функции ориентации ПО и транспортирования к месту обработки, с различного рода механическими Б ЗУ — бункерами-дозаторами и элеваторами, с секторным бункером (рис. 36, ж^ шиберным бункером (рис. 36, з), барабанно-лопастным бункером (рис. 36, й) и др.

ПРИНЦИП ВИБРОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ПРЕДМЕТОВ ОБРАБОТКИ

В большинстве конструкций ВЗУ бункер колеблется одновременно в вертикальной и горизонтальной плоскостях с фазовым углом между колебаниями е = 0 (рис. 37). В зависимости от соотношения амплитуд вертикальных А и горизонтальных В колебаний изменяется угол 0 направленных колебаний, угол вибрации. Силы инерции материальной частицы J^ — J2 в интервалах прямого tx и обратного /2 перемещений вибродорожки, т. е.

Дифференциальные уравнения относительно движения материальной частицы в осях хоу, жестко связанных с вибрирующей плоскостью, имеют вид (ось х направлена вдоль, а ось оу — поперек плоскости)

mf = тВа? sin со/ + FTp;

ту *— mAto2 sin tot — mg + N,

Рис. 37. Схемы синфазного возбуждения гармонических колебаний: а ■* при 0 < /х < л/фз б * при 0 < ^ < л/о

где т — масса ПО; А и В — амплитуды колебаний соответственно в вертикальном и горизонтальном направлениях; о — круговая частота колебаний плоскости; g — ускорение свободного падения; N — нормальная реакция; FTp—сила сопротивления движению частицы.

При движении частицы по вибрирующей поверхности (у = 0)

Г—ц^ при ^>0;

тр ( ^iN при £<0,

где р, — коэффициент трения скольжения, а нормальная реакция при движении поверхности вверх

N = mg + mAto^ sin tot и при движении поверхности вниз

N — mg — mAti? sin tot.

Тем самым процесс вибротранспортирования осуществляется благодаря наличию фрикционной анизотропии при прямом и обратном скольжении ПО в двух возможных режимах: без-

Яй)2 -.. Л

отрывном, когда < 1, N > 0,

Лй)2 -.. п

и отрывном, когда —— > 1, N < 0.

Безотрывный режим предпочтителен с целью обеспечения благоприятных условий для ориентирования и переориентирования ПО, режим с отрывом от вибрирующей поверхности способствует расположению ПО в каком-то одном доминирующем положении и тем самым подготавливает их для захвата вибрирующим лотком.

Фрикционная анизотропия может быть интенсифицирована при р_ #= ц+, т. е. когда вибрирующая поверхность имеет коэффициент трения, неодинаковый при движении ПО в прямом и обратном направлениях.

Угол наклона траектории колебаний Р относительно плоскости лотка (угол вибрации) определяется соотношением амплитуд колебания А и В.

На рис. 37 угол наклона вибрирующей поверхности лотка равен нулю, практически же его значение находится в пределах 0—5°, фазовый угол е между колебаниями по оси у и по оси х равен нулю; сила дополнительного воздействия Q равна нулю; коэффициенты трения в прямом и обратном направлениях (по соотношению направления вибротранспортирования) —р_ = р+ (вариант 1, табл. 3). В В ЗУ с конической чашей амплитуда колебаний в горизонтальном направлении может быть переменной. Если лоток имеет наклон в плоскости его поперечного сечения, то коэффициент режима К будет переменным. Таким образом, создаются условия виброперемещения с коэффициентом режима К > 1 в зоне подготовки ПО к захвату и с ^ < 1 в зоне ориентирования и переориентирования (вариант 2, табл. 3).

Возможен случай, когда амплитуда колебаний лотка в горизонтальном направлении В постоянна, в вертикальном направлении А переменна по мере перемещения ПО по длине лотка, что характерно для лотковых ВЗУ (вариант 3, табл. 3). Один из путей повышения скорости виброперемещения — колебание плоскости

Вариация параметров при вибротранспортировании ПО по лотку с линейными колебаниями

Вариант

Параметры

А

В

р

К

1

const

const

Н- = н +

; ц_ ¥=ц+

const

2

const

5(х)

Н- = н+

; ц _ ¥=н+

var

3

F^

const

; ц_ ^® М-+

var

Примечание. Для всех вариантов в = 0 и Q = 0.

Вариация параметров при вибротранспортировании ПО по лотку с эллиптическими колебаниями

Вариане

Парамееры

А

в

•

в

я

1

const

const

0—2л

И- = н +

const

2

const

const

0—л

И- ^и+

const

3

F^

const

0—2л

ц_ = н+

var

4

F^

const

0—л

tl-^=H+

var

5

const

F(x)

0—2л

И_ = н+

const

6

const

F^

0—л

И- ^н+

const

Примечание. Для всех вариантов Q = 0.

не по прямолинейной траектории (рис. 38), а по эллиптической.

В табл. 4 представлены 6 вариантов. В общем случае эксплуатации В ЗУ с раздельным возбуждением колебаний (вариант 1) амплитуды колебаний А и В по всей длине лотка постоянны при постоянстве коэффициента режима К, сила дополнительного воздействия Q = 0, коэффициент трения в прямом и обратном направлениях при перемещении материальной частицы одинаков (jx_ = |i+), фазовый угол в между колебаниями в вертикальном и горизонтальном направлениях может изменяться от 0 до 2л.

Если коэффициенты трения в прямом и обратном направлениях при пере-

Рис. 38. Схема возбуждения эллиптических колебаний

мещении материальной частицы неодинаковы (р__ ^ р,+), то в варианте 2 реверсирование вибротранспортирования нецелесообразно и поэтому фазовый угол в может изменяться только в пределах от 0 до л.

В варианте 3 амплитуда колебаний А в вертикальном направлении по длине лотка и коэффициент режима К переменны, а реверсирование вибротранспортирования достигается изменением в от 0 до 2л.

Четвертый вариант аналогичен предыдущему только при отсутствии возможности реверсирования, так как р_ ^ Н+ и фазовый угол в изменяется от 0 до л.

В варианте 5 амплитуда колебаний В в горизонтальном направлении переменна по длине лотка. Коэффициент

А

Рис. 39. Расчетная схема вибротранспортирования

Л4±ф2 sin (®t + й±)Л4±ф2 sin (®t + й±)(2)(2)

Л4±ф2 sin (®t + й±)

Л4±ф2 sin (®t + й±)

(2)

(2)

режима К может быть постоянным при угле наклона лотка в поперечном сечении, равном нулю, и переменным, если угол отличается от нуля, что характерно для ВЗУ с раздельным приводом и чашей конической формы. Вариант 6 отличается от предыдущего тем, что коэффициент трения р_ ^ р+. Реверсирование вибротранспортирования нецелесообразно, и поэтому в = == 0 + ох.

Горизонтальная несущая плоскость (рис, 39) совершает движения по закону

х0 = В sin (ф/ + Вф), у0 = A sin ф/.

На плоскости находится тело, которое будем считать материальной точкой. Для изучения его движения относительно вибрирующей плоскости к силам тяжести FT, трения Гтри нормальной реакции N необходимо присоединить силы инерции Гин j и ВИН2, численные значения которых выразятся так: ГИн1 = = тх0 — —ти^В sin (ф/—Вф) и ГИН2 = = myQ = —та? sin ф/.

Уравнение относительного движения в координатах хоу запишется:

тх = тх0 cos а + myQ sin а —

-^р-одзта;

ту = —тх0 sin а + туй +

+ N — mg cos а.

При движении частицы по плоскости при у = О

Гтр = —0,7|1М при £ > 0; FTP = = pW при х = О и FTp = 0,7p^ при £ < 0. Коэффициент 0,7 учитывает уменьшение коэффициента трения при движении.

В машиностроении наиболее целесообразным режимом является безотрывный режим, т. к. ПО при этом не теряют ориентации в пространстве, а шум и деформации ПО минимальны из-за отсутствия взаимных соударений. Тогда при у = 0 и у = 0

N = тоРВ sin (ф/ + Вф) sin а — — т®2Д sin ©7 cos а + mg cos а.

Подставляя N в уравнение для FTp, а затем в (1), после преобразований

получим нелинейное дифференциальное уравнение движения ПО

$ gsin(a±p) cosp

где р = arctg 0,7р — угол трения скольжения;

М± = ^В^ cos2 (a =F р) ±

* * * ± 2ВА cos вф sin (а =F р) X

X cos (а =F р) + Д2 sin2 (а =F р);

В sin Вф cos (а 4= р) g± — arctg•

+ Д sin (а ч= р)

Нелинейность уравнения (2) обусловлена тем, что сила трения Гтр действует на различных этапах движения ПО в разных направлениях. Поэтому в формулах при наличии двойных знаков верхние соответствуют скольжению частицы вперед в направлении оси ох (х > 0), а нижние — скольжению назад (х < 0).'

ПО после попадания на плоскость может находиться в покое, т. е. х = 0. При этом рс = arctg ри tot = ®^0 может быть получено как

. . , . х g sin (а ± рс) sin (®<o+Xi±)——^ „,г1±.

(3) где•

М1± = l/’B^co^arpal7""*

cut0-Q; cut^O; ш^г=0; ajt5=0; wtq =0; g=archg 0,7 p

2 — ■ -I =

H’^f.; M^,M_;zH,zt_; z*, z_

13- ■ -I

A;... Afy , 8f.. Bq", Cf . Cq

Рис. 40. Структурная схема алгоритма расчета процесса вибротранспортирования

Значение г1± характеризует возможность того или иного движения ПО по плоскости. Так, если £f+ > 1, то движение вперед произойти не может, а если Zj„ ^ —1, то не может существовать движение назад. Естественно, что если г^+*> 1 и Zj_ ^ —1, то относительное движение ПО по плоскости вообще невозможно.

Далее движение будет происходить в соответствии с уравнением (2), при этом скорость ПО на участке движения будет определяться из зависимостей, полученных интегрированием уравнения (1) при начальных условиях х (ш/0) = 0 их (со/о) = 0 при движении вперед или х (©^) = 0 и х (toty = 0 при движении назад.

Если движение началось вперед, то

. , . х g sin (а 4- р) . .. х

* (Ю<о) = - "- ш'о)~

^7<СО5^ + ^)-

COS (®/0 + %+)) .

Если бы движение началось назад, то

. /gsin (а + Р) / ,

Х ^ = - ocosp (“' -

^■(cos(<^/ + 9C-)-

—cos (<o^ + gc_)).

Момент остановки ПО можно получить, приравняв выражение нулю. После математических преобразований полученное выражение приобретает вид для случая движения вперед cos (ш/0 ++ х+) =

= COS (©<0 + %+) — 2+®tv а для движения назад cos (ш/о ++ %-) =

= COS (©^ + %_) — Z_tofv где

+= A&5-Sin(a + p):

z-=D-sin(a-p)-

Зависимости, определяющие моменты остановок после движения вперед или

назад, по своему типу принадлежат к уравнениям Кеплера и наиболее просто решаются на ЭВМ путем последовательного наращивания величины tot. Последующий анализ процесса вибротранспортирования состоит в оценке возможного движения после остановки путем сопоставления величины sin (©/0 + tot^ + tot2 + + tot3 + ©/4) с величиной г1±. Здесь и далее ©/0, tot^ tot2, ©/8, ©/4 — соответственно длительности начального интервала и интервалов движения ПО вперед, первой остановки, назад и второй остановки.

Рассмотрим структурную схему алгоритма расчета процесса вибротранспортирования при гармоническом возбуждении колебаний в двух направлениях (рис. 40).

В операторе 1 представлены исходные данные расчета. Так как в общем случае вводимые исходные данные могут приводить к нежелательным режимам или к отсутствию движения, предусмотрен вывод об этом соответствующих сообщений (операторы 2, 5, 14, 16, 32, 37, 85), содержание которых ясно из структурной схемы.

В операторах 7—9 проверяется отсутствие отрывного режима.

Введенные данные готовятся в операторах 3, 4, 6, 11 ... 13, 17 ... 20 к использованию для расчетов.

Если по данному алгоритму составлять программу для ЭВМ, то могут возникнуть сложности с определением значения %± и%1±. Поэтому числители выражений для их определения целесообразно обозначить соответственно А^ Л8, Аа и Л4, знаменатели Bj, В8, В2 и В4, и частное от деления Л на В соответственно Cj, С8, С2 и С4. По модулям этих величин определяются значения F^, В8, F2 и F4 как arctg соответственно Cj, С8, С2 и С4. Для определения величины % по значениям А, В и F можно воспользоваться соответствующей структурной схемой (рис. 41).

На основе подготовленных данных в операторах 21 ... 23, 29 ... 31, 33, 65, 66 (см. рис. 40) проводится анализ последующего состояния ПО, так как в общем случае движение по колеблющейся плоскости может происходить

Рис. 41. Структурная схема вычисления величины %Рис. 41. Структурная схема вычисления величины %©/0 = и — aresin©/0 = и — aresin2+©^12 sin —^2+©^12 sin —^

Рис. 41. Структурная схема вычисления величины %

Рис. 41. Структурная схема вычисления величины %

©/0 = и — aresin

©/0 = и — aresin

2+©^1

2 sin —^

2+©^1

2 sin —^

в четыре® режима®, образующихся путем различного сочетания движений вперед и назад и остановок между ними. Приняты следующие обозначения интервалов движения или остановки: ©^ — движение вперед; ©/2 — остановка между движениями вперед и назад; ©/8 — движение назад; ©14 — остановка между движениями назад и вперед.

Для определения длительности движения вперед используются операторы 24 ... 26, 38, 39; движения назад — операторы 55... 58, 67, 68; остановки между ©/j и ©/8 — операторы — 72 ...77, а остановки между ©/8 и ©^ следующего цикла — операторы 43 ... 48.

Для фиксации того или иного интервала предусмотрены счетчики: операторы 27 (©У, 50 (©/8), 78 (©/2), 49 (©/J.

После завершения движения необходимо анализировать исходные данные, чтобы определить дальнейшее поведение точки, для чего используются следующие операторы: перед началом движения вперед — 34 и 36; после ©^ — 28, 40 ... 42; после ©^8 — 60 ... 64; перед началом следующего ©^ — 69 ... 71. Суммарная длительность цикла определяется операторами 50 и 51, а операторами 52 и 53 организуется счет и контроль заданного числа последовательны® циклов. В оператора® 79 ... 84 анализируется тип режима, а операторами 86 ... 90 и 98 он сообщается.

В операторе 99 определяются величина положительного перемещения за цикл 5Ф, отрицательного s_ и средняя скорость вибротранспортирования оор, м/мин:

g sin (а + р) X

X ((©/0 + ©/1) — ©Ф , 2©2cosp

g sin (а + р) ©/р©^©2 cos р

М„ (sin (©/0 + ©G + 56+) — — sin (©/0 + %+))■ cosp

'cos р’

s _ g sin(g — р) X2©2 cos р

2©2 cos р

* * 2©2cosp г

g sin (g — р) (©/0 + ©^ + ©/2) ©t8©2 cos p

. M„ cos (©/0 + ©^ + ©/2+%-) ®^8 _

'cos p

AC (sin (©/о+ю^+ю/а+ш/в+й-)—— sin (©/0 + ©^ + ©fa + 56-))

'cosp

0,03© (s+ + s_) рОр —.

Операторы 91 ... 102 необходимы для определения длительности ©^ и о/8 во втором режиме, для чего в оператора® 92 и 95 соответственно используются выражения

®^1 + 2%_.

D = —г* ©^ — е_ (2л — ©У +

+ cos (ш<0 + Х+) — cos (®/0 + %-) + + cos (ш/0 + ®^ + х_) — cos (®/0 + + ®<i + %+).

Программа, составленная по приведенной структурной схеме, позволяет как анализировать вибротранспортирование при заданных параметрах колебаний, так и подбирать необходимые параметры для достижения необходимой скорости вибротранспортирования.

Такая постановка вопроса особенно актуальна в практике. Действительно, из шести параметров (В, А, Вф, а, р,, ©), влияющих на скорость вибротранспортирования, два (а и р) носят конструктивный характер. Угол наклона дорожки в виброустройстве обусловлен габаритами чаши и предметов обработки, числом заходов чаши и т. д. Кроме того, параметр этот назначается конструктором исходя из условий изготовления. Практически при разработке привода виброустройства а является неизменной величиной. Коэффициент трения р зависит от пары предмет обработки — дорожка чаши и также является зафиксированной величиной.

В ныне существующих виброприводах фиксированной величиной является и f. Поэтому для получения заданной средней скорости вибротранспортирования оср необходимо подобрать соответствующие значения параметров В, Л и 8ф.

Исходными данными для проектирования являются величины а, р, © и уср. т — требуемая скорость вибротранспортирования, м/мин.

При вводе исходных данных необходимо ограничить области определенных параметров. Поэтому задаются величины Впр — предельная максимальная амплитуда горизонтальных колебаний и Лт1п — минимально допустимая амплитуда вертикальных колебаний. При поиске требуемых параметров текущие величины В и Л меняются с некоторыми шагами АВ и АЛ, которые также должны быть введены в исходных данных. Изменение угла сдвига по фазе вф произво

дится в пределах от 0 до 360°, но шаг приращения АВ также задается в исходных данных.

Конструктор может при проектировании вибрационного устройства искать либо один какой-либо подходящий вариант, либо получить несколько, чтобы из них выбрать наиболее, на его взгляд, рациональный. Поэтому в исходную величину введена переменная Lk — желательное число вариантов.

Структурная схема алгоритма синтеза требуемых параметров транспортирования представлена на рис. 42.

В операторе 1 вводятся все перечисленные выше значения переменных.

Операторами 2 обнуляются счетчики числа вариантов L&, L^j и L^ и промежуточного значения угла сдвига по фазе Bj, определяется максимально возможное при данной круговой частоте значение амплитуды вертикальных колебаний (мм) А.

С позиций эксплуатации вибрационного устройства желательно работать на наибольших значениях А. Это объясняется тем, что при частоте 50 Гц величина А близка к 0,1 мм. Стабильно в технических конструкциях получать такую величину не просто. Если же перейти к меньшим величинам, то эта задача еще более усложняется. Поэтому синтез параметров начинается с максимального А, а затем оно шагами уменьшается на величину АД до Дтш, которое должно задаваться именно исходя из технических возможностей.

Величина В в программе, наоборот, изменяется от минимального значения к максимальному, т. к. именно горизонтальные колебания, в первую очередь, определяют максимально допустимую скорость. С другой стороны, получение больших значений В связано со значительными энергетическими затратами привода. Минимизация последних является наиболее важным вопросом. Поэтому за минимальное значение В принимается величина АВ, а затем В наращивается на величину АВ до Впр.

В структурной схеме алгоритма операторы 7 ... 11 и 33 ... 36 предназна. чены для анализа результатов, полу, ченных после обращения к подпро.

Рис. 42. Структурная схема алгоритма синтеза параметров вибротранспортирования

Рис. 43. Зависимости скорости виброперемещения от фазового угла

грамме определения оср (оператора 6 и 52).

Для наращивания значений В, А и 8ф и сопоставления их с предельными значениями используются операторы /2, 19, 21 ... 25, 30, 31. Полученные на первом и втором шагах вычислений значения иср и ис операторами 13, 14 и 37 сравниваются с оСр. т- Если полученное значение скорости больше (меньше) иср.т, то счетчиками 44 (43) такие варианты фиксируются, а их значения (соответственно L^ и Вд2) выводятся на печать оператором 45. Оператором 20 сравнивается число удовлетворяющих вариантов Вд с заданным количеством В. Если не будет найден ни один подходящий вариант операторами 26 ... 28, будет дано соответствующее сообщение. Если полученное значение средней скорости соответствует требуемому, то в операторах 15, 16, 17, 38 ... 42 фиксируется этот факт и выводится соответствующее значение на печать.

Программы расчета средней скорости вибротранспортирования и синтеза параметров ВЗУ, составленные по приведенным структурным схемам, дают результаты, близкие к экспериментальным.

На рис. 43 приведены теоретические зависимости скорости виброперемещения при вертикальной амплитуде

колебаний А = 0,07 мм, амплитуде горизонтальных колебаний В = = 0,5ч-2 мм, коэффициенте трения р, —- 0,15 и вынужденных колебаниях 50 Гц при изменении фазового угла от 0 до 180°, согласующиеся с результатами работ |7, 15, 24, 51]. Экстремальное значение скорости, виброперемещения достигается при фазовом угле 90°.

На рис. 44 приведены зависимости скорости виброперемещения от амплитуд горизонтальных колебаний В (амплитуда колебаний вертикальных сохранялась постоянной — А = = 0,07 мм) для конкретных величин фазовых углов колебаний в, из которых следует, что характер изменения скорости виброперемещения при различных фазовых углах неодинаков.

При синфазном возбуждении колебаний в вертикальной и горизонтальной плоскостях, т. е. при в — 0° или в = 180°, скорость виброперемещения интенсивно растет при В от 1 до 2 мм. Изменение фазового угла от 60 до 120° приводит к незначительному колебанию скорости виброперемещения.

Рис. 44. Зависимости скорости виброперемещения от величины амплитуды горизонтальных колебаний

Рис. 45. Зависимость скорости виброперемещения от фазового угла колебанийРис. 45. Зависимость скорости виброперемещения от фазового угла колебанийПри фазовом угле в, равном 30 и 150°, скорость виброперемещения растет при увеличении горизонтальной амплитуды колебаний до 1 мм,а свыше 1 мм скорость практически не изменяется.

Рис. 45. Зависимость скорости виброперемещения от фазового угла колебаний

Рис. 45. Зависимость скорости виброперемещения от фазового угла колебаний

Решение уравнений, описывающих движение ПО по лотку, позволяет получить количественную оценку изменения скорости виброперемещения при изменении фазового угла колебаний в пределах от 0 до 360°. На рис. 45 дана типовая графическая зависимость

И (е°) для безотрывного режима (Л = = 0,07 мм, В = 1 мм, коэффициент трения р = 0,15, частота вынужденных колебаний f = 50 Гц).

Экстремальное значение скорости виброперемещения при фазовом угле от 90 до 270° различно, и эта разница составляет 15%. Разница более заметна с возрастанием частоты вынужденных колебаний, например при частоте f = 100 Гц она составляет 200 %, что подтверждают графики на рис. 46 и 47#

У, м/с

10 20 50 40 50 60 70 80 f, Гц

Рис. 46. Зависимости скорости виброперемещения от фазового угла и частоты вынужденных колебаний

8 П/р И. А. Клусова

Рис. 47. Зависимость скорости виброперемещения от частоты вынужденных колебаний (для фазовых углов 0, 90 и 270°)

Эти графики получены при амплитуде горизонтальных колебаний В = = 1 мм, коэффициенте трения р = = 0,1; вертикальная амплитуда колебаний для каждого значения частоты вынужденных колебаний назначалась максимальной для обеспечения без

отрывного режима виброперемещения. Частота вынужденных колебаний изменялась от 10 до 100 Гц.

Из рис. 47 следует, что скорость виброперемещения при синфазных и раздельных (эллиптических) колебаниях (при равных амплитудах колебаний) отличается значительно, и тем больше, чем выше частота вынужденных колебаний.

Скорость виброперемещения может быть повышена путем оптимизации законов возбуждения колебаний, когда tx Ф t^ и Л Ф ^-

В табл. 5 приведены следующие варианты асимметричного возбуждения колебаний.

В синфазном приводе ВЗУ возбуждаются колебания в вертикальном приводе с постоянными амплитудами А и В. При этом 8 = 0, коэффициент режима К = const, дополнительное силовое воздействие на ПО отсутствует. Может быть два подварианта: Ц_ = Р+ И Р„ ^ Ц+.

Амплитуда колебаний в вертикальном направлении А = 0. Вибро-

S. Вариация параметров при вибротранспортировании ПО по лотку при асимметричных колебаниях

Вариант

Параметры

А

в

6

и

К

1

const

const

0

р_ = р+; р_

const

2

0

const

0

р_ = н+; р_ ¥=р+

0

3

const

const

0—2л

к = ц+

const

0—л

Р- ^ р+

4

F(y)

const

0—2л

И- = м +

var

0—л

р- *р+

5

0

F^

0

ц_ = р.+; р._ #= ц+

0

6

const

f to

0—2л

ц_ = Н +

const

0—л

Р_ ^ р +

Примечание. Для всех вариантов Q = 0.

перемещение обеспечивается за счет асимметрий закона колебаний в горизонтальном направлении с амплитудой В. Для данного случая в = 0 и К = 0. С целью значительного увеличения скорости вибротранспортирования поверхность лотка может быть выполнена с р_ ^ р,+.

Асимметричные колебания могут быть возбуждены раздельно в вертикальном и горизонтальном направлениях как для случая р_ = рф, таи и для р_ р*.

Амплитуда колебаний в вертикальном направлении А и коэффициент режима К переменны по длине лотка, который может иметь два исполнения: И - = Р+ и р„ ^p+.

Колебания в вертикальном направлении отсутствуют, А = 0, а амплитуда крутильных колебаний чаши ВЗУ переменна по длине лотка при ее коническом исполнении. Закон колебаний асимметричный. Поверхность лотка ВЗУ может быть исполнена в двух подвариантах: р_ = рф и р_ Н+-

Асимметричные колебания в двух взаимно перпендикулярных направлениях возбуждаются независимо друг от друга с фазовым углом между ними е, равным 0—2л при р_ = р+ или равным 0—л при р_ ^ р+. Отличие этого варианта от третьего и пятого в том, что амплитуда колебаний в горизонтальном направлении переменна по длине лотка при конической чаше ВЗУ.

Исследования по оптимизации безотрывного вибротранспортирования ПО показали, что оптимальные законы колебаний являются непрерывными периодическими кусочно-линейными функциями, которые можно реализовать в основном виброударными приводами или кулачковым приводом, неприемлемыми для ВЗУ.

Важной задачей динамического синтеза вибрационных устройств является определение оптимальных параметров реальных законов колебаний, например можно возбудить комбинированные колебания [21]: би- гармонические крутильные и гармонические вертикальные. В этом случае крутильные амплитудные ускорения бункера доходят до 30—34 м/с5, что

позволяет получить скорость виброперемещения до 0,75 т/с. Такая скорость для безотрывного виброперемещения ПО может быть получена благодаря раздельному приводу колебаний в вертикальной и горизонтальной плоскостях и асимметричному закону вынужденных крутильных колебаний. Однако такой привод можно рекомендовать для малых типоразмеров бункеров, тан как в противном случае будут неприемлемы динамические нагрузки, передаваемые на обслуживаемое оборудование.

Повысить скорость виброперемещения можно действием дополнительных сил Q (пневмоструи, гидравлического потока, магнитного поля и т. д.) [5, 7, 11, 18]. Этот способ (рис. 48) скоростного виброперемещения может быть совмещен с ориентацией ПО под действием этих же дополнительных сил или с рядом технологических операций: сушкой, мойкой, охлаждением и т. д. Вектор дополнительной силы может быть направлен в сторону движения под углом ф или в направлении нормальной реакции N. Роль дополнительной силы в первом и во втором случаях различна. В первом случае она уменьшает проскальзывание ПО назад и увеличивает проскальзывание вперед (/j ^ /2). Во втором случае дополнительная сила имеет пульсирующий характер (пневмати-

Рис. 48. Схема раздельного возбуждения колебаний с дополнительным силовым воздействием на ПО

Вариация параметров при вибротранспортировании ПО по лотку при раздельных гармонических колебаниях и дополнительном воздействии

Вариант

Параметры

А

В

и

к

Q

1

const

const

P- = РЧ-

const

const

2

const

const

P. = РЧ-

const

F W

3

0

const

p. = РЧ-

0

const

4

0

const

p. = Рч-

0

F^

5

const

0

P- = Рч-

const

const

6

const

0

p. = Рч-

const

F to

7

const

const

p. ¥= Рч-

const

const

8

const

const

P-¥= Рч-

const

F^

9

F W

const

P. = Рч

var

const

10

F^

const

P- = P +

var

F (/)

11

const

FW

P_ = РЧ-

const

const

12

const

F^

P. = РЧ-

const

F (/)

13

const

F^

P. ¥= РЧ-

const

const

14

const

F^

P. * РЧ-

const

F (/)

15

const

const

P. = РЧ-

const

const

16

const

const

P. = РЧ-

const

F to

17

FW)

const

P. = РЧ-

var

const

18

F^

const

P. = РЧ-

var

F (/)

19

const

FW

p. = p+

const

const

20

const

F (x)

P- = РЧ-

const

F to

21

const

const

P. 4^ РЧ-

const

const

22

const

const

P. ^ РЧ-

const

F (0

23

F^

. const

P. ¥=p+

var

const

24

F^

const

P_ ¥= РЧ-

var

F to

25

const

F(x)

P. ^РЧ-

const

const

26

const

F (x)

P. ¥= p+

const

F^

27

0

F^

P- = p+;

P- ^ Рч-

0

const

28

0

F^

P. = p+; P_ ¥=P+

0

FW

Примечание. Для вариантов 1—14, 27, 28 в = О, для вариантов 15—26 е = Оч-л.

ческое присасывание или электромагнитное притягивание ферромагнитны® ПО), тем самым увеличивается фрикционная анизотропность ПО при прямом и обратном скольжении.

В табл. 6 представлено двадцать восемь вариантов множества сочетаний параметров колебаний Я, В, е и К для случаев, когда Ц_ = р,+ и р,_ ^ р,+, а характер воздействия дополнитель

ной силы Q различен. Дополнительная сила Q может быть постоянной и переменной по длине лотка, а в предела® одного кинематического цикла колебаний лотка может иметь постоянное или пульсирующее значение.

При раздельном возбуждении колебаний фазовый угол в может изменяться только лишь в предела® от О до а.

РАСЧЕТ

И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЗУ

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ВЗУ

Производительность загрузочный устройств штучных ПО

, 60и

= а-^а^а^а^а^а^... I —j— ц,

где Of — коэффициент, учитывающий число ПО, которое одновременно может захватить захватный орган; а2 — коэффициент, учитывающий, сколько раз могут возобновиться захват и выдача ПО каждым захватным органом на протяжении одного кинематического цикла; а8 — коэффициент, учитывающий влияние на производительность относительных размеров ПО; а4 — коэффициент, учитывающий влияние на производительность степени заполнения бункера; ав, ав — коэффициенты, учитывающие влияние на производительность других факторов, специфических для различных типов загрузочных устройств, ПО и условий эксплуатации; I — число параллельных рядов (каналов) захватных органов; о — скорость движения захватных органов, м/с; т; — коэффициент выдачи, равный отношению Пд!Пт\ Пт— теоретическая производительность устройства; h — шаг захватных органов.

Зависимость действительной производительности механических загрузочных устройств с поштучным или порционным захватом ПО можно представить и в другом виде:

Пд = aia2a8a4aBae... iknx\, где к — число захватных органов; п — частота вращения или число ходов захватного органа.

Для ВЗУ формула действительной производительности имеет вид

, бОУдт)

Пд = a8a4aBae... I —

где о ср— средняя скорость перемещения ПО по вибродорожке, м/с; I — длина ПО, м.

Коэффициенты at и а2 для ВЗУ не характерны.

Производительность ВЗУ значительно зависит от скорости виброперемещения ПО. По аналогии с механическими загрузочными устройствами их теоретическая производительность

/7Т = 60/Трдб.

Средняя скорость определяется значением микроперемещения AS ПО за кинематический цикл Тк, который равен в ВЗУ одному периоду колебаний:

_ AS

»Ср9

1 К

где Тк = 1/f; / — частота колебаний, Гц. Тогда соотношение рабочего и кинематического цикла в ВЗУ

ГРаб— >

Гдет= ду.

Технологический цикл в ВЗУ зависит от длины пути L, на котором совершаются подготовка, захват, ориентация и выдача ПО в приемник, и от скорости виброперемещения оср, при которой производятся эти процессы:

техн~^” As гдв?=А_.

Имея соотношение между Траб и Тю можно далее получить соотношение между ГТехн и Траб, т. е.

Ттехн — ^Тн = *~ ^раб = Р^раб»

где р = Lil.

Величины тир всегда практически больше единицы. В итоге имеем

Граб = тТК = 2^5.,

а теоретическая производительность ВЗУ

_ 60 _ 60 _ 60 AS _

Т ~ Граб ” тТв 1ТК

60L_ 60пср

техн I

Способы повышения коэффициента скорости виброперемещения ПО

Способ повышения

Двухкомпонентные колебания дорожки

Фрикционная анизотропия дорожки

Асимметричный закон вынужденных продольных колебаний дорожки

Трех компонентные раздельные колебания в двух направлениях со сдвигом фазы

Трех компонентные раздельные колебания в поперечном (гармонические) и в продольном (асимметричные) направлениях со сдвигом фазы

Виброперемещение с дополнительным силовым воздействием

0,20,250,40,60,91,60,20,250,40,60,91,6Из последней зависимости очевидно, что ВЗУ имеют существенное преимущество по сравнению с механическими стационарными загрузочными устройствами в том, что при сохранении требуемого уровня Пт конструктивно можно варьировать величинами а и Ттехн для достижения активного ориентирования ПО.

0,2

0,25

0,4

0,6

0,9

1,6

0,2

0,25

0,4

0,6

0,9

1,6

Длина ПО и период колебаний обычно являются заданными параметрами для данной конструкции ВЗУ. Рассмотрим теоретическую предельную физическую производительность и теоретическую предельную конструкторскую производительность.

Для ВЗУ теоретическая предельная физическая производительность будет при AS = Л и коэффициенте скорости /Со = о3/олтах, равном единице, где Л — амплитуда колебаний лотка; о8 — скорость ПО; оЛшах — максимальная скорость лотка.

Конструкторская производительность зависит от конструктивных факторов, используемых в ВЗУ.

Допустим, при некоторых равных условиях (амплитуда, угол наклона дорожки, угол направленных колебаний, частота колебаний постоянны), применяя вибродорожку с фрикционно-

анизотропной несущей поверхностью, коэффициент скорости удается повысить примерно на 25 % по сравнению с двух компонентным приводом (табл. 7); у вибропривода, обеспечивающего асимметричный закон колебаний, -— в два раза; у вибропривода с раздельным возбуждением колебаний в поперечном и продольном направляющих — в три раза, а применяя комплекс приемов — фрикционную анизотропию дорожки, асимметричный закон вынужденных продольных и гармонических поперечных колебаний, можно довести коэффициент скорости до 0,9.

Виброперемещение ПО в поле вибрационных сил инерции и дополнительных силовых воздействий позволяет получить виброперемещение с коэффициентом скорости, превышающим единицу (см. табл. 7).

Скорость виброперемещения в ВЗУ влияет на условия захвата, ориентирования и выдачи ПО.

В каждом отдельном случае необходимо иметь определенный уровень скорости для обеспечения нормального процесса их пассивного или активного ориентирования. Как правило, чем сложнее процесс ориентирования, тем меньшую скорость виброперемещения нужно обеспечивать. Особенно это характерно при ориентировании ПО с помощью трафаретов. При этих условиях часто уровень производительности не удовлетворяет производство. Поэтому одним из направлений значительного повышения производительности ВЗУ является изыскание способов многоканального i осуществления процессов захвата, ориентирования и выдачи ПО.

Число каналов / ВЗУ практически можно увеличить, например, до девяти путем доведения числа заходов и числа ручьев в каждом заходе до трех. Тогда теоретическая производительность устройства

Пт = -^2» I.

При данном решении не происходит увеличения производительности прямо пропорционально увеличению числа каналов, так как плотность потока в каналах будет неодинакова вследствие различных условий захвата ручь-

ями вибродорожки, а кроме того, ручьи находятся на разных радиусах и, следовательно, скорости ПО будут неодинаковые. Кроме того, при увеличении числа заходов увеличивается угол наклона вибродорожки и уменьшается угол подготовки захвата ПО на вибродорожку. Этого недостатка лишены лотковые ВЗУ, в которых число каналов i может быть доведено до нескольких десятков, причем во всех каналах условия захвата, ориентирования и выдачи будут одинаковы.

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЧАШИ

Расчет габаритных размеров чаши проводят в зависимости от размеров загружаемых ПО и времени между их загрузкой в чашу (рис. 49).

Внутренний диаметр D^ цилиндрической чаши определяют из условия

(8 4-12)/<DB =

1 /” (1,5 4-2)77дп^^

где Пд — действительная производительность ВЗУ; п — число вибродорожек; W — наружный объем загружаемого ПО; z — число каналов на каждой вибродорожке; Тп— время между пополнениями чаши (Т — 154-20 мин); Я8 — высота загружаемых ПО; Я3 « « (0,5 ... 1,5) /, где / — длина ПО.

Толщину А обечайки чаши выбирают в зависимости от технологии изготовления: для точечных чаш А = (243) 10~9 м; для сварных чаш А = = (14-1,5) 10”9 м.

Наружный диаметр чаши определяют по формуле

DH _ DB + 2А

и округляют его до большего числа из ряда: (63, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800) 10~3 м.

Шаг / спирали вибродорожки определяют из условия

/ > (d+ 6) 1,5,

где d — наибольший диаметр ПО (для тел вращения); для призматических ПО d = h, где h — высота ПО; для плоских d — Ь, где b — ширина ПО; 6 — толщина вибродорожки, опреде-

Рис. 49. Расчетная схема чаш ВЗУ

ляется технологией изготовления в пределах 6 = (14-3) 10-3 м.

Если чаша многозаходная, то шаг спирали при п заходах

1> 1,5 (d+ 6) tu

При нарезке спирали на станке шаг нарезки округляют до ближайшего большего числа из ряда: (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 32, 36, 38) 10“3 м.

Угол подъема спирали лотка .

Р = arctg (/*/лПв).

Если чашу рассчитывают под имеющийся синфазный вибропривод, то угол р определяют в зависимости от угла наклона пружин ф привода: ф = arctg х

X | 1.25tg^P+ arctg X

где / — частота колебаний привода (/ — 50; 100 Гц); и — скорость вибротранспортирования ПО. При расчете и можно принять в соответствии с ГОСТ 20795—75 и ГОСТ 20796-75 (табл. 8). Диапазон изменения угла Р — 0,24-5°. Если учитывают привод раздельный, то при выборе угла Р учитывают /*. Угол наклона а вибродорожки к обечайке чаши выбирают, исходя из способа ориентирования ПО и конфигурации ПО.

Зависимость предельной скорости вибротранспортирования от диаметра чаши

я

Ъ

«

Q

Ъ

к

Ji

я

&

м Q

о

и

D Я

40

20

250

100

63

32

320

но

100

45

400

120

125

56

500

130

160

71

630

140

200

85

800

160

В случае многозаходной чаши внутренний диаметр ее должен удовлетворять выражению

Высота чаши Н^ определится как

Яо = Я8 + (1,0 4-1,5)/,

где Я3 — высота засыпаемых в чашу ПО [Я3 « 2,5 (/+ 6)].

Ширина вибродорожки

Ва = b + а + 0,5 / D| — /2, где а — зазор между ПО и направляющим буртиком \а= (0,54-2,0) 10“3м]. При отсутствии буртика а = 0.

Максимальное число каналов вибродорожки

_ 0,25DB

Zmax - 6 + с ,

где с — ширина перемычки между каналами [с = (0,54-1,5) 10-3 м].

В зависимости от типоразмера чаши толщина дна

Яд«0,50Яв.

Угол конуса чаши выбирают в диапазоне у0 = 1504-170°.

Диаметр конуса

DK = DB — 2В0.

Максимальное число вибродорожек (заходов) в чаше определится как

„_ mtDB tg Р

°max - Ztgp + Й

с дальнейшим округлением до целого числа в меньшую сторону.

РАСЧЕТ УПРУГИХ СИСТЕМ ВЗУ

Упругие системы ВЗУ (см. табл. 1) разделяют на четыре группы:

системы стержневые круглого, прямоугольного сечения и др.;

системы торсионного типа;

системы в виде витых пружин)

системы мембранного типа.

Расчет параметров каждого упругого элемента и суммарной жесткости системы проводят с учетом этих групп и специфических конструктивных особенностей ВЗУ. От корректного определения жесткости элементов упругой системы зависит частота собственных колебаний, а следовательно, и режим работы ВЗУ.

Упругая система из пружинных стержневых элементов (см. систему 1 табл. 1). Угловая частота собственных колебаний ВЗУ

Поскольку подвижная часть питателя укреплена на трех наклонных стержневых упругих элементах и масса ее М распределена по поверхности, то для того чтобы воспользоваться формулой (4), необходимо подвижную массу ВЗУ привести к точкам крепления упругих элементов.

Для двухмассной колебательной системы ВЗУ приведенная масса

Мпр= тТ—.

I т°Р 1.

^Пр 2

где /пПр1 и mnP2 — соответственно активная и реактивная массы, приведенные к точкам крепления упругих элементов. Эти массы вычисляют по одной зависимости

шПр = т sin2 т£Л + -^- cos2 ipft,

где mnp — приведенная масса, кг; т — масса активной или реактивной части ВЗУ, кг; фд — угол наклона упругого элемента к вертикали; J — момент инерции активной или реак-

(6)(6)(7)(7)/1/1лО* 64 ’лО* 64 ’(8)(8)[0-1] >[0-1] >3EYd3EYd(11)(11)

(6)

(6)

(7)

(7)

/1

/1

лО* 64 ’

лО* 64 ’

(8)

(8)

[0-1] >

[0-1] >

3EYd

3EYd

(11)

(11)

тивной части ВЗУ, кг*ма; г — радиус крепления упругого элемента соответственно на активной или реактивной части ВЗУ, м.

Соотношение масс реактивной и активной частей ВЗУ практически назначается равным 5, соотношение же моментов инерции — равным 3.

Жесткость упругого стержневого элемента

С = -^(2л/0),(5)

где I — число упругих элементов (обычно равное трем).

Жесткость пружинной подвески зависит от ее длины /, способа крепления, момента инерции поперечного сечения Ji и материала подвески. Жесткость подвески с двумя защемленными концами

12£Ji

С /з

где Е — модуль упругости материала подвески.

Приняв число подвесок в питателе I = 3, из формул (5) и (6) определяют необходимый момент инерции сечения подвески

ЭЕ

При установке питателя на круглых цилиндрических стержнях в качестве подвесок диаметр их определяют следующим образом. Момент инерции круглого сечения

Подставив (8) в (7), получают

где 7о = (1,054-1,1)7; I — частота вибратора; / — длина части пружинного стержня между башмаками крепления.

Для вычисления момента инерции активной и реактивной частот ВЗУ относительно его оси необходимо определить момент инерции каждого из элементов их конструкций, разбивая на элементарные геометрические

тела — цилиндры, конусы, параллелепипеды, моменты инерции которых можно вычислить, воспользовавшись данными табл. 9.

Минимальную длину пружинного стержня определяют из условия, что максимальные напряжения, возникающие в стержне, не превышают допускаемого предела выносливости a_j.

Максимальный изгибающий момент при жестком креплении стержней

SEJXY

где У — прогиб стержня.

Максимальное напряжение в стержне атах = Ми/^, где W — момент сопротивления пружинного стержня /™ nd3 \

I для круглого сечения W =1.

Из условия прочности на выносливость отах < [а_т ] получают -^^<[а-1].(Ю)

Для круглого сечения стержня после подстановки в уравнение (10) значений Jx и W получают

Решая совместно уравнения (9) и (И), получают формулу для определения минимальной длины пружинных стержней, удовлетворяющей условиям прочности на выносливость:

Если принять среднее значение для пружинных сталей [O-J = 3-102МПа и Е = 2 • 106 МПа, то для частоты 50 Гц минимальная длина стержня, м,

1mm = 25

для частоты 7 = 100 Гц

1mm = 31 V»WS

где УИпр — приведенная масса ВЗУ, кг.

Прогиб пружинного стержня с учетом статического отклонения от начального положения принимают Y = = О,8До, где До — относительный

9. Формулы для вычисления моментов инерции геометрических тел

Наименование тела

Эскиз тела и расчетная схема

Расчетная формула

Цилиндр СПЛОШНОЙ

Z

J = 0,125/nD*

222/

v//

27

Цилиндр ПОЛЫЙ

Z

О2 + d2 J = 0,125/tz

' В

Конус

Z

J = 0,075mD2

Конус полый

J — 0,075 ^mD> lD^ md> ^

Продолжение табл. 9

НаименованиетелаНаименованиетела

Наименованиетела

Наименованиетела

Эскиз телаи расчетная схема

Расчетная формула

КонусусеченныйКонусусеченный

Конусусеченный

Конусусеченный

= 0,076 (mD,L О’-md,L/P), где Li = £+ d — 4 ) ?

L1 = Li D — d

Цилиндрсплошной

J = m (0,1250 2 + R*)

Часть пологоцилиндра

J = 0,125 -^-«(D2 —<Р)

Цилиндрсплошной

J = m (0,0833£* + + 0.0625D1 + /?^

Продолжение табл. 9

НаименованиетелаНаименованиетела

Наименованиетела

Наименованиетела

Эскиз телаи расчетная схема

Расчетная формула

Параллелепи-пед

J = 0,0833/п (Л2 + L2 4- 12£2)

(12)(12)имеемимеемИа зависимостиИа зависимости

(12)

(12)

имеем

имеем

Иа зависимости

Иа зависимости

размах колебаний приведенной массы, м;

Ло = А1 + Лд,

где Л1 — размах колебаний чаши питателя; Л2 — размах колебаний нижней массы.

Рис. 50. Расчетная схема упругой системы с гиперболоидным торсионом

(13)

Подставляя формулу (13) в формулу (12), получаем

Ло = Лх f 1 +. \ ^2 /

Комбинированные упругие системы для вибрационных загрузочных устройств с раздельным возбуждением колебаний. В комбинированных упругих системах упругие элементы используют в следующих сочетаниях:

гиперболоидный торсион и мембрана (см. рис. 3);

круговой торсион и мембрана (см. рис. 4);

витые цилиндрические пружины (см. рис. 6) или витые цилиндрические пружины в сочетании со стержнями (см. рис. 5).

Схема ВЗУ с гиперболоидным торсионным упругим элементом представлена на рис. 50.

Упругая система ВЗУ должна обеспечить направление колебаний под углом Р на среднем радиусе гс спирального лотка и требуемую резонансную настройку, обладая достаточной прочностью при заданных амплитудах перемещения.

Угол Р определяется выражением tcfl_ О + и)» gp d+p')^*

где р = р' = —5 s = sin 0 tgip;

* н ®н

mB, mH, JBl JH — соответственно массы и моменты инерции чаши и реактивной плиты; г и г0 — радиусы крепления перьев; ф — угол наклона оси пера к вертикали? 6 — угол, образованный радиусом г0 и проекцией оси пера на горизонтальную плоскость?

cos 6cos 6$1пф 2р ’$1пф 2р ’где р = г0^§ I — длина пера.

cos 6

cos 6

$1пф 2р ’

$1пф 2р ’

Угол ф при заданном угле Р определяют из уравнения

®**-4Е(-тт^^8РУ+1]х

X ра sina ф +

+ 4(тт^^'81|У8'-0-

Величину г = о/ш0, обеспечивающую стабильность работы питателя при минимальной вынуждающей силе Р, выбирают в пределах 0,93—0,96 (<оо — собственная частота колебаний). Жесткость упругой системы, обеспечивающая величину 2,

®а ...

где М — приведенная масса системы:

м _ ®bs8^в

1+^ гИ1 + Р) *

Жесткость гиперболоидного тор- сиона

_ кг1ЕЪ* сг. т——,

. sin 9 , у8 aQ , w^^v^p+i-008 е+

, у —0,63 G а u ,

+ ' Зр5^-соваф; I — число перьев торсиона; Е и О — соответственно модуль продольной упругости и модуль сдвига; b — толщина пера; у = ЫЬ^ h — ширина пера.

Прочность упругой системы при минимальных габаритных размерах

обеспечивается выбором длины перьев /min, при которой напряжения, возникающие при колебаниях с относительной амплитудой До, не превышают допускаемых при симметричной циклический нагрузке [о^]:

У 40,54$ sin4 ^Е^М^ Гтш-2 у [с^^зЧг^ ’ где . sin 0 , у , йа = р -д + -~г- sin фз 1 г 2cosip 12

Л 9 (1 + Р)

° ®Kccos(P—а)

После определения длины пера I > > /тш подсчитывают толщину пера

у шгм1»

V Е№кх ‘

На рис. 4 изображена конструкция ВЗУ с комбинированной упругой системой (с круговым торсионным и мембранным упругими элементами). Роль упругой системы для обеспечения угловых колебаний (колебаний в горизонтальной плоскости) выполняет круговой торсион 4, изготовленный в виде беличьего колеса из набора вертикальных перьев, жестко соединенных фланцами. Перья торсиона изготовляют методом фрезерования трубы или набирают из отдельных пластин или круглых стержней. В последнем случае необходимо жесткое закрепление стержней, иначе нарушается работоспособность устройства.

Для повышения угловой жесткости упругой системы рекомендуется устанавливать дополнительный стержневой торсион 5, который монтируется внутри торсиона 4. К верхнему фланцу торсиона 4 крепится бункер 1. Два горизонтально расположенных электромагнитных привода 2 создают заданную амплитуду вынужденных угловых колебаний. Нижним фланцем торсион прикреплен через переходные втулки и пружины 5 мембранного типа к реактивной массе. Фланец, изготовленный из магнитомягкой электротехнической стали, выполняет функцию якоря электромагнитного привода 6, который возбуждает колебания бункера в вертикальной плоскости.

Упругими элементами в этом случае являются пружины мембранного типа 5.

Упругая система ВЗУ состоит из двух самостоятельных звеньев, обеспечивающих монорезонансный режим угловых и линейных (вертикальных) колебаний с учетом прочности упругих элементов.

Если упругая система угловых колебаний состоит из торсиона 4 с плоскими вертикальными стержнями и внутреннего круглого стержневого торсиона 3, то используют методику расчета, изложенную в работе [36]. Исходными данными для расчета являются: Ав и Ар — вертикальная и горизонтальная составляющие амплитуды колебаний бункера; гс — средний радиус движения ПО по спиральному лотку; mB, тн и JB, JH — массы и моменты инерции верхней части, подвешенной на торсионе, и нижней (реактивной) части.

Из условия работы устройства в око- лорезонансном режиме угловая жесткость упругой системы ^“^пр,(“)

где f0 —• частота собственных угловых колебаний; /Пр — приведенный момент инерции загрузочного устройства;

Угловая жесткость торсиона 4 типа беличьего колеса

где п — число стержней в торсионе; h — толщина плоского стержня; г — средний радиус заделки стержней в торсионе; / — длина стержня; ^ — коэффициент, определяемый по формуле

вдесь G — модуль упругости при сдвиге материала стержней торсиона.

Толщина плоского стержня торсиона

6£ф0й2 ’

где [а_£]—допускаемое напряжение на растяжение в материале стержня торсиона при циклической нагрузке; ф0 — амплитудное значение угловых колебаний бункера относительно нижней (реактивной) части;

Коэффициент &2, входящий в формулу (16), определяют по формуле

Число стержней в торсионе

(17)(17)где а — расстояние между стержнями на внутреннем диаметре торсиона, которое следует выбирать возможно ббль- шим.

(17)

(17)

При наличии внутреннего стержневого торсиона в совокупности с торси- оном в виде беличьего колеса жесткость упругой системы должна быть распределена между ними:

СФ = СФ, + СФ„ (18)

где сф1 и сф| — жесткости соответственно наружного и внутреннего стержневых торсионов.

Исходя из заданной жесткости сф|, определяют размерные параметры стержневого торсиона 3 из следующих соотношений:

3/ 2сф,фо .V Л[Т_,] ’3/ 2сф,фо .V Л[Т_,] ’Сфо [Т-11Сфо [Т-11dT = 2dT = 2(19)(20)(19)(20)где [т_х] — допускаемое касательное напряжение в материале торсиона при циклической нагрузке.

3/ 2сф,фо .

V Л[Т_,] ’

3/ 2сф,фо .

V Л[Т_,] ’

Сфо [Т-11

Сфо [Т-11

dT = 2

dT = 2

(19)

(20)

(19)

(20)

Размеры пружин мембранного типа выбирают такими, чтобы была обеспечена заданная собственная частота вертикальных колебаний системы

162162(22)(22)Snr^EkdSnr^Ekd

1

62

1

62

(22)

(22)

Snr^Ekd

Snr^Ekd

/верт = (1,14-1,2) f. В соответствии с этим толщина мембранной пружины

Ч Г ^верт^пргн^м

У П^Е ’

где Л1пр — приведенная масса системы;

^пр^

гн — наружный радиус заделки мембранной пружины.

Значение коэффициента км находят из формулы

где р, — коэффициент Пуассона для

материала пружины; q = -S-; rB — гв

внутренний радиус заделки мембранной пружины.

Параметры мембранной пружины

6, гн и гв должны удовлетворять условию прочности

V(i-^(--^^

где Л о = Ав ( 1 Н— ) — амплитуда \ ^н /

вертикальных колебаний бункера относительно нижней (реактивной) части;

к .2.WinW + i)

М2 1—р.2 № — I)2 —4^21п2^ •

При проектировании ВЗУ, конструкция которого приведена на рис. 48, при наличии внутреннего торсиона расчет проводят в такой последовательности:

приняв предварительно сф| = = сф, по формулам (14), (19) и (20) находят предварительные значения /т и dT, конструктивно определяют внутренний диаметр и длину стержней, после чего из формулы (16) находят толщину h плоского стержня наружного торсиона;

задавшись отношением b!h = = (84-15), находят значение b и по формуле (17) определяют число стержней в торсионе, а затем по формуле (15) — угловую жесткость наружного торсиона;

уточнив по формуле (18) значение сфв, пересчетом по формулам (19) и (20) находят конструктивное значение /т и dT;

задавшись радиусами заделки мембранных пружин гн и гв, по формуле (21) определяют толщину о и проверяют параметры по формуле (22).

Если в конструкции отсутствует внутренний стержневой торсион 5, то расчет упругой системы ведут в такой последовательности:

задаваясь конструктивно размерами 2г и I торсиона, а также отношением blh и числом стержней л, по формуле (15) с учетом (14) определяют толщину стержня

<=3)

проверяют принятое число пружинных стержней торсиона по формуле (17) и при необходимости прр- водят пересчет толщины стержня по формуле (23). После уточнения Л его значение проверяют по формуле (16).

Если в конструкции торсиона имеются круглые стержни, то их диаметр

где

kd = 1 + 0,066kd = 1 + 0,066

kd = 1 + 0,066

kd = 1 + 0,066

Упругая система (см. рис. 5) состоит из двух витых цилиндрических пружин горизонтального привода (см. систему 8, табл. 1) и из четырех упругих элементов стержневого типа круглого или прямоугольного сечения вертикального привода.

Круговую частоту собственных колебаний системы горизонтального привода в данном случае можно определить из сравнения потенциальной энергии в положении наибольшего отклонения с кинетической энергией

при переходе системы через положение равновесия.

Максимальное значение потенциальной энергии

п С1^1 j СА С1Ф0^2 ,

22 —22—2

, ^Я2 _ Фо^(С1+С2)

+2~2’

где с^ и са — жесткость витых цилиндрических пружин; At = ф/?; Д2 = = ф/?; ф = фо sin о/; ф = фош cos (о/. Кинетическая энергия

ФJпрф2 ^пр^ОгФр 2~2’

где соОг — круговая частота собственных колебаний системы горизонтального привода.

Приравнивая выражения потенциальной и кинетической энергии, получают ’

^рФоСО^-ф^^+Сз),

откуда

т2 /?2(^1 + ^)

to0P7>

Jnp

где R— радиус заделки пружин ct, са на коромысле ВЗУ; /Пр — приведенный момент инерции активной и реактивной частей ВЗУ.

При сг = са = с последняя зависимость приобретает вид

где с — жесткость упругого элемента в виде витой цилиндрической пружины при продольном действии силы;

_ GTd*

С” 8D4 ’

где GT= 8* 104 МПа — модуль упругости; d — диаметр проволоки, мм; D — средний диаметр пружины, мм; I — число рабочих витков.

Таким образом, в системе горизонтального привода (см. рис. 5) при настройке ВЗУ на режим, близкий к резонансу, можно варьировать тремя параметрами:

радиусом заделки пружин R;

жесткостью витых цилиндрических пружин, изменяя число рабочих витков i;

приведенным моментом инерции

где Jt и Ja ~ моменты инерции соответственно активной части ВЗУ (чаша, вал и коромысло) и реактивной части (основание). Круговая частота собственных колебаний системы вертикального привода (см. рис. 5)

1Г

®0В ==ЛЛ ’

Г /Ипр

иции

где Л4ПП =V-^— — приведенная

/711 + /и2

масса системы ВЗУ; с — жесткость стержневых упругих элементов (см. систему 3, табл. 1);

Т

c=s + X_,

где

« _ —24£V (3/ + а) .

/2 (4а + 3/)’

—36ЕЛу0 .

а/2 (4а + 3/) ’

здесь Е = 2-106 — модуль упругости материала стержня, МПа; J — момент инерции поперечного круглого сече-

, nd4 , L

ния, J = -^-; / = -у — Расстояние вдоль оси X между опорами 2 и 3; а — расстояние вдоль оси X между опорами 1 и 2; yt — (на схеме не показан) — прогиб стержня под действием реакции Ро; Уо (на схеме не показан) — прогиб стержня под действием реакции Р.

В рассматриваемой схеме (см. систему 3, табл. 1) представлено два стержня в качестве упругих элементов. В конструкции ВЗУ (см. рис. 5) применена спаренная упругая система, т. е. в сумме четыре стержня, жесткость которых может изменяться за счет изменения пролетов а и Z, а также при поджатии их по концам и в середине — реакции Р и Р^ Такая конструкция упругой системы вертикального привода ВЗУ позволяет изменять суммарную жесткость примерно в 2 раза.

На рис. 6 представлена упругая система, единая для горизонтального и вертикального приводов, состоящая из крестообразно расположенных витых цилиндрических пружин 1—8.

Пружины /, 5, 5, 7 — основные пружины для горизонтального привода и их жесткости q = с3 = с6 = с7 = с2, где

GTd<

Приведенная жесткость упругой системы горизонтального привода

2CjC3 2с6с7

Пр Ci + с3 С5 + С?

Круговая частота собственных колебаний горизонтального привода (см. рис. 6)

_-1 / Спр + с"д

®ог —’

где q — радиус заделки пружин; Сдр— приведенная жесткость пружин Cf, с3, с5 ис7; Сд —дополнительная поперечная жесткость пружин с2, с4, св и с8, которая составляет 10 % от спр; Лц>= Л^з/(Л + А); здесь Jt и /8 — моменты инерции соответственно чаши / и основания /// (см. рис. 6). Методика расчета жесткости упругой системы вертикального привода аналогична рассмотренной. В итоге получаем

с" = 2 — ^2^а= 2g°g8

пр с2 + с4 Св + с8

где Сдр —• приведенная жесткость пружин С2, С4, Св И Сд.

Круговая частота собственных колебаний вертикального привода (см. рис. 6)

®ов —®ов —1 /^yLZEZi

®ов —

®ов —

V ’

Г'Nnp

где Сд — дополнительная поперечная жесткость пружин с^ Сд, сь и с?, которая составляет примерно 10 % от с'^ ^нр — приведенная масса чаши mt

и основания т3,~—

8 пр тх 4 т3 .

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ ПРИВОДА ВЗУ

Расчет электромагнитов привода является одним из наиболее сложных расчетов ВЗУ. Это связано с рядом особенностей, присущих ВЗУ, работающих от сети однопол у пер иодного выпрямителя, пренебрежение которыми вызывает существенные расхождения между расчетными и экспериментальными данными. К ним относят:

наличие постоянной составляющей выпрямленного тока;

наличие постоянной составляющей напряженности поля;

работу электромагнита на частном цикле гистерезиса.

Предлагаемая методика расчета электромагнитов учитывает перечисленные особенности работы ВЗУ.

Исходными параметрами, как правило, являются: усилие Р, развиваемое электромагнитом для обеспечения заданной амплитуды колебания А; амплитуда колебаний А; напряжение сети U; материал стали магнитопровода.

Кроме этих основных параметров, в некоторых отдельных случаях могут быть заданы и другие параметры, характеризующие работу привода: типоразмер магнитопровода; величина активного и реактивного сопротивления; диаметр провода обмотки; ток в обмотке; число витков обмотки.

Для ориентировочного определения необходимого типоразмера магнитопровода по заданному усилию Р и амплитуде колебаний А воспользуемся графиком (рис. 51). Начальный зазор (м) д = А!^Л. График Р (6) был построен в результате расчета 134 типоразмеров электромагнитов с параметрами, приведенными на рис. 52 и в табл. 10.

При расчете не учитывалось магнитное сопротивление стали. После расчета на нагрев были построены характеристики (см. рис. 51), которыми можно пользоваться для ориентировочного определения параметров электромагнита.

Расчет выполняли в три этапа:

Определение параметров электромагнита без учета магнитного сопротивления его материала.

Рис. 51. График определения типоразмера магнитопровода:J, 5, 9» ••„ 129 *• номера магнитов (см, табл, 10)Рис. 51. График определения типоразмера магнитопровода:J, 5, 9» ••„ 129 *• номера магнитов (см, табл, 10)Определение магнитного сопротивления материала магнита.

Рис. 51. График определения типоразмера магнитопровода:

J, 5, 9» ••„ 129 *• номера магнитов (см, табл, 10)

Рис. 51. График определения типоразмера магнитопровода:

J, 5, 9» ••„ 129 *• номера магнитов (см, табл, 10)

Уточнение рассчитанных параметров магнита.

Этап I. Магнитная проводимость воздушного зазора

0в = 1198Л6б,

Рис. 52. Параметры электромагнитов

где А = 0,000535 + 0,082; Б = = —0,61 Н ^—; 5 — площадь сечения центрального стержня магнитопровода. Зависимости A (5) и Б (S) приведены на рис. 53, a G = Л6Б определяем по номограмме (рис. 54).

dG Используя зависимость рис. 55, определяем ее значение.

Задаваясь коэффициентом надежности у = 1,3, определяем Ртах ^ = 1,ЗР.

Средняя длина витка, м, /ср = = 7,67s. Она может быть определена и по графику (рис. 56).

Намагничивающая сила

2Р dGИо d62Р dGИо d6

2Р dG

Ио d6

2Р dG

Ио d6

Из условий полного заполнения окна магнитопровода обмоткой с учетом необходимого реактивного сопротивления обмотки, обеспечивающего получение предельно допустимого зна-

№ магнита (см. рис. 61)Параметры№ магнита (см. рис. 61)Параметрыа, мт, ма, мт, м/0,010,01860,0320,0450,010,01251040,040,0490,010,0161050,040,04140,0160,0161060,040,04200,0160,021080,040,04260,0160,0251150,040,05310,020,021170,040,05320,020,021190,040,05380,020,0251270,040,064760,0320,0321280,040,064850,0320,041290,040,064№ магнита (см. рис. 61)Параметры№ магнита (см. рис. 61)Параметрыа, мт, ма, мт, м/0,010,01860,0320,0450,010,01251040,040,0490,010,0161050,040,04140,0160,0161060,040,04200,0160,021080,040,04260,0160,0251150,040,05310,020,021170,040,05320,020,021190,040,05380,020,0251270,040,064760,0320,0321280,040,064850,0320,041290,040,06410. Параметры типовых электромагнитов10. Параметры типовых электромагнитовчения тока и полученной намагничивающей силы, найдем максимальный диаметр обмоточного провода:

№ магнита (см. рис. 61)

Параметры

№ магнита (см. рис. 61)

Параметры

а, м

т, м

а, м

т, м

/

0,01

0,01

86

0,032

0,04

5

0,01

0,0125

104

0,04

0,04

9

0,01

0,016

105

0,04

0,04

14

0,016

0,016

106

0,04

0,04

20

0,016

0,02

108

0,04

0,04

26

0,016

0,025

115

0,04

0,05

31

0,02

0,02

117

0,04

0,05

32

0,02

0,02

119

0,04

0,05

38

0,02

0,025

127

0,04

0,064

76

0,032

0,032

128

0,04

0,064

85

0,032

0,04

129

0,04

0,064

№ магнита (см. рис. 61)

Параметры

№ магнита (см. рис. 61)

Параметры

а, м

т, м

а, м

т, м

/

0,01

0,01

86

0,032

0,04

5

0,01

0,0125

104

0,04

0,04

9

0,01

0,016

105

0,04

0,04

14

0,016

0,016

106

0,04

0,04

20

0,016

0,02

108

0,04

0,04

26

0,016

0,025

115

0,04

0,05

31

0,02

0,02

117

0,04

0,05

32

0,02

0,02

119

0,04

0,05

38

0,02

0,025

127

0,04

0,064

76

0,032

0,032

128

0,04

0,064

85

0,032

0,04

129

0,04

0,064

10. Параметры типовых электромагнитов

10. Параметры типовых электромагнитов

[d] = —0,05 ± 1/0,0025 + Л,

где Л = ^^-'; К' = фщОь; R' = = 1,87аа — 2,84а + 0,09; U — напряжение сети; со = 2л/; р0 = 1,256 X X 10“®; / = 50.

Число витков в обмотке электромагнита определяем по зависимости W = тт-Д-тгтх или по зависимостям а (а -р 0,1) рис. 57.

Реактивное сопротивление обмотки электромагнита определим как Хь = = К'^ или по номограмме рис. 58.

Величина тока в обмотке электромагнита 1 = UlXi>

Этап II. Определяем магнитное сопротивление материала магнитопровода. Напряженность магнитного поля в цепи

„ прп/з'-ю-*

н_,

где /м = 8,58а — 0,5 — средняя длина магнитной силовой линии (рис. 59).

Магнитную проницаемость определим по графику р (Я) (рис. 60).

Индуктивность контура, намагничивающая сила которого затрачивается на создание магнитного потокосцепления через воздушный зазор электромагнита,

^в = р0ГЧ}ъ, а индуктивность контура, намагничивающая сила которого идет на создание

Рис. 54. Номограмма определения G

Рис. 56. Зависимость для определения средней длины витка

магнитного потокосцепления через материал магнитопровода,

5

^ст " НРо^* “7•

Общая индуктивность обмотки L = = ——VV—, а реактивное сопротивление обмотки определяем как X'L = g)L

Рис. 57. Зависимости для определения числа витков

IV2000т

1750-

1500-

1250-

1000-

750-

500 .. Х=150

ХцОм

700 600 500 400 350 300 250

200

б 1900

-1700

-1500

-1300

-1100

- 900

- 700

-500

150

Рис. 58. Номограмма для определения реактивного сопротивления

Рис. 59. Зависимость определения средней длины магнитной силовой линии

Определяем диаметр провода, и,

Рис. 60. График определения магнитной прониРис. 60. График определения магнитной прони

Рис. 60. График определения магнитной прони

Рис. 60. График определения магнитной прони

Этап III. Определив значение тока в обмотке с учетом магнитного сопротивления материала магнитопровода кан U = -Д-, выполним уточненный Хь

расчет магнитопровода.

Находим число витков обмотки электромагнита

V = -^- ‘g

цаемости

R'

W

Далее расчет вновь выполняют в той же последовательности, что и на этапе И, и полученное значение ig сопоставляют со значением и При значительной разнице в этих величинах расчет вновь повторяют до тех пор, пока не получат приемлемых вначе-

ВЗУ МОДУЛЬНОГО ПОСТРОЕНИЯ

Структура ВЗУ. Построение ВЗУ по модульному принципу позволяет упростить поиск компромисса между требованиями потребителей и возможностями изготовителей. Многообразие производственных задач увеличивает номенклатуру ВЗУ, различных по своим размерам, функциональным и техническим характеристикам. Это снижает серийность выпуска устройств, повышает стоимость и увеличивает сроки их освоения. Модульный принцип построения оборудования позволяет сократить число модификаций и создать гибкую систему проектирования, дающую возможность при ограниченном комплекте унифицированных сборочных единиц удовлетворить разнообразные технологические и компоновочные требования технических заданий.

Высшей степенью унификации является компоновка блочно-модульных конструкций с использованием многофункциональных элементов. В качестве таких элементов в ВЗУ можно применять пружинные стержни и электромагнитные механизмы поперечного действия (ЭМПД).

ВЗУ с электромагнитным приводом удобно расчленять на функциональные блоки: чашу, вибропровод и основание.

Чаша объединяет в единое целое бункер, предназначенный для содержания запаса объектов загрузки и позволяющий работать устройству автономно в течение заданного времени; лоток, поштучно выбирающий объекты загрузки из числа хранящихся в бункере; ориентатор, обеспечивающий определенность положения объектов загрузки на лотке при дальнейшем транспортировании.

Компоновка основания ВЗУ проста. Она представляет собой основание — корпусную деталь, позволяющую объединить составные части ВЗУ в единое целое и играющую роль реактивной массы колебательной системы устройства, с закрепленными виброизоляторами, осуществляющими демпфирование колебаний, передаваемых на оборудование, где закреплено ВЗУ,

Основным элементом ВЗУ является вибропривод. Он сообщает лотку колебания требуемых закона и параметров, определяющих необходимые скорость и режим вибротранспортирования. Как правило, вибровозбудитель (электромагнит) устройства работает в паре с упругой системой, связывающей колеблющиеся части ВЗУ с основанием.

Пружины упругой системы могут выполняться малой жесткости. В этом случае они обеспечивают лишь кинематическую связь колеблющихся частей с основанием, определяя направление колебаний лотка. Пружины уменьшенной жесткости не только придают колебаниям требуемую направленность, но и являются составной частью общей упругой системы, определяющей динамику работы колебательной системы. Если пружины являются практически единственным элементом упругой системы, то их жесткость определяется из условий околорезонансной работы устройства.

В качестве вибровозбудителей применяют в основном электромагниты с внешним притягивающимся якорем. Однако структурно-функциональные свойства электромагнитов с внешним поперечно движущимся якорем, в частности с якорем поворотным, определяют целесообразность их использования.

Особенностью электромагнита поперечного действия (ЭМПД) является то, что он может выступать в роли многофункционального механизма. Один и тот же ЭМПД в зависимости от настройки взаимного расположения полюсов магнитопровода может успешно выполнять роль силового механизма или упругого звена регулируемой жесткости, а может сочетать упругие и силовые свойства в необходимой конструктору пропорции.

Табл. 11 характеризует графы структур четырнадцати вариантов ВЗУ модульного агрегатирования. Воздействие одного элемента на другой показано ориентированным ребром графа; учитываемое противодействие — штриховым ориентированным ребром; упругая связь иной (немеханической) природы — двумя ориентиро-

11. Структурные схемы и характеристика действия ВЗУ модульного агрегатирования

Структурная схема

Характеристика действия

а — 1,63; у = 3,28а — 1,63; у = 3,28а = 1,87; у = 3,52а = 1,87; у = 3,52

а — 1,63; у = 3,28

а — 1,63; у = 3,28

а = 1,87; у = 3,52

а = 1,87; у = 3,52

Чаша ВЗУ приводится в колебательное движение однотактным виброприводом. ЭМПД питается переменным или пульси рующим током. Наклонные пружины обеспечивают винтовые колебания лотка чаши в околорезонансном режиме. Колебания чаши гармонические. Их частота определяется частотой изменения магнитного потока в рабочем зазоре магнитопровода ЭМПД, а амплитуда колебаний — мощностью ЭМПД, степенью близости колебаний к резонансным, силой тока, питающего электромагнит ЭМПД ВЗУ имеет две обмотки. На первую подается переменный или пульсирующий ток, как и в предыдущем варианте, а на вторую — постоянный ток. Пружинные стержни выполняют меньшей жесткости по сравнению с жесткостью, определяемой требованиями околорезонансной работы устройства. Дополнительную жесткость обеспечивает ЭМПД. Изменением значения постоянного тока корректируется суммарная жесткость упругой подвески колеблющихся частей и осуществляется настройка системы на около- резонансный режим работы

Гармонические колебания чаши ВЗУ обеспечиваются двухтактным вибропроводом на базе ЭМПД, сдвоенного по вертикали. Обмотки электромагнитов питаются пульсирующим током в противофазе. Таким образом повышается мощность вибропровода при сохранении им присоединительных размеров

Устройство сочетает преимущества второго и третьего вариантов. Двухтактный вибровозбудитель благодаря дополнительным обмоткам постоянного тока позволяет корректировать жесткость упругой подвески колеблющихся частей ВЗУ и упрощать настройку системы на околорезо- нансный режим работы при изменении условий функционирования устройства

Продолжение табл. 11

Структурная схема

Характеристика действия

а = 1,63; у = 3,08

'Ху/ Ху

ВЗУ комплектуется двумя ЭМПД, как и в двух предыдущих случаях, но один из них играет роль однотактного вибровозбудителя, а второй — упругого звена. Такая компоновка позволяет расширить границы регулирования жесткости упругой подвески

а = 1,50; Y = 3,52

ВЗУ имеет строенный ЭМПД. Два механизма образуют двухтактный вибровозбудитель, а третий — упругое звено регулируемой жесткости. Вариант обеспечивает повышение мощности вибровозбудителя при сохранении расширенных границ регулирования жесткости упругой подвески при настройке системы на экономичный околорезонансный режим работы

a = 1,52; y= 3,15

^xXy/

ЭМПД могут обеспечивать жесткость упругой подвески подвижных частей ВЗУ таких величин, что надобность в упругих свойствах наклонных пружинных стержней практически отпадает. Пружины выполняют в этом случае малой жесткости. Они определяют направленность колебаний лотка чаши

a= 1,50; Y= 3,52

ХуХЗ**°^Ху*Х^^

Вариант ВЗУ отличается от предыдущего наличием двухтактного вибровозбудителя

Продолжение табл. 11

Структурная схема

Характеристика действия

а = 1,83; у = 2,57

(з)

(у

Устройство переменной во времени жесткости, обеспечивающее процесс параметрических колебаний лотка ВЗУ с пониженной частотой. При использовании для питания ЭМПД однопол упер иодного тока промышленной частоты чаша ВЗУ в зависимости от настройки устройства колеблется с частотой 25 или 12,5 Гц, что находится за пределами звуковых частот. Рекомендуемой частотой колебаний в этом случае является частота 25 Гц

а = 1,83; у = 2,71

(з)

хд

Дополнительная обмотка постоянного тока облегчает настройку ВЗУ на режим стабильных колебаний. Она дает возможность регулировать постоянную составляющую жесткости ЭМПД. Наклонные пружинные стержни выполняют уменьшенной жесткости

а = 1,68; у = 2,71

(з)

Жесткость пружин может быть пренебрежимо малой. Требуемая собственная частота колебаний подвижных частей ВЗУ обеспечивается ЭМПД, а наклонные пружины определяют требуемую направленность колебаний лотка чаши

а = 2,25; у = 2,60а = 2,25; у = 2,60Чаша ВЗУ приводится в колебательное движение в горизонтальной плоскости ЭМПД. Его работой управляют бесконтактные путевые выключатели, подающие на обмотку импульсы постоянного электрического тока двух разных уровней поочередно в зависимости от положения чаши устройства. Более сильный импульс обеспечивает резкие торможение и отброс чаши в исходное положение, в сторону положения равновесия ЭМПД, а более слабый оказывает мягкое воздействие в противоположном направлении, после того как положение равновесия будет пройдено.

а = 2,25; у = 2,60

а = 2,25; у = 2,60

Продолжение табл. 11

Структурная схема

Характеристика действия

Вибротранспортирование обеспечивается асимметричным законом колебаний чаши. Частота и амплитуда колебаний чаши устанавливаются автоматически в зависимости от инерционных характеристик устройства, мощности ЭМПД и сил импульсов тока, питающих электромагнит

а = 1,83; у = 2,71

(?)

Введя в структурную схему предыдущего устройства наклонные стержневые пружины малой жесткости, можно повысить скорость вибротранспортирования

а = 1,68; у = 2,71

(?)

(?)

При использовании наклонных пружин в качестве активных участников возбуждения негармонических колебаний, противодействующих вибровозбудителю и обеспечивающих возврат подвижных частей ВЗУ в исходное положение в каждом цикле колебаний, компонуется устройство вибротранспортирования за счет асимметричного закона винтовых колебаний чаши. Частота и амплитуда колебаний устанавливаются автоматически в зависимости от инерционных характеристик устройства, мощности ЭМПД, жесткости пружины и ее предварительного напряжения, силы импульсов тока, питающего электромагнит

ванными ребрами с мнимым (безымянным) элементом; соединительная связь, действие и противодействие в которой равноценны, — неориентированным ребром графа. Отмечены средние геометрические чисел свойств на элемент а и средние геометрические чисел связей на элемент у.

Элементная база ВЗУ модульного построения включает семь элементов со следующими возможными системозначимыми свойствами (а):

чаша 1 — а = 4 : 1 (1) — содержит запас объектов загрузки; 2 (1) — поштучно выбирает объекты загрузки из общей массы; 3(1) — обеспечивает ориентирование объектов загрузки в пространстве и 4 (1) — поштучную их выдачу;

блок якорей 2 — «2=1:1 (2) — передает чаше колебательное движение;

два равноценных узла базирования 3 — «з = 2 : 1 (3) — связывают блок

якорей с блоком ЭМПД, 2 (3) — фиксируют блоки относительно друг друга, выдерживая постоянный воздушный рабочий зазор; 3 (3) —• обеспечивают направленность колебаний блока якорей относительно основания;

блок ЭМПД 4 — а4 = 3 : 1 (4) — осуществляет силовое воздействие на блок якорей в положительном направлении; 2 (4) — осуществляет силовое воздействие на блок якорей в отрицательном направлении; 3 (4) — осуществляет упругую связь с блоком якорей;

пружинные стержни 5 — а5 = = 3:1 (5) — развивают усилие в деформированном состоянии; 2 (5) — упруго связывают блок якорей с основанием; 3 (5) — обеспечивают направленность колебаний блока якорей относительно основания;

основание 6 — ав = 2 : 1 (6) — замыкает кинематическую цепь устройства; 2 (6) — играет роль реактивной массы;

виброизолятор 7 — а7 = 2 : 1 (7) — фиксирует положение ВЗУ; 2 (7) — демпфирует колебания основания.

Вариант конструкции ВЗУ модульного построения представлен на рис. 61. Основу устройства составляет блок электромагнитов 2, содержащий 32 плоских, радиально расположенных пакета магнитопровода.

В пазы пакетов уложены две кольцевые обмотки 3 и 5. Они питаются пульсирующим током с частотой 50 Гц от промышленной электросети через однопол у пер иодный выпрямитель. Против полюсов магнитопровода электромагнита расположены шихтованные якоря 6, закрепленные в немагнитном корпусе 7. Постоянный рабочий воздушный зазор между полюсами магнитопровода и якорями выдерживается благодаря устройствам центрирования /, содержащим шарикоподшипники и мембраны и дающим возможность якорям совершать колебательные движения по вертикали и возвратно-вращательные в горизонтальной плоскости. На наружной поверхности корпуса якорей закреплена чаша 4 со спиральным лотком на внутренней поверхности. Блок электромагнитов связан с основанием ВЗУ 11 жестко, а корпус якорей — посредством наклонных пружинных стержней 9, закрепленных в кольцах 8 и 10. Пружины обеспечивают требуемое направление колебаний подвижных частей и постоянную составляющую жесткости упругой подвески.

При настройке ВЗУ стремятся обеспечить положение устойчивого равновесия якорей при любом значении тока в обмотках. Следовательно, такой электромагнит роль вибратора выполнять

Рис. 62. ЭМПД модульного исполнения

не может. Он может лишь при подаче пульсирующего или переменного тока циклически менять свою жесткость и при ничтожной неточности наладки, а также при случайном или преднамеренном отклонении якорей от положения устойчивого равновесия обеспечить процесс параметрических колебаний чаши ВЗУ.

При питании обмоток электромагнита пульсирующим током (50 Гц) в зависимости от жесткости упругой подвески и массы (момента инерции) подвижных частей ВЗУ можно получить устойчивые колебания подвижных частей с частотой 25 или 12,5 Гц.

Задача выбора рациональной компоновки ВЗУ решается с учетом условий заказчика, оговоренных в техническом задании. Выявить вариант структуры ВЗУ для дальнейшей конструкторской проработки позволяет метод последовательной оптимизации.

Важную роль в выборе компоновки играют такие признаки, как удобство обслуживания ВЗУ, ремонтопригодность, возможность построения модификаций.

Вибровозбудители. В конструкция^ ВЗУ (особенно модульного построения) целесообразно использование многофункциональных электромагнитных механизмов поперечного действия (ЭМПД), якорь которых в процессе работы перемещается поперечно по отношению к направлению рабочего магнитного потока {7]. Зазор между полюсами ярма и якоря ЭМПД не определяет их относительного смещения. Механизм может выполняться с минимальными рабочими зазорами. При работе ЭМПД исключаются возможность соударения полюсов, т. е. отсутствует явление «стопа», что снимает ограничения в выборе рабочего участка электромеханической характеристики механизма. Электромеханическая характеристика ЭМПД симметрична. Это расширяет возможности

Рис. 63. Электромеханические карак- теристики механизмов:

/ — притяжного исполнения; 2, 3, 4, 5» 6 — ЭМПД при аазорах соответственно 0,16; 0,3; 0,6; 0,7; 0,9 мм

механизма и позволяет реверсировать его действие. На форму электромеханической характеристики ЭМПД влияет геометрия полюсов. Это дает возможность при проектировании оптимизировать закон развиваемой силы.

Вариант конструктивного исполнения ЭМПД показан на рис. 62. Между двумя пластмассовыми кольцами 1 с радиальными пазами на внутренний плоскостях расположены пакеты ярма 2 магнитопровода электромагнита. Они стягиваются в единое целое втулкой 3 с гайкой 4. В окнах Ш-образных пластин пакетов ярма магнитопровода размещены две концентрические катушки 5 с уложенными в них обмотками. Пакеты пластин якорей 6 радиально закреплены в немагнитном корпусе 7. Устройства базирования, являющиеся отдельным конструктивным элементом ВЗУ и не показанные на рисунке, выдерживают постоянный воздушный рабочий зазор между полюсами ярма и якоря и обеспечивают возможность относительного смещения полюсов при работе механизма.

Электромеханические характери

стики механизмов с идентичной геометрией прямоугольных полюсов (шириной 2 мм) и одинаковой намагничивающей силой, приходящейся на рабочие воздушные зазоры, представлены на рис. 63. Один механизм — с притягивающимся якорем, а другой — с поперечно движущимся при пяти различных величинах зазоров.

Для устройства вибровозбуждения характерны следующие участки электромеханических характеристик ЭМПД: / — зона минимально развиваемых сил; II — воны промежуточные; /// — зоны максимально развиваемых сил.

Центральную зону / электромеханических характеристик ЭМПД, где механизм проявляет ярко выраженные упругие свойства, можно использовать для параметрического вибровозбуждения.

Промежуточные воны 1I используют, когда электромагнитный механизм необходимо наделить как силовыми, так и упругими свойствами.

Максимально развиваемые силы равноценны по величине, но противоположны по знаку. Их удобно исполь-

Рис. 64. Стратегия определения конструктивные параметров ЭМПД

а)

Рис. 65. К расчету конструктивных параметров ЭМПД

вовать в устройствах силового вибровозбуждения.

Расчет ЭМПД состоит в определении параметров зубцовых зон магнитопровода, диаметральных и осевых размеров ЭМПД, сечений магнитопровода и обмоточных данных. Исходными для расчета являются электромагнитная сила, жесткость и амплитуда колебаний, которую механизм должен возбуждать и поддерживать. Порядок расчета ЭМПД представлен на рис. 64.

Конструктивные параметры ЭМПД определяют в два этапа. Сначала рассчитывают магнитную цепь, а затем электрическую. На обоих этапах используют метод последовательных приближений.

При расчете магнитной цепи ЭМПД по априорному эскизному проекту определяют геометрические параметры магнитопровода и его зубцовой зоны. По ним ведут расчет магнитной цепи ЭМПД, величины окна под обмотку, развиваемой ЭМПД силы и свойственной ему жесткости. Вычисленные значения сравнивают с значениями, заложенными в эскизный проект и задание на проектирование ЭМПД. По результатам сравнения конструкцию корректируют и расчет повторяют. При достижении соответ

ствия полученных значений силы и жесткости требуемым переходят к расчету электрической цепи ЭМПД.

На втором этапе определяют диаметр обмоточного провода, сопротивление обмотки, силу и плотность тока в ней. При несоответствии величины плотности тока допустимой обмоточные данные корректируют и расчет электрической цепи повторяют.

По завершении расчета ЭМПД механизм проверяют на теплостойкость.

Исходными данными для расчета магнитной цепи являются: А — амплитуда колебаний; F — электромагнитная сила, которую должен развивать ЭМПД; Свм — электромагнитная жесткость, которой должен обладать ЭМПД. Расчетные зависимости приведены в табл. 12.

Расчет электрической цепи ЭМПД ведут по общепринятой методике расчета обмоток электромагнитов.

Упругие системы. В упругих системах ВЗУ рационально использовать упругие свойства ЭМПД [33]. Это позволяет повысить мобильность устройства в целом и дает возможность многократного выполнения быстрой и плавной настройки вибровозбудителя на оптимальный околорезонансный режим при изменении условий работы

12. Расчетные зависимости определения конструктивных параметров ЭМПД

Определяемый параметр

Расчетная формула

Минимальная ширина зубца

ТШ1П» ММ

^min ” L2A

Ширина зубца т, мм

По конструктивным соображениям

Радиальный рабочий воздушный зазор 6, мм

6 = 0,24-0,5

Суммарная длина зубцов ма-

По конструктивным соображениям эскизного

гнитопровода 2 Ь, м

проектирования

Удельная сила, которую должен развить ЭМПД, Вн, Н/м

F F в~ Lb

Удельная сила, которую может развить ЭМПД, F№ Н/м

См. рис. 65, а

Удельная жесткость, которой должен обладать ЭМПД, сн, Н/(м-мм)

СЭМ

Сн~ Lb

Удельная жесткость, которой может обладать ЭМПД, cvn, Н/(м-мм)

См. рис. 65, б

Магнитная постоянная р0, Г/м

р0 = 1,256-10-5

Магнитная индукция в рабочем зазоре В, Т

В = 1,2~1,5

Вб (^)о-Ю-

Амплитудное значение магнитодвижущей силы для ЭМПД, питаемого через однополупериод- ный выпрямитель (JW^Ot А

Глубина модуляции магнитного сопротивления у

Угол сдвига фаз между переме

у « 0,34-0,4

2 con

tg 8 — w2 w2 » ООЫЧНО 8 — OU— oU

щением и силой в

Эффективное значение магнитодвижущей силы (/№)эф, А

(/Г)эф- yg V3[(YSine)= +

(1 — у cos e)2 + (v/2)2]

Допустимое значение плотности тока AJ, А/мм2

Ы = 24-3

Коэффициент заполнения окна сердечника Ка

K8 = 0,34-0,4

(/^)эф

Минимальный размер площади окна сердечника Qo, мм2

Qo - MK,

Рис. 66. Диапазоны регулирования жесткости:

/ — электромагнитной упругой системы: II — суммарной упругой системы

или смене объектов производства. Эту операцию можно производить как в сторону увеличения жесткости, так и в сторону ее уменьшения в процессе работы устройства. Настройку осуществляют изменением силы питающего обмотки ЭМПД постоянного тока.

Упругий ЭМПД можно использовать вместе с пружинной подвеской. Область плавного изменения жесткости упругой системы вибропривода с помощью ЭМПД показана на рис. 66. Крутизна характеристики 2 пружинной подвески постоянна, а крутизна линейного участка / упругого ЭМПД зависит от величины напряжения питающего обмотки постоянного тока в пределах диапазона /. Настройка устройства на околорезонансный режим работы осуществляется изменением суммарной жесткости (характеристика 5) упругой подвески устройства в диапазоне //.

Методика расчета упругого ЭМПД аналогична методике, приведенной в табл. 12, а эффективное значение

магнитодвижущей силы определяют по зависимости

(/^эф = 1,256/^.

При размещении на магнитопроводе двух обмоток (постоянного и перемен- го тока, т. е. подмагничивания и рабочей) минимальный размер окна определяют как сумму составляющих при уменьшенных значениях индукции в рабочем зазоре.

По методике, приведенной в работе [13], можно произвести уточненный расчет ЭМПД.

ВИБРОРОТОРНЫЕ ЗАГРУЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

Расширение области применения АР Л и АРКЛ в отраслях народного хозяйства возможно с использованием вибророторного загрузочного устройства, производительность которого превышает 1200 шт/мин.

Теоретическая производительность одного канала вибророторного загрузочного устройства (ВРЗУ)

„ 60t/cp 60LTexH “теор7"Пт > *техн

где иср — средняя скорость вибро- центробежного перемещения ПО, м/с; I — длина ПО, м; £техн — технологический путь, на протяжении которого осуществляется технологический цикл автозагрузки, длительностью ТтеХн-

Формирование £техн и соответственно Ттехн в ВРЗУ осуществляется конструктивно без использования дополнительных роторов-ор иентаторов.

В ВРЗУ достигается максимальная не только теоретическая независимость транспортных и технологических скоростей, но и практическая, что следует из зависимостей Т£аб = п/ртр И Траб = 1,усу ГДе Траб" рабочий цикл ротора и Т®^ —- рабочий цикл виброротора.

ПРИ Траб = Граб каждый КЭНЭД ВРЗУ выдает один ПО за кинематический цикл ротора загрузки, а при Траб > 7ра(? повторяемость выдачи ПО каждым каналом может быть мно-

Рис. 67. Схема вибророторного загр\ зочного устройства

гократной, что дает преимущества ВРЗУ по сравнению с другими типами загрузочных устройств.

В виброротор ном автоматическом загрузочном устройстве (рис. 67) процессы захвата, ориентирования и выдачи ПО происходят при перемещении их в неоднородном поле вибрационных и центробежных сил инерции по поверхности бункера, состоящей из нескольких зон. На горизонтальном участке 1 и поверхности обратного конуса с углом наклона а^ происходит подготовка к захвату /73 и захват 3; в зоне О на поверхности обратного конуса с углом наклона а2 выполняется ориентирование, а горизонтальный участок В предназначен для выдачи ПО в приемные воронки ПВ.

Такая конструктивная схема ВРЗУ используется в случае, когда технологический цикл автозагрузки ПО завершается в пределах бункера. Если же ПО сложный по форме и требуется несколько этапов ориентирования, то в ВРЗУ может быть несколько рабочих поверхностей, расположенных много- этажно с чередованием движения ПО по сложной траектории на каждой из поверхностей от центра бункера к периферии и наоборот. ПО выпадают на поверхность бункера (рис. 68),

9 П/р И. А. Клусова

вращающегося с частотой п и колеблющегося с амплитудами Л и В, из пред- бункера с начальным радиусом р0 и перемещаются по некоторой траектории 8а в абсолютном движении и по интегральной траектории 8Г в движении относительно поверхности бункера. Эти траектории зависят от траекторий относительного движения ПО при вращении бункера (Sr) и при вибротранспортировании (Sr).

Абсолютная скорость ПО, движущегося по горизонтальной поверхности вращающегося и колеблющегося бункера, может быть определена как геометрическая сумма переносной и относительных скоростей Уо = Уе +

Рис. 68. Схема перемещения ПО по поверхности ВРЗУ:

а — при встречном направлении вращения бункера и вибротранспортировании ПО; б — при попутном направлении вращения бункера и вибротранспортирования ПО

Рис. 69. Зависимости частоты вращения бункера от угла наклона его образующей

+ Vn Vr = V'r + V"n где VQ - вектор абсолютной скорости ПО; Ve — вектор переносной скорости; VT — вектор относительной скорости ПО при вращении бункера; Vr — вектор относительной скорости ПО при его виброперемещении; VT — вектор относительной скорости ПО при его вибро- центробежном перемещении.

Расчет процесса перемещения ПО в неоднородном поле вибрационных и центробежных сил инерции затруднителен, так как с течением времени изменяются амплитуды крутильных колебаний, величины центробежных сил инерции, силы трения, коэффициент режима виброперемещения. Но разработка ВРЗУ имеет большое практическое значение, так как можно: 1) значительно увеличить относительную скорость движения ПО оср при наложении на процесс виброперемещения дополнительной центробежной силы инерции; 2) предусмотреть максимально возможное число потоков К; 3) обеспечить многократную выдачу ПО на каждую позицию за один кинематический цикл ВРЗУ; 4) спроекти

ровать режим движения ПО с подбрасыванием в зоне подготовки к захвату и безотрывной режим в зоне ориентирования ПО; 5) получить упорядоченное движение ПО к захватным органам (по потокам и числу слоев) благодаря подъему их вверх по поверхности бункера, имеющего форму обратного конуса; 6) добиться перемещения ПО под действием центробежных сил инерции при меньшей частоте вращения бункера, благодаря влиянию поля вибрационных сил инерции. В итоге производительность ВРЗУ может варьироваться в широких пределах.

При проектировании ВРЗУ требуется выполнение громоздких расчетов с использованием ЭВМ и соответствующего разработанного программного обеспечения. ’

На рис. 69 представлены зависимости начальной частоты вращения п бункера от угла наклона его образующей а, полученные на ЭВМ и хорошо совпадающие с результатами экспериментов.

Приведенные кривые получены при Ро = 0,075 м и р, = 0,2 для случаев, когда: бункер только вращается (кривая /); вращается и колеблется в горизонтальной плоскости с амплитудой крутильных колебаний В = 1 мм (кривая 2); вращается и колеблется в вертикальном направлении с амплитудой А = 0,1 мм (кривая 3); вращается

Рис. 70. Расчетная схема движения ПО в вибророторном загрузочном устройстве

13. Вариация параметров в вибророторном загрузочном устройстве

Вариант

Параметры

А

в

8

ц

к

Q

1

const

const

0—2л

И- = Р-+

const

const

2

const

f to

0—2л

И- = У+

var

const

3

const

F^

0—2л

ц- = ti+

var

F (0

4

const

0

0

ц_ = ц+

var

const

5

const

0

0

var

F^

6

0

F(x)

0

И- = Р-+

0

const

7

0

F(x)

0

Н- = И+

0

F «)

8

const

const

0—л

Н- ^ Р-+

const

const

9

const

F to

0—л

1^- ^ н+

var

FW

и колеблется с амплитудами Д = = 0,1 мм и 5 —• 1 мм (кривая 4).

На рис. 69 обозначены зоны а, б и в соответственно между кривыми 1 и 2, 1 и 3, 1 и 4, которые свидетельствуют о степени уменьшения начальной частоты вращения бункера. Так, например, при а — 20° в зоне а она составит 10 %, в зоне б — 46 %, а в зоне в — 70%.

Таким образом, расчеты подтверждают, что колебания в вертикальной плоскости наиболее интенсивно снижают значальную частоту вращения бункера в сравнении с крутильными колебаниями. Кривая 4 свидетельствует о том, что при малых углах а ПО перемещается в радиальном направлении даже при п = 0.

Возможная вариация параметров при проектировании и работе ВРЗУ представлена в табл. 13.

Виброцентробежное перемещение возможно при вращении ротора (рис. 70) и возбуждении колебаний как вертикальных с амплитудой Д, так и крутильных с амплитудой В. В случаях, когда изменение или пред

варительное формирование (на стадии проектирования) траектории перемещения по поверхности чаши ПО не представляет интерес, возможно виброцентробежное перемещение только при возбуждении колебаний в одной из плоскостей с амплитудой Д и В.

Изменение фазового угла е между колебаниями в вертикальном и горизонтальном направлениях позволяет не только изменять скорость вибро- центробежного перемещения, но и траекторию перемещения ПО.

В случае отсутствия анизотропии трения в паре ПО — поверхность чаши ц_ = |1+ изменение фазового угла возможно в пределах от 0 до 2л, а при наличии анизотропии ц_ =/= М-+ фазовый угол можно изменять в пределах от 0 до л. Коэффициент режима вибро- центробежного перемещения может быть К = const в случае перемещения ПО по траектории с постоянным радиусом или по горизонтальному участку чаши, а в остальных случаях он переменен. Сила дополнительного воздействия Q (центробежная сила) может быть постоянна или переменна в общем случае.

8

РОТОРНЫЕ СИСТЕМЫ

АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЗАГРУЗКИ (САЗ)

СТРУКТУРА, КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РОТОРНЫХ САЗ

Роторные САЗ по своей структуре, принципам компоновки и функционирования относятся к технологическим роторным машинам [23], осуществляющим свою основную технологическую функцию, в данном случае захват ПО, их накопление, ориентирование и выдачу в транспортные устройства линий, в процессе непрерывного движения функциональных устройств САЗ совместно с загружаемыми ПО по замкнутой траектории.

Модели структуры роторной САЗ. В соответствии с методологией системного анализа структура роторной САЗ может быть представлена в виде иерархической модели структуры, в которой структурные элементы САЗ выделяются и группируются по принципу подчиненности (иерархии), и внутренней модели структуры, в которой отражается функциональная взаимосвязь между структурными элементами САЗ.

Иерархическая модель структуры роторной САЗ представляет собой че- тырехуровневое «дерево» (рис. 1).

На первом уровне иерархической модели структуры определяется роторная САЗ как система нулевого ранга, обеспечивающая автоматическую регламентированную подачу ПО в тех

нологические роторные машины в требуемом ориентированном положении и с заданной производительностью.

На втором уровне модели определяются системы первого ранга — основные функциональные устройства роторной САЗ. К ним относят: А — бункерное загрузочное устройство БЗУ\ В — накопительно-передающее устройство НПУ\ С — ориентирующее устройство ОУ; D — выдающее устройство ВУ; Е — транспортно-несущее устройство ТНУ.

На третьем уровне модели определяются системы второго ранга — функциональные и управляющие механизмы, входящие в состав функциональных устройств роторной САЗ. Функциональные механизмы (ФМ) предназначены для выполнения основных рабочих функций (операций) над ПО, а управляющие механизмы (УМ) (АЗ, В2, СЗ, D2, Е2^ обеспечивают синхронизацию работы всех ФМ в соответствии с циклограммой работы САЗ, реагирование ФМ на внешние управляющие сигналы и т. п.

В составе функциональных устройств выделяются следующие ФМ. В БЗУ; А1 — бункерный механизм БМ, обеспечивающий хранение запаса неориентированных ПО и их дозированную подачу в зону захвата; А2 — захватывающий механизм ЗМ, обеспечивающий поштучное извлечение ПО из

Рис. 1. Иерархическая модель структуры роторной САЗ

Рис. 2. Внутренняя модель структуры роторной САЗ

навала и их систематизацию; В НПУ: В1 — лоток-накопитель Л, обеспечивающий упорядоченное перемещение ПО и их накопление. В ОУ: С1 — механизм поштучной выдачи МП В обеспечивающий поштучное отделение ПО от упорядоченного потока; С2 — ориентатор Ор, обеспечивающий приведение ПО в ориентированное положение. В ВУ: D1 — питатель П, обеспечивающий регламентированную подачу ориентированных ПО непосредственно в транспортное устройство роторной машины. В ТНУ: Е1 — транспортно-несущий механизм ТНМ, обеспечивающий базирование, размещение всех систем роторной САЗ и передачу энергии к ним от внешних источников.

На четвертом уровне модели определяются системы третьего ранга — исполнительные органы ИО и элементы привода Пр, входящие в состав ФМ и УМ. Исполнительные органы (Л/а, А2а, ... и т. п.) выполняют непосредственно заданную рабочую операцию над ПО, а элементы привода (Alb, А2Ь, ... и т. п.) сообщают исполнительному органу необходимые кинематические движения и передают рабочую энергию. Например, в бункерном механизме основным исполни

тельным органом является бункер, хранящий запас ПО, а в захватном механизме — захватывающий орган, осуществляющий извлечение ПО из навала в бункере.

Внутренняя модель структуры роторной САЗ (рис. 2) позволяет классифицировать и дать полное описание основных функций, реализуемых в устройствах и механизмах САЗ, на основе анализа их взаимодействия и определения прямых функциональных и управляющих связей между ними. Прямые функциональные связи обеспечивают последовательное выполнение соответствующими ФМ основных рабочих операций над ПО, а управляющие связи — контроль и управление взаимодействием ФМ. Различают также внутренние связи — между различными ФМ САЗ и внешние — между ФМ САЗ и внешними устройствами. Обозначения связей составлены из обозначений соответствующих устройств и механизмов САЗ по направлению передачи (выполнения) описываемой функции от одного механизма к другому. В табл. 1 даны классификация и определение функциональных связей роторной САЗ.

Существуют три основных способа функциональной связи в роторных САЗ.

1. Классификация функциональных связей роторной САЗ

Прямые функциональные связи

Управляющие связи

Обозначение (см. рис. 2)

Выполняемая функция

Обозначение

Выполняемая функция

Внутренние связи

А1А2

Подача ПО в зону захвата ЗМ

А1АЗ

Поддержание стабильного уровня ПО в БМ

А2В1

Выдача систематизированных ПО в лоток-накопитель

А2АЗА1

Поддержание стабильного уровня ПО в ЗМ

В1С1

Передача систематизированных ПО в МПВ

В1В2А2

Поддержание стабильного уровня ПО в лотке- накопителе

С1С2

Поштучная передача ПО в ориентатор

С2СЗС1

Синхронизация работы ориентатора и МПВ в соответствии с циклограммой работы

C2D1

Поштучная передача ПО из ориентатора в питатель

D1D2C1

Синхронная работа питателя с ориентатором и МПВ

Е1А.Е1В,

Осуществление струк

D1D2C2,

Отказ от выдачи ПО в

EIC, E1D

турного и кинематического взаимодействия между функциональными устройствами САЗ

D2D1

АЕ2Е1, ВЕ2Е1, СЕ2Е1, DE2E1

транспортный орган линии

Реагирование на нарушение функционирования систем САЗ. Аварийный останов линии

Внешние связи

W1A1

Подача (загрузка) неориентированных ПО от

АЗТ

внешних устройств в БМ (формирование входного потока ПО)

QD2

D1W2

Выдача ориентированных ПО во внешние транспортные устройства (формирование выходного потока ПО)

РЕ1

Подача рабочей энергии от внешних устройств

NE2

Управление функционированием САЗ от внешних устройств линии

Контроль входного потока ПО

Контроль выходного потока ПО

Механический, характеризуемый непосредственным механическим воздействием одного элемента системы на другой, т. е. передачей механической энергии. Данный способ наиболее распространен и используется для осуществления как прямых, так и управляющих внутренних и внешних связей в большинстве конструкций роторных САЗ. Внутренние прямые связи типа АМ2, А2В1 и т. д. осуществляются наиболее часто движением ПО под действием массовых сил (сил тяжести и сил инерции) и, реже, под действием сосредоточенных сил, создаваемых специальными механизмами.

Электрический, характеризуемый передачей электрической энергии (электросигналов) от одного элемента системы к другому. Данный способ используют преимущественно для осуществления внешних связей САЗ: прямых типа PEI, NE2 и управляющих типа АЗТ, QD2.

Электромеханический, характеризуемый преобразованием одного вида энергии в другой при передаче ее между элементами систем. Данный способ используют для осуществления внешних управляющих связей типа АЗТ, QD2 и внутренних управляющих связей типа А1АЗ, А2АЗА1 и др.

На рис. 3 представлена структурнокомпоновочная модель роторной САЗ, отражающая принцип компоновки функциональных систем A, ...,D на элементах транспортно-несущего устройства (системе £) и принцип функционирования роторной САЗ, заключающийся в преобразовании вертикального входного потока W1 неориентированных ПО в горизонтальный выходной поток №2 ориентированных ПО в процессе непрерывного орбитального транспортного вращения с частотой О всех систем САЗ вокруг общей неподвижной оси.

При этом входной поток W1 распределяется внутри роторной САЗ на ряд параллельных потоков W^6, W^^ ^к°' ^mQ’ поскольку роторная САЗ является многопоточной технологической машиной параллельно-последовательного действия.

Так как роторные и роторно-конвейерные технологические машины и

Рис. 3. Структурно-компоновочная модель роторной САЗ линии оперируют с непрерывным потоком дискретных ПО, характеризуемым однозначной ориентацией ПО в потоке, стабильным расстоянием (шагом) между ними и стабильной скоростью транспортирования, то и выходной поток ПО W2, формируемый роторной САЗ, должен иметь те же параметры.

Поэтому производительность роторной САЗ определяется общими для всех роторных технологических машин выражениями:

/7РСАз = 60 -^2-= Ли =

= 60-^2-= нпр,0)

где утр — транспортная скорость рабочих позиций роторной САЗ, равная скорости выходного потока ориентированных ПО, м/с; h — шаг между

САЗ первой группы

САЗ второй группы

Рис. 4. Классификация роторных САЗ по связи между захватывающими органами БЗУ и рабочими позициями САЗ

ПО в выходном потоке, м; П — производительность единичного потока ПО, формируемого одной рабочей позицией роторной САЗ, шт/мин; и — число параллельных единичных потоков ПО в САЗ, равное числу ее рабочих позиций; Ro — начальный радиус расположения функциональных элементов САЗ на ее рабочих позициях, м; Q — частота транспортного вращения роторной САЗ, с"*1; пр — частота вращения ротора, мин-1.

Таким образом, чем выше производительность единичного потока ПО

(одной рабочей позиции) роторной САЗ при высокой транспортной скорости (частоте транспортного вращения) и минимальном шаговом расстоянии между потоками ПО (рабочими позициями) или больше число рабочих позиций в роторной САЗ, тем больше ее производительность. Однако увеличение только частоты вращения или транспортной скорости роторной САЗ приводит к увеличению центробежных сил инерции, действующих на потоки ПО, перемещающихся внутри САЗ, причем это увеличение пропор-

ционально квадрату частоты орбитального вращения или транспортной скорости САЗ. Центробежные силы инерции оказывают существенное влияние на функционирование роторной САЗ, в частности на процессы захвата, транспортирования, ориентирования и выдачи ПО, и в конечном счете определяют возможность обеспечения требуемой производительности и области применения различных конструкций роторных САЗ.

Классификация и области применения САЗ. Основными признаками классификации роторных САЗ, определяющими их конструктивные особенности и области применения, являются:

связь между захватывающими органами БЗУ и рабочими позициями САЗ;

способ ориентирования ПО;

совмещенность функций захвата и ориентирования ПО.

По связи между захватывающими органами БЗУ и позициями САЗ все САЗ делят на две группы (рис. 4).

К первой группе относят роторные САЗ с индивидуальными захватывающими органами, в которых каждый захватывающий орган БЗУ непосредственно связан с рабочей позицией роторной САЗ. В этих САЗ число захватывающих органов БЗУ равно числу рабочих позиций САЗ, причем каждый захватывающий орган БЗУ связан со своим лотком-накопителем НПУ.

Естественно, что в этом случае захватывающие органы БЗУ вращаются вокруг оси роторной САЗ с частотой вращения ее рабочих позиций. В качестве захватывающих органов в БЗУ роторных САЗ первой группы используют захватывающие органы, представляющие собой возвратно-поступательно перемещающиеся трубки, стержни, качающиеся секторы, движущиеся лопасти, вращающиеся воронки, крючки, расположенные по периферии дна бункера БЗУ. Эти захватывающие органы совершают для захвата ПО в основном те же движения, что и в стационарных БЗУ.

Производительность БЗУ с индивидуальными захватывающими органами в роторной САЗ непосредственно зависит от центробежных сил инерции,

возникающих вследствие транспортного вращения роторной САЗ, поэтому число захватывающих органов, а также другие конструктивные и кинематические параметры БЗУ определяются конструктивными и кинематическими параметрами роторной САЗ.

Из выражений (1) производительность роторного БЗУ

ЯрвзУ^о)--^",

«з. о = “ = —>

ЯрбзУ (Й2/?о)А

где и3, о — число захватывающих органов БЗУ; П27?о — центростремительное ускорение, м/с.

При увеличении производительности роторной САЗ вследствие увеличения частоты ее вращения увеличиваются и центробежные силы инерции, причем пропорционально ее квадрату.

Ко второй группе относят роторные САЗ, в которых захватывающие органы БЗУ не связаны непосредственно с рабочими позициями роторной САЗ, поскольку ее НПУ выполнено в виде общей кольцевой накопительной зоны. В таких САЗ число захватывающих органов БЗУ не равно числу рабочих позиций САЗ и, как правило, превышает это число. Естественно, что отпадает необходимость и во вращении захватывающих органов вокруг оси роторной САЗ с частотой вращения ее рабочих позиций.

В качестве захватывающих органов в САЗ второй группы используют, как правило, профильные окна, а в простейшем случае кольцевую щель, расположенные в донной части бункера БЗУ. Для захвата ПО захватывающими органами эта часть бункера БЗУ вращается вокруг оси роторной САЗ. Частота вращения захватывающих органов в отличие от САЗ первой группы не зависит от частоты вращения рабочих позиций САЗ, и ее выбирают так, чтобы обеспечить оптимальные условия для захвата ПО захватывающими органами. Захваченные ПО накапливаются в кольцевой накопительной зоне и перемещаются по дну бункера в радиальном направлении к ра-

Рис. 5. Классификация роторных САЗ ПО, реализуемого в ОУРис. 5. Классификация роторных САЗ ПО, реализуемого в ОУпо способу ориентированияпо способу ориентированиябочим позициям САЗ. При этом центробежные силы инерции, действующие на ПО, способствуют их движению по дну бункера.

Рис. 5. Классификация роторных САЗ ПО, реализуемого в ОУ

Рис. 5. Классификация роторных САЗ ПО, реализуемого в ОУ

по способу ориентирования

по способу ориентирования

Производительность БЗУ в роторных САЗ второй группы не зависит непосредственно от конструктивных и тем более кинематических параметров САЗ, поэтому число захватывающих органов, а также другие конструктивные и кинематические параметры БЗУ выбирают только из условия равенства пр оизводительностей:

ГТ ГТ Й^О

РБЗУ — “ РСАЗ — 1 д 1 ,

„— ^РБЗУ

“з. О>

"3. О

где П3. 0 — производительность одного захватывающего органа, шт/мин. При расположении захватывающих органов по всему дну бункера БЗУ число их ограничивается площадью дна, а по окружности боковой поверхности бункера — его периметром.

По типу ОУ роторные САЗ можно разделить на три типа (рис. 5).

В ОУ первого типа ориентирование ПО осуществляется в гравитационном поле с использованием геометрических ключей ориентации или асимметрии

центра масс. В качестве ориентаторов используют пороги, призмы, окна и т. п. Производительность гравитационных ориентаторов роторной САЗ непосредственно зависит от центробежных сил инерции, возникающих вследствие вращения роторной САЗ, и определяется ускорением силы тяжести g и центростремительным ускорением (Q27?O):

^Ьу = Цв; °2Я0).

ОУ этого типа конструктивно просты и широко распространены. Но поскольку процесс ориентирования ПО относительно какой-либо оси осуществляется при его падении в приемное устройство под действием силы тяжести, то подобного рода конструкции ОУ достаточно эффективны в тех случаях, когда частота вращения ротора САЗ не велика, а следовательно, незначительны центробежные силы инерции, действующие на ПО. При увеличении до определенного значения частоты вращения САЗ время ориентирования ПО резко возрастает.

В ОУ второго типа ориентирование ПО осуществляется принудительно под действием механизмов, а подача ПО в ориентатор и выдача из него в приемник — под действием гравитационных сил. Вследствие этого время подачи и выдачи ПО определяется ускорением силы тяжести g и центростремительным ускорением (П2/?0), а время ориентирования — максимально возможным ускорением исполнительных органов ориентатора, значение которого в общем машиностроении рекомендуют принимать в пределах /тах ^ (2-=-3) g. Производительность ОУ в данном случае будет определяться тремя динамическими параметрами

П^у = Ц8; Q2/?o; /max).

Кроме того, ОУ второго типа более надежны в работе по сравнению с ОУ первого типа и позволяют ориентировать ПО относительно любого торца вдоль продольной оси.

В ОУ третьего типа как осевое перемещение ПО (подача в ориентатор и выдача из него), так и изменение его ориентации осуществляется принудительно под действием исполнительных

органов ОУ. Время ориентирования и осевое перемещение ПО определяются временем срабатывания соответствующих исполнительных органов ОУ и при заданных габаритах роторной САЗ лимитируются только максимально допустимым ускорением органов (2-3) g.

Таким образом, производительность этого типа ОУ не зависит от частоты вращения САЗ, и их параметры могут выбираться в оптимальном режиме путем выбора необходимых параметров привода исполнительных органов ОУ, а предельное значение частоты вращения роторной САЗ определяется геометрическими параметрами самой САЗ (шаг позиций К, радиус Ro) и имеют величину большую, чем для ОУ первого и второго типов.

По степени совмещенности функций захвата и ориентирования ПО роторные САЗ делят на три группы (рис. 6).

В САЗ первого вида функции захвата и ориентирования ПО совмещены полностью. Примером могут служить САЗ с захватывающими органами, выполненными в виде возвратно-поступательно движущихся стержней, вращающихся крючков, а также в виде вращающегося кольца или дна с ориентирующими окнами. Метод совмещения функций захвата и ориентирования, как правило, мало производителен вследствие наименьшей по сравнению с другими методами вероятностью захвата ПО захватывающими органами и применим для ограниченной номенклатуры ПО.

В САЗ второго вида функции захвата и ориентирования ПО разделены, но БЗУ и ОУ размещены в одном роторе. Благодаря этому упрощается операция отделения ПО от общей массы, расширяется номенклатура ПО и существенно повышается производительность роторной САЗ. Число рабочих позиций БЗУ и ОУ равно между собой (мРБЗУ = «рОу)> а Другие геометрические параметры связаны условием

r^ =f^ .

\ Л / РБЗУ \ Л /рОУ

В общем случае различный шаг между позициями БЗУ и ОУ может

Рис. 6. Классификация роторных САЗ по совмещенности функций захвата и ориентирования ПО

обеспечиваться наклоном лотков-накопителей НПУ, но в большинстве практических случаев ЛрБЗу = Лроу, ЯоРБЗУ = ^ороу Функциональные механизмы БЗУ и ОУ в принципе имеют различную производительность, поскольку испытывают неодинаковое влияние центробежных сил инерции, и общая производительность роторной САЗ соответствует меньшей из них. Функциональные механизмы БЗУ и ОУ в общем случае отличаются

друг от друга размерами в поперечном сечении, и шаг между рабочими позициями роторной САЗ должен соответствовать большему размеру. Так, например, поперечный размер захватывающего органа, выполненного в виде возвр атно-посту пател ь но пер вмещающихся трубок, определяется диаметром ПО, а поперечный размер ориен- татора определяется, как правило, длиной ПО. Таким образом, при соотношении длины ПО к диаметру lid, = = 3 шаг между рабочими позициями

Рис. 7. Схемы бункерных устройств роторных БЗУ: / — бункер; 2 — предбункер; 3 — захватный механизмРис. 7. Схемы бункерных устройств роторных БЗУ: / — бункер; 2 — предбункер; 3 — захватный механизм

Рис. 7. Схемы бункерных устройств роторных БЗУ: / — бункер; 2 — предбункер; 3 — захватный механизм

Рис. 7. Схемы бункерных устройств роторных БЗУ: / — бункер; 2 — предбункер; 3 — захватный механизм

АЗ, выбранный по размерам Функционального механизма ОУ, приблизительно в 3 раза превысил бы возможный шаг роторной САЗ, выбранный ио размерам захватывающего органа.

В САЗ третьего вида функции захвата и ориентирования разделены и выполняются в БЗУ и ОУ, разделенных на два ротора. В первом роторе размещаются БЗУ, НПУ и механизм поштучной выдачи. Во втором роторе размещаются ОУ и ВУ. В этом случае появляется возможность более свободного выбора геометрических и кинематических параметров БЗУ и ОУ, причем в наиболее оптимальных областях для каждого устройства, так как эти параметры связаны с требуемой производительностью роторной САЗ следующими условиями:

ZQ^oX _ZQR0\

\ h /рбзу \ h /роу РСАЗ или

^РСАЗ = ПрОуирОУ = /7рБЗУмРБЗУ-

Разделение роторной САЗ на два ротора позволяет значительно упростить конструкции БЗУ и ОУ, расширить возможности применения в ОУ ориентаторов с принудительным перемещением ПО благодаря их компоновке именно в отдельном роторе, улучшить условия обслуживания роторной САЗ в процессе эксплуатации.

КОНСТРУКЦИИ ОСНОВНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ РОТОРНЫХ САЗ

Бункерные загрузочные устройства. В конструкциях БЗУ используют бункерные механизмы трех типов: с одним цилиндрическим бункером (рис. 7, а), с бункером и неприводным предбун- кером (рис. 7, б) и с бункером и приводным предбункером (рис. 7, в).

Бункер может устанавливаться стационарно (неподвижно) по отношению к роторной САЗ для устранения влияния центробежных сил инерции от транспортного вращения или крепиться непосредственно к элементам ротора и вращаться вместе с ним.

Наиболее проста конструкция цилиндрического бункера без дополнительного предбункера, однако она применима в редких случаях при загрузке легких и вместе с тем малоповреждаю- щихся ПО. Объем такого бункера не может быть значительным, поскольку увеличение уровня загрузки ПО в бункере резко ухудшает условия их захвата захватывающими органами и снижает производительность БЗУ. Для обеспечения необходимой производительности требуется, как правило, увеличивать в этом случае кинематические параметры захватывающих органов (число ходов в минуту, частоту вращения и т. п.), что приводит к повышению вероятности повреждения ПО при захвате.

Таким образом, наиболее общим и конструктивно правильным решением

Рис. 8. Схема бункерного устройства с вибрирующим предбункером:

1 — зона захвата ПО; 2 — электромагнит? 3 — вибрирующий предбункер; 4 — датчик уровня ПО; 5 — трехфазный источник тока с регулируемым напряжением

является использование в конструкции бункерного механизма БЗУ предбун- кера для обеспечения хранения запаса ПО и дозирования их в зону захвата. Уже простой предбункер (рис. 7, б), образующий с коническим дном кольцевую щель для прохода ПО к захватывающим органам, может эффективно решить задачу дозирования для малогабаритных хорошо сыпучих ПО. Предбункер, так же как и бункер БЗУ, может устанавливаться стационарно (неподвижно) или крепиться на вращающемся валу ротора. Для улучшения дозирования ПО через кольцевую щель коническое дно следует выполнять вращающимся при неподвижном предбункере и неподвижным при вращающемся.

Наилучшие условия для равномерного дозирования ПО, особенно среднегабаритных, плохо сыпучих, обеспечивает применение бункерных механизмов с приводными предбункерами.

В качестве привода предбункера, сообщающего ему колебательные движения, используют механический эксцентриковый привод или электромагнитный вибрационный.

Вибрационный привод предбункера может содержать один или несколько электромагнитов переменного тока, устанавливаемых стационарно на элементах станины линии и взаимодействующих с предбункером, сообщая ему вибрационные колебания в горизонтальной или вертикальной плоскости.

В одной из таких конструкций вибрирующего предбункера электромагнитный привод выполнен в виде системы из трех электромагнитов, установленных по окружности предбункера через 120° (рис. 8). При этом электромагниты подключены к фазам сети трехфазного тока в соответствии с порядком чередования фаз. Такое подключение электромагнитов позволяет получить сложное колебательнокруговое движение предбункера, что значительно улучшает условия дозирования ПО.

Преимуществом электромагнитного вибрационного привода предбункера является возможность регулирования амплитуды его колебаний изменением напряжения питающего тока, что позволяет управлять процессом дозирования ПО. Включение и выключение электромагнитного привода предбункера осуществляется по сигналу датчика, установленного в бункере БЗУ в зоне захвата и контролирующего оптимальный уровень загрузки ПО. Предбункер отрегулирован так, что при отсутствии вибрационных колебаний самопроизвольное поступление ПО в зону захвата затруднено.

Предбункер установлен на упругих подвесках, и в зависимости от решаемой задачи, вида загружаемого ПО, удобства компоновки в конкретной роторной САЗ он может устанавливаться как стационарно, так и выполняться вращающимся, при этом коническое дно также может иметь различное закрепление на валу ротора. Возможные варианты конструктивного исполнения вибрирующего предбункера БЗУ роторной САЗ показаны на рис. 9,

Все предбункеры снабжаются датчиками уровня засыпки ПО, по сигналу которых управляются автоматические транспортные средства, осуществляющие пополнение предбункера роторной САЗ в процессе работы.

В конструкциях захватных механизмов БЗУ роторных САЗ наиболее широко применяют захватывающие органы, реализующие поштучный или поштучно-непрерывный захват ПО за внешнюю поверхность и допускающие компоновку в многоярусных и многопоточных системах.

К таким захватывающим органам относят разнообразные трубчатые органы (трубки), совершающие возвратно-поступательное прямолинейное движение, вращающиеся воронки и их комбинации. Реже используют возвратно-поступательно движущиеся шиберы, лопасти. Перспективно использование вибрационных дорожек и создание на их основе роторных вибрационных БЗУ (см. с. 256).

Захватывающие органы в виде возвратно-поступательно движущихся

трубок применяют для удлиненных ПО с отношением 2 ^ Ud ^ 4. Трубки размещают в вертикальных цилиндрических каналах барабанов и соединяют при помощи вилок с ползунами механического кулачкового привода, устанавливаемыми в том же барабане. При плотном шаге между захватывающими трубками ползуны располагают на внешнем (большем) начальном диаметре по отношению к трубкам (рис. 10, а), причем с одним ползуном соединяются, как правило, две трубки. Если шаг между захватывающими трубками превышает три-четыре их диаметра, то ползуны привода размещаются между ними на том же начальном диаметре (рис. 10, б\ В этом случае хвостовик ползуна выполняют удлиненным и он выходит в бункер БЗУ, играя роль дополнительного ворошителя.

Наиболее универсальны, достаточно технологичны в изготовлении и хорошо компонуются в захватных механизмах БЗУ роторных САЗ захватывающие органы в виде вращающихся воронок.

Рис. 9. Варианты установки вибрирующего предбункера в роторном БЗУ:

а — стационарно на вертикальных упругих подвесках (предбункер с вращающимся дном); б — то же (предбункер с неподвижным дном); в — вращающимся с валом ротора на горизонтальных упругих подвесках (предбункер с вращающимся дном); е — то же (предбункер с неподвижным дном); / — коническое дно; 2 — электромагнит вибратора; 3, 7 — упругие подвески; 4 — вал ротора; 5 — предбункер;

6 — подшипниковый узел

Рис. 10. Варианты компоновки в роторном БЗУ захватывающих органов в виде возвратно-поступательно движущихся трубок:

— ползун с вилкой; 2 — неподвижный цилиндрический пазовый кулачок;

— стакан; 4 — захватывающая трубка; 5 — бункерное устройство; 6 — барабан; 7 — хвостовик ползуна; Do —- начальный диаметр расположения тру-

бок; Dn — начальный диаметр расположения ползунов

Разнообразие геометрии их приемной конической части, возможность комбинации с трубчатым захватывающим органом обеспечивают эффективное применение воронок для захвата ПО формы тел вращения, различных по конфигурации и соотношению размеров.

Для симметричных ПО с соотношением длины к внешнему диаметру 2 ^ lid < 3 приемную часть воронки выполняют в виде одинарного конуса (рис. 11, а). Более длинные ПО с отношением 3 ^ lid < 4 и короткие ПО с отношением 1,5 < lid < 2, особенно со смещенным вдоль продольной оси центром масс, эффективно захватываются воронками, приемная часть которых составлена из двух конусов, сопряженных между собой (рис. 11, б). Для равноразмерных ПО с отношением l,l^Z/d^l,5 геометрическую ось приемной части воронки, составленной из двух конусов, выполняют со смещением относительно оси вращения воронки (рис. 11, в), что улучшает про-

цесс захвата равноразмерных ПО, снижая вероятность расположения ПО поперек входного отверстия воронки.

В качестве ворошителя часто используют цилиндрический штифт (рис. 11, а, б), установленный вертикально, однако такая конструкция ворошителя может приводить к повреждению ПО при захвате. Более рациональна конструкция ворошителя в виде цилиндрического сегмента (рис. 11, в) с наклонной торцовой поверхностью в сторону вращения воронки, что предотвращает возможность повреждения ПО при захвате.

Для легкодеформируемых полых ПО или ПО с легкоповреждающимися покрытиями внешней поверхности с отношением 3 ^ lid ^ 6, а также для ПО с асимметрией внешней формы или положения центра масс наиболее эффективны воронки с конической приемной частью, геометрическая ось которой наклонена к горизонту, а вершина конуса смещена относительно

оси вращения воронки (рис. 11, г). Пересечение наклонного конуса с цилиндрической частью воронки образует скошенный торец, обеспечивающий ворошение ПО, а крутой угол наклона образующей конуса — благоприятное условие для захвата удлиненных ПО.

Комбинирование вращающейся воронки, имеющей наклонный приемный конус, с неподвижной трубкой (рис. 12, а) позволяет захватывать удлиненные ПО с отношением lid > 6,

имеющие к тому же резко выраженную концевую асимметрию внешней формы, например торцовый бурт, фланец, выступы. Эффективный захват подобных ПО обеспечивают тем, что трубку устанавливают таким образом, чтобы ее торец находился на уровне верхнего среза входного отверстия направляющей цилиндрической части воронки и входной конус трубки сопрягался с наивысшей образующей поверхности конуса воронки. Тогда со стороны наинизшей образующей ко-

Рис. 11. Захватывающие органы в виде вращающихся воронок с приемными коническими частями:

а — с прямым одинарным конусом: 1 — штифтовой ворошитель; 2 —* конус; б —• с прямым двойным конусом: 1 — штифтовой ворошитель; 2 — нижний конус; 3 —* верхний конус; в — с прямым эксцентрическим двойным конусом: 1 — сегментный ворошитель) 2 — ось вращения воронки; 3 — геометрическая ось приемной конической части воронки; 4 — приемная коническая часть воронки; е — эксцентриситет; г — с наклонным конусом: / — приемная коническая часть воронки; 2 — геометрическая ось приемной конической части; 3 — ось вращения воронки

Рис. 12. Комбинированные захватывающие органы в виде вращающейся воронки:

а — с неподвижной трубкой: 1 — вращающаяся воронка; 2 — трубка; б — с возвратно-поступательно движущейся трубкой: / — вращающаяся воронка; 2 —- наклонный паз; 3 — движущаяся трубкад 4 — выдающий шток

нуса торец трубки выступает над срезом входного отверстия воронки. Это препятствует его перекрытию подходящими ПО, которые свободно западают в трубку по наивысшей образующей конуса.

Комбинация вращающейся воронки, имеющей радиальные разновысокие пазы на поверхности приемного конуса, и одноместного трубчатого захватывающего органа (рис. 12, б) позволяет эффективно захватывать и сцепляющиеся конические ПО.

При загрузке габаритных, массивных ПО вращение воронкам сообщается в процессе транспортного вращения роторной САЗ посредством неподвижного центрального зубчатого

колеса, по которому обкатываются зубчатые венцы, выполняемые по окружности воронок.

Более простой и надежной схемой при загрузке легких или легкодефор- мируемых ПО для высокопроизводительных роторных САЗ является схема привода, в которой вращение воронкам сообщается посредством клинового ремня, охватывающего позиции роторной САЗ и взаимодействующего со шкивами воронок. Противоположная ветвь ремня может быть закреплена неподвижно или охватывать приводной шкив, вращаемый посредством специального привода. В последнем случае обеспечивается возможность регулирования производительности БЗУ путем изменения частоты вращения воронок, а также возможность независимого включения БЗУ при остановленной линии для предварительного заполнения лотков-накопителей НПУ роторной САЗ, что необходимо для сборочных линий.

Такая конструкция привода вращения воронок обладает и тем преимуществом, что позволяет отказаться от индивидуальных предохранительных устройств для каждой воронки, предотвращающих поломку элементов привода и повреждение ПО при заклинивании их в захватывающих органах БЗУ. Роль предохранителя выполняет сам приводной ремень, проскальзывающий по поверхности шкива воронки при ее заклинивании.

Вращающиеся воронки компонуют в автономные блоки захвата по типовой конструктивной схеме. На рис. 13 показан блок захвата для удлиненных ПО с отношением длины к диаметру больше трех, снабженный воронкой с наклонным приемным конусом. Воронка / жестко закреплена на трубке

Рис. 13. Типовая конструкция блока захвата ротор ного БЗУ с вращающейся воронкой

посредством винтов 2, которые закрыты предохранительным обтюратором 5, предотвращающим их самопроизвольное вывертывание в процессе работы и попадание посторонних частиц (пыли) на мазеудерживающие кольца 4. Трубка 7 с воронкой установлена в подшипниках качения 5 в корпусе блока 6. Для удержания пластичной смазки подшипники защищены мазеудерживающими кольцами. На хвостовике трубки установлен на шпонке шкив 8, через который трубке с воронкой сообщается вращательное движение клиновым ремнем от привода вращения воронок.

Блоки захвата устанавливают в диске-блокодержателе ротора. Корпус блока входит в посадочные гнезда бло- кодержателя и крепится к его верхнему диску посредством двух винтов. Воронка входит с зазором в отверстие дна диска-блокодержателя, дно которого выполнено с индивидуальными коническими воронками, образующими с захватывающими органами зону захвата ПО. На диске по его окружности установлена обечайка бункера БЗУ.

Накопительно-передающее и ориентирующее устройства. Лотки-накопители выполняют в большинстве конструкций НПУ жесткими неприводными в виде автономных быстросъемных блоков, в которых монтируют, как правило, и механизм поштучной выдачи ПО, механизм отказа питания ПО, а в некоторых случаях и другие механизмы и исполнительные органы ОУ и даже захватывающие органы.

В конструкциях роторных САЗ используют механизмы поштучной выдачи ПО трех типов, различающиеся по виду основного исполнительного органа — отсекателя и типу его привода: механизмы поштучной выдачи с индивидуальными пружинно-рычажными отсекателями, с групповыми и комбинированными отсекателями.

Пружинно-рычажные отсекатели применяют в роторных САЗ производительностью до 1000 шт/мин для равноразмерных малогабаритных или, наоборот, крупногабаритных, тяжелых ПО, обладающих высокой прочностью. Групповые гибкие и комбинированные отсекатели применяют в роторных САЗ производительностью более 1 000 шт/мин,

Рис. 14. Типовая конструкция пружинно-рычажного отсекателя роторной САЗ:

/ — неподвижный путевой кулачок; 2 —* ролик отсекателя; 3 — ось вращения отсекателя; 4 — рычажный отсекатель; 5 —- лоток-накопитель; 6 — вал ротора; 7 —* пружина; 8 — блокодержатель

причем для ПО с I ^ 20 мм применяют гибкие отсекатели, а для ПО с Z С < 20 мм предпочтительнее комбинированные отсекатели.

Пружинно-рычажные отсекатели выполняют, как правило, качающимися в горизонтальной плоскости. Они управляются неподвижными кулачками, размещаемыми вне роторной САЗ на станине линии (рис. 14). Срабатывание отсекателя (закрытие и удержание ПО) происходит под действием пружин.

В конструкциях пружинных отсекателей применяют цилиндрические пружины растяжения, сжатия и кручения. Наибольшее распространение получили пружины растяжения благодаря удобству компоновки и простоте изготовления. Пружины сжатия обеспечивают хороший доступ к зоне поштучного отделения ПО с внешней стороны, однако габариты механизма увеличиваются и требуется применение направляющих стержней для пружин.

Рис. 15. Схемы установки групповых гибких отсекателей:

t — групповой гибкий отсекатель;

2 — роторная СЛЗ; 3 — опорные и натяжные ролики

Основным недостатком индивидуальных пружинно-рычажных отсекателей является ударное закрытие их под действием пружины, что является причиной значительного шума при работе роторной САЗ, возможного повреждения поверхности ПО. Число отсекателей увеличивается с увеличением числа рабочих позиций САЗ, что для высокопроизводительных роторных САЗ с плотным шагом между рабочими позициями затрудняет техническое обслуживание в процессе эксплуатации.

Указанные недостатки полностью устраняются при использовании групповых гибких отсекателей типа бесконечнозамкнутых ремней, шнуров и пружин в конструкциях механизмов поштучной выдачи роторных САЗ. Групповые отсекатели в виде гибких кольцеобразных элементов просты по устройству, надежны в работе, бесшумны и полностью устраняют возможность повреждения поверхности ПО.

На рис. 15 показаны возможные варианты установки группового отсекателя. Гибкий кольцеобразный элемент охватывает на определенном участке рабочие позиции роторной САЗ и, входя в прорези лотков накопителей НПУ, осуществляет удержание (отсечку) ПО. При выходе ветви гибкого элемента из прорезей лотков-накопителей ПО освобождается и перемещается по каналу лотка. Угол охвата

ротора кольцеобразным элементом, т. е. требуемая величина участка, а значит, и время отсечки ПО, регулируются установочными роликами 3. Схемы установки группового отсекателя с внутренним охватом ротора (рис. 15, а, б) наиболее просты и используются для роторных САЗ консольной компоновки (с одной опорной плитой). Для роторных САЗ с двумя опорными плитами используют схемы установки с внешним охватом ротора (рис. 15, в, г).

В комбинированных отсекателях гибкий бесконечно-замкнутый элемент используют не для непосредственного удержания ПО, а для привода пружинно-рычажного отсекателя, качающегося, как правило, в вертикальной плоскости. Такая конструкция отсекателя позволяет использовать простой механизм отказа от питания ПО.

Механизм отказа (рис. 16) состоит из поворотного рычага-защелки 12, вращающейся на оси 11, установленной в кронштейне 10 на трубчатом лотке- накопителе / НПУ роторной САЗ.

Защелка соединена пружиной 13 со штифтом 7 рычажного отсекателя 5, установленного на оси 6 в кронштейне 4 также на лотке-накопителе. Отсекатель управляется гибким элементом 3. входящим в вырез 2 отсекателя. Выступ 9 отсекателя входит в накопитель и удерживает находящиеся там ПО. Защелка 12 снабжена роликом 8, который взаимодействует с элементом

Рис. 16. Механизм отказа от питания позиции роторной САЗ с комбинированным отсекателем

системы управления механизмом отказа.

При нахождении защелки 12 в нижнем положении она своим выступом А взаимодействует со штифтом 7 и запирает отсекатель — происходит отказ от питания. При перемещении защелки в верхнее положение она освобождает штифт и отсекатель получает возможность открыться под действием гибкого элемента.

На рис. 17 показана возможная компоновка роторного БЗУ, оснащенного блоками захвата 11 с вращающимися воронками, и НПУ, в котором лотки- накопители 16 выполнены также по блочной компоновке вместе с комбинированным МПВ и механизмом отказа от питания, рассмотренными выше.

Управление защелкой механизма отказа от питания может осуществляться вручную наладчиком или автоматически по команде с пульта управления линией. Для этого имеется система управления механизмом отказа, состоящая из импульсного источника тока и двух стационарно установленных электромагнитов 5 со специальными исполнительными органами — толкателями 4. Электромагниты установлены в зоне защелки 3 механизма отказа на станине линии. При подаче импульса тока по команде с пульта

управления соответствующий электромагнит срабатывает в момент прохождения мимо него требуемой рабочей позиции роторной САЗ и своим толкателем воздействует на ролик защелки, переводя защелку в другое положение (отказа или восстановления).

Нижние рычажные отсекатели механизма поштучной выдачи управляются гибким элементом /5, а роль верхних отсекателей выполняет гибкий элемент 10, входящий в пазы лотков-накопителей. Гибкие элементы замкнуты и охватывают шкивы 12, установленные в опорах качения на станине линии. Это позволяет избежать проскальзывания гибких элементов в пазах лотков-накопителей рычажных отсекателей при вращении ротора. Выдача ПО происходит в гнезда 15

Рис. 17. Компоновка роторного БЗУ с НПУ, оснащенным механизмом отказа от питания:

1 — вал ротора; 2 — блокодержатель; 3 —• защелка механизма отказа от питания позиции; 4 — толкатели; 5 — электромагниты; 6 —- гибкий элемент привода воронок; 7, 12 — шкивы; 8 — бункер БЗУ; 9 — дно бункера; 10 — верхний гибкий групповой отсекатель; И — блок захвата; 13 — гибкий групповой элемент для привода рычажных отсекателей; 14 — транспортный конвейер; 15 — гнезда конвейера; 16 —• лоток-накопитель НПУ; 17 — зубчатое колесо привода вращения роторного БЗУд /8 « станина

Рис. 18. Схемы гравитационных ориентиров роторных ОУ:а ~ с наклонным лотком и штифтом для ориентирования полых ПО: 1 — приемник;2 — штифт; 3 — лоток; б — с центральной опорой для ориентирования ПО с асимметрией центра масс: 1 — опора; 2 — приемник; в — с профильным трафаретом для ориентирования ПО с асимметрией внешней формы: 1 — приемник; 2 — трафарет; г — со штифтом и механическим перетал- кивателем: 1 — лоток; 2 — отсекатель; 3 — приемник; 4 — штифт; 5 — перетал- кивательРис. 18. Схемы гравитационных ориентиров роторных ОУ:а ~ с наклонным лотком и штифтом для ориентирования полых ПО: 1 — приемник;2 — штифт; 3 — лоток; б — с центральной опорой для ориентирования ПО с асимметрией центра масс: 1 — опора; 2 — приемник; в — с профильным трафаретом для ориентирования ПО с асимметрией внешней формы: 1 — приемник; 2 — трафарет; г — со штифтом и механическим перетал- кивателем: 1 — лоток; 2 — отсекатель; 3 — приемник; 4 — штифт; 5 — перетал- кивательтранспортного конвейера 14 линии, которым они транспортируются или в технологические роторы линии (если дополнительной ориентации ПО не требуется), или в роторное ОУ.

Рис. 18. Схемы гравитационных ориентиров роторных ОУ:

а ~ с наклонным лотком и штифтом для ориентирования полых ПО: 1 — приемник;

2 — штифт; 3 — лоток; б — с центральной опорой для ориентирования ПО с асимметрией центра масс: 1 — опора; 2 — приемник; в — с профильным трафаретом для ориентирования ПО с асимметрией внешней формы: 1 — приемник; 2 — трафарет; г — со штифтом и механическим перетал- кивателем: 1 — лоток; 2 — отсекатель; 3 — приемник; 4 — штифт; 5 — перетал- киватель

Рис. 18. Схемы гравитационных ориентиров роторных ОУ:

а ~ с наклонным лотком и штифтом для ориентирования полых ПО: 1 — приемник;

2 — штифт; 3 — лоток; б — с центральной опорой для ориентирования ПО с асимметрией центра масс: 1 — опора; 2 — приемник; в — с профильным трафаретом для ориентирования ПО с асимметрией внешней формы: 1 — приемник; 2 — трафарет; г — со штифтом и механическим перетал- кивателем: 1 — лоток; 2 — отсекатель; 3 — приемник; 4 — штифт; 5 — перетал- киватель

В конструкциях роторных ОУ широко применяют гравитационные ори- ентаторы в виде упоров и трафаретов, основанные на использовании геометрических ключей ориентации и ярко выраженной асимметрии положения центра масс ПО (рис. 18). Такие ориен- таторы обеспечивают ориентирование ПО формы тел вращения с отношением l/d^ 2. Конструкции ОУ, созданные на основе гравитационных ориентато- ров, хорошо компонуются в роторных САЗ,1 обеспечивая минимальный шаг между рабочими позициями, удобство

обслуживания из-за отсутствия движущихся элементов привода.

Использование комбинации гравитационного ориентатора с механическими переталкивателями (рис. 19, г) расширяет область их применения, позволяя ориентировать ПО с отношением lid, <; 2 и даже близкие к разноразмерным l/d^ 1,5. Однако в этих устройствах имеются движущиеся исполнительные органы и элементы привода.

Наиболее широко применяют ОУ активного контактного ориентирования ПО в поворотных цилиндрических ориентаторах. Ориентатор (рис. 19, а) применяют для ориентирования ПО типа стаканов с отношением 2 ^ С lid ^ 3 дном вниз. Стакан, идущий в правильном положении, на штырь 1 не надевается и при повороте ориентатора 4 на 90° в положение // проваливается сквозь диаметральный канал ориентатора в приемник. Стакан, идущий дном вверх, надевается на штырь и при последующем повороте ориентатора еще на 90° выдается в приемник также дном вниз. Затем ориентатор возвращается в исходное положение.

Для ориентирования ПО типа стаканов дном вверх с отношением Hd ^ ~> 1,2 используют ориентатор с подвижным штоком (рис. 19, б). ПО подается в ориентатор 3, имеющий только сквозной радиальный канал. Если стакан идет дном вниз, то он опирается на шток 4, остается в ориентаторе и после поворота ориентатора на 180° надевается на шток в требуемом положении и выносится им на позицию выдачи. Стакан, идущий дном вверх, проходит сквозь ориентатор, надевается сразу на шток, а ориентатор совершает поворот вхолостую.

В ориентаторе, схема которого представлена на рис. 19, в, стакан принудительно заталкивается штоком 3 в ориентатор 2 с подпружиненными губками 1. Величину хода штока выбирают таким образом, чтобы при положении стакана дном вниз он оставался в ориентаторе и при повороте ориентатора на 180° повторным ходом штока выталкивался из губок ориентатора и выдавался в приемник. Если стакан поступает в ориентатор дном вверх, то он уже первым ходом штока про-

талкивается через губки ориентатора и выдается в приемник. Это устройство пригодно для ПО с отношением 1,5 ^ < Ud < 4.

ПО с асимметрией внешней формы и отношением lid ^ 2 ориентируются в ориентаторе согласно рис. 19, г. Ори- ентатор 4 имеет глухое сквозное отвер- гтие. Механизм поштучной выдачи снабжен тремя отсекателями, нижний из которых выполняет роль опознающего щупа. Последовательность работы механизма при ориентации ПО тонким концом вниз следующая: отсекатели 1, 2, 3 открываются при положении / ориентатора, и очередной ПО подается на позицию отсекателей 2, 3; отсекатели закрываются; отсекатель / удерживает столб ПО, отсекатели 2, 3 — ориентируемый ПО; ори- ентатор поворачивается в положение // и отсекатель 3 открывается. Если ПО расположен толстым концом вверх, то он удерживается отсекателем-щупом 2 и не выдается в ориентатор.

При расположении ПО толстым концом вниз отсекатель-щуп не удерживает его ввиду небольшого хода и ПО выпадает в глухое отверстие ориентатора. При занятии ориентатором исходного положения / ПО выдается в приемник тонким концом вниз. ПО, задержанный отсекателем-щупом за утолщенную часть, освобождается при занятии ориентатором положения /// и выпадает через сквозное отверстие в ориентаторе в приемник.

При необходимости ориентирования ПО толстым концом вниз последовательность срабатывания механизмов ОУ обратная, т. е. после подачи ПО на позицию отсекателей 2, 3 ориентатор занимает положение ///и открывается отсекатель 3, а затем ориентатор устанавливается в положение //и открываются оба отсекателя. Далее цикл повторяется. Кулачковый привод обеспечивает синхронное срабатывание исполнительных органов ОУ по заданной жесткой циклограмме.

Рис. 19. Схемы поворотных ориентаторов роторных ОУ:

а — со штырем и диаметральным отверстием: 1 — штырь; 2 —* отсекатель; 3 —• лоток- накопитель; 4 — ориентатор; 5 — приемник; б — с подвижным штоком: / — отсекатель; 2 — лоток-накопитель; 3 — ориентатор; 4 — подвижный шток; в — с подпружиненными губками и подвижным штоком: 1 — подпружиненные губки; 2 — ориентатор; 3 — подвижной шток; 4 — предмет обработки; а — с двумя взаимно перпендикулярными отверстиями: /, 3 — отсекатели механизма поштучной выдачи; 2 — отсекатель-щуп; 4 —• ориентатор; 5 •« предмет обработки

Рис. 20. Конструкция поворотного ориентатора с управляемой заслонкой

В более совершенных конструкциях роторных ОУ с поворотными ориен- таторами для ориентирования асимметричных по внешней форме ПО используют конструкцию ориентатора со сквозным диаметральным отверстием и управляемой заслонкой (рис. 20). Заслонка 1 представляет собой цилиндрический сегмент, установленный с возможностью качания на оси 2, совпадающей с осью поворота ориентатора. Заслонка крепится гайкой 3. На поверхности торца ориентатора размещены упоры 6, взаимодействующие с заслонкой таким образом, что в положении / ориентатора, при котором его диаметральное отверстие 4 вертикально, заслонка перекрывает выход отверстия, при повороте ориентатора на 180° (положение //) заслонка поворачивается упором и открывает вертикально установившееся отверстие ориентатора. Такая конструкция ориентатора по сравнению с ориента- тором, имеющим два взаимно перпендикулярных отверстия, обеспечивает более простую циклограмму работы роторного ОУ, а значит, и возможность повышения его производительности. Повышается и надежность работы ОУ за счет того, что оба положения ориентатора фиксируются на упорах 5. В ранее же описанной конструкции

(см. рис. 19, г) одно из положений ориентатора является промежуточным, не- фиксируемым, что может приводить к заклиниванию ПО при подаче их в гнездо ориентатора вследствие перекоса последнего.

В этой же конструкции ОУ с поворотным ориентатором и заслонкой в качестве отсекателя может быть использован бесконечнозамкнутый гибкий элемент, входящий в пазы лотков-накопителей. Для возможности индивидуального регулирования положения ветви гибкого элемента в пазу каждого лотка при настройке ориентатора на корпусе лотка-накопителя установлен специальный регулировочный механизм (рис. 21).

Механизм состоит из вилки /, установленной в зоне паза лотка 5. Вилка может перемещаться перпендикулярно к оси лотка. Положение вилки регулируется и фиксируется с помощью гаек 2, к которым вилка поджимается упругим элементом 3 (пружиной или резиновой прокладкой). Ветвь гибкого элемента-отсекателя 4 входит в вырезы вилки и паз в лотке. Перемещением вилки можно регулировать положение ветви отсекателя в пазу лотка для каждой позиции роторной САЗ, обеспечивая надежное удержание ПО за больший диаметр и пропуск

Рис. 21. Механизм регулирования положения ветви гибкого отсекателя-щупа в пазу лотка-накопителя

ПО, поступающих меньшим диаметром вверх.

На рис. 22 показана возможная компоновка роторного ОУ, оснащенного поворотными ориентаторами с заслонкой, и НПУ, состоящим из трубчатых лотков-накопителей 5, на которых смонтированы механизмы 9 для регулирования положения ветви гибкого отсекателя-щупа 4» с БЗУ с вращающимися воронками.

Поскольку поворотные ориентаторы для ПО, имеющих габаритные размеры более 20 мм, как правило, выполняют в виде отдельных механизмов, то ориентаторы устанавливают в гнезда барабана вместе с элементами их привода — зубчатыми рейками 2, находящимися в зацеплении с зубчатыми хвостовиками ориентаторов. Рейки соединены с ползунами 1 кулачкового привода ориентаторов. В барабане размещены и упоры, фиксирующие крайние положения ориентаторов, а также подпружиненные штоки, удер

живающие ориентаторы от самопроизвольного выпадения из барабана и обеспечивающие их быстросъемность.

Для малогабаритных ПО поворотные ориентаторы компонуют в едином блоке с лотком-накопителем, отсекателями и другими элементами ОУ, чтобы свести к минимуму конструктивные зазоры между ними и повысить надежность передачи ПО внутри механизмов ОУ. На рис. 23 показана конструкция такого комбинированного блока роторной САЗ для ориентирования ПО типа колпаков с габаритными размерами 10 < / ^ 20 мм. В едином блоке объединены лоток-накопитель /, механизм поштучной выдачи с пружинно-рычажными отсекателями 2, 7, механизмом отказа от питания 8, описанным выше, поворотным ориентатором 5 и приемником 4 выдающего устройства.

Рис. 22. Компоновка роторного ОУ с поворотными ориентаторами и гибким отсекателем-щупом в роторной САЗ:

/ — ползун механического кулачкового привода ориентаторов; 2 — зубчатая рейка; 3 — поворотный ориентатор; 4 — гибкий отсекатель-щуп; 5 — лоток-накопитель НПУ; б — блоки захвата БЗУ; 7 — бункер; 8 — гибкий групповой отсекатель МПВ; 9 — механизм регулирования положения ветви отсекателя-щупа; 10 — транспортный конвейер

Рис. 23. Типовая конструкция блока накопления и ориентирования ПО с габаритами 10 < / ^ 20 ммРис. 23. Типовая конструкция блока накопления и ориентирования ПО с габаритами 10 < / ^ 20 ммУпор, фиксирующий крайние положения ориентатора, выполнен в виде планки 6, установленной на фронтальной стороне блока. Ориентатор 5 соединяется с зубчато-реечным приводом поворота посредством выступа 3. Подвижные штоки для приема ПО размещаются непосредственно в гнездах ротора или транспортного цепного конвейера.

Рис. 23. Типовая конструкция блока накопления и ориентирования ПО с габаритами 10 < / ^ 20 мм

Рис. 23. Типовая конструкция блока накопления и ориентирования ПО с габаритами 10 < / ^ 20 мм

В другой аналогичной конструкции (рис. 24) подвижный шток 6 размещен в корпусе 4 блока вместе с конструктивными элементами 5, 7, регулирующими его крайнее верхнее положение под ориентатором. Здесь механизм поштучной выдачи выполнен в виде пружинно-рычажных отсекателей 10, управляемых путевым кулачком. Подобная конструкция блока используется для малогабаритных ПО с I ^

^ 10 мм.

В обеих конструкциях комбинированных блоков ориентатор разделен на две части, т. е. в блоке установлена только собственно ориентирующая часть ориентатора, а хвостовик с элементами привода (зубчатой рейкой) размещен в барабане ротора. Сцепление ориентирующей части ориентатора с хвостовиком осуществляется посредством паза, выполненного на хвостовике, и выступа 2, выполненного на ориентаторе, что обеспечивает необходимую быстр осъемность блока. Компоновка механизмов НПУ и ОУ в одном автономном блоке позволяет производить регулирование механизмов на стороне, вне роторной САЗ, что улучшает условия ее обслуживания и сокращает время устранения неисправностей.

Рис. 24. Типовая конструкция блока накопления и ориентирования малогабаритных ПО с I ^ 10 мм:

1 — лоток-накопитель; 2 — выступ; 3 — направляющая втулка; 4 — корпус блока;

5 — регулировочная упорная гайка; 6 — шток-поддерживатель; 7 — фиксирующая ващелка; 8 — приемник 9 — ориентатор; 10 •— пружинно-рычажные отсекатели

Выдающее и транспортно-несущее устройства. В конструкциях ВУ роторных САЗ чаще используют простые приемники с базирующими поверхностями для приема ПО захватными органами транспортных роторов или направляющие трубки для передачи ПО в гнезда транспортного конвейера линии под действием силы тяжести.

На рис. 25 показана конструкция такого ВУ, скомпонованного в единый автономный блок с захватывающей воронкой 10, лотком-накопителем 7 и пружинно-рычажными отсекателями 1.

Блок состоит из корпуса 6, внутри которого на двух подшипниках 5 закреплен вращающийся лоток-накопитель 7. В верхней части лотка расположены зубчатое колесо 5 и воронка 10. Воронка жестко соединена с лотком винтами 11, а зубчатое колесо соединено с воронкой подпружиненными шариками 9. В нижней части корпуса расположены нижний и верхний отсекатели 1 с пружинами 12 и кнопка 4 ручного отказа от питания. В нижней части приемника 3 установлен винт 2 для регулирования положения выдаваемого ПО по высоте. Передняя стенка приемника вскрыта для обеспечения захвата ПО клещами транспортного ротора. Перед подходом клещей транспортного ротора передняя стенка приемника закрывается общим для всех позиций роторной САЗ неподвижным охватом, предотвращающим самопроизвольное выпадение ПО.

При высоких транспортных скоростях (особенно в роторных линиях) передачу ПО в рабочие органы транспортных устройств осуществляют с помощью подвижных штоков (как правило, при использовании ориентато- ров с принудительной передачей ПО (см. рис. 19, г) или шиберных питателей. Выдачу ПО с помощью шиберных питателей обычно применяют в роторных САЗ с качающимся днищем (см. с. 296) при загрузке плоских ПО.

В отдельных случаях В У может выполнять и дополнительные функции. Так, при использовании в конструкциях ОУ поворотного ориентатора со штырем и сквозным диаметральным отверстием (см. рис. 19, а) может происходить выдача неправильно ори-

Рис. 25. Конструкция автономного блока с захватывающей воронкой, лотком-накопителем, отсекателями и выдающим устройством

ентированных ПО, т. е. поступление ПО в клещи транспортного ротора линии дном вверх, а не вниз. Это может привести к поломке инструмента в технологическом роторе. Особенно часто такое нарушение работы ориентатора наблюдается в производстве при низком качестве ориентируемых ПО (наличие заусенцев, фестонов, смятия поверхности, осаливания).

Рис. 26. Выдающее устройство роторной САЗ с механизмом съема неправильно ориентированных ПО: 1 — диск-блокодержатель приемников выдающего устройства; 2 — предмет обработки; 3 — приемник; 4 — поворотный ориентатор; 5 — отсекатели МПВ; 6 — лоток-накопитель; 7 — БЗУ; 3 — зубчатая рейка привода ориента- тора; 9 — втулка; 10 — подвижной шток; // — рычаг; 12 — кулачковый привод ориентаторов

Рис. 27. Схема работы механизма съема неправильно ориентированных ПО

Рис. 28. Типовые схемы транспорто-несущих устройств роторных САЗ:

7 -- плита станины; 2 — зубчатое колесо привода САЗ; 3 — подшипниковые узлы; 4 —■ функциональные устройства роторной САЗ (БЗУ, НПУ, ОУ, ВУ); 5 — неподвижная стойка или вращающийся вал; 6 — вращающийся или неподвижный стакан; 7 — неподвижный стакан; 8 — опорная стойка

Для устранения этого недостатка ВУ снабжается специальными механизмами съема неправильно ориентированных ПО (рис. 26), которые предотвращают возможность поступления таких ПО в клещи транспортного ротора линии.

Механизм съема неправильно ориентированных ПО выполнен в виде втулки 9 со скошенным во внешнюю сторону торцом А. Втулка установлена в нижней части приемника 3, в который поступают ПО 2 из ориентатора

ОУ. Во втулке 9 соосно приемнику размещен шток 10, управляемый рычагом 11.

Более подробно конструкция и принцип работы механизма съема показаны на рис. 27. Рычаг 7, управляющий работой штока 4, выполнен двуплечим с осью качания 8. Плечо рычага, взаимодействующее со штоком 4, подпружинено пружиной 12, а на другом плече установлен ролик 9, взаимодействующий с неподвижным путевым кулачком 5. Кулачок установлен на

станине б линии. Двуплечий рычаг 7 закреплен на стойке 10, размещенной на диске 11 ротора, в котором установлен блок 1 выдающего устройства.

В момент поступления ПО из приемника 13 шток 4 занимает крайнее верхнее положение под действием пружины 12. При выдаче правильно ориентированного ПО 14 он устанавливается на штоке, опираясь своим дном, и забирается из приемника клещами 15 транспортного ротора линии при сопряжении с ним позиций САЗ (рис. 27, а). Если в приемник выдан неправильно ориентированный ПО 2, то он надевается на шток и не забирается клещами (рис. 27, б). При дальнейшем вращении роторной САЗ ролик двуплечего рычага наезжает на неподвижный путевой кулачок и рычаг поворачивается, преодолевая усилие пружины, а шток опускается вниз. Неправильно ориентированный ПО, надевшийся на шток, скошенным торцом втулки 3 снимается со штока и по ее поверхности А удаляется из роторной САЗ в специальный сборник (рис. 27, в). Ролик двуплечего рычага сходит с кулачка и под действием пружины рычаг и шток возвращаются в исходное положение. Затем в приемник выдается следующий ПО и цикл повторяется.

Установка подобных механизмов съема в В У роторных САЗ полностью ликвидирует возможность выдачи неправильно ориентированных ПО.

Конструкции ТНУ в роторных САЗ выполняют аналогично остовам технологических роторных машин и линий [22]. С целью улучшения условий обслуживания роторных САЗ, обеспечения удобства загрузки ПО в бункер с помощью автоматических транспортных средств желательно конструировать ТНУ в консольном исполнении, монтируя все элементы САЗ на общей колонне, устанавливаемой в подшипниковых узлах на неподвижной стойке, закрепленной непосредственно на станине линии или в специальном стакане, но без дополнительной верхней плиты (рис. 28, а, б). Если высота САЗ значительна, то вводят консольную стойку для придания большей устойчивости ротору (рис. 28, в\ При невозможности консольного исполне

ния ТНУ все элементы САЗ монтируют на вращающемся валу ротора по двухопорной схеме, устанавливая подшипниковые узлы вала непосредственно в плитах станины (рис. 28, г) или специальных стаканах (рис. 28, б).

ТИПОВЫЕ КОМПОНОВОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ РОТОРНЫХ САЗ

Роторная САЗ, показанная на рис. 29, предназначена для ориентирования и подачи полых ПО с фланцем на глухом торце. ПО могут ориентироваться глухим торцом вверх или вниз.

Захватывающие органы БЗУ выполняют в виде возвратно-поступательно движущихся стержней 2, т. е. в БЗУ совмещена функция захвата и ориентирования ПО. Для подготовки ПО к захвату дно 10 бункера 4 и его обечайка 11 образуют кольцевую ориентирующую щель 12. ТНУ роторной САЗ выполнено в консольном исполнении. НПУ выполнено в виде трубчатых лотков-накопителей 6 с подпружиненными собачками 8. Все элементы САЗ смонтированы на вращаю-

Рис. 29. Роторная САЗ со стержневыми захватывающими органами для подачи полых ПО фланцем вверх (а) или вниз (б)

щемся валу /7, установленном в подшипниковых узлах, размещенных в неподвижной колонне со стаканом 16.

Роторная САЗ получает вращение от приводного зубчатого колеса 18. ПО, находящиеся в бункере 4, цилиндрической частью западают в ориентирующую щель, опираясь при этом на дно и обечайку бункера своим фланцем. Для лучшего западания ПО в ориентирующую щель обечайка приводится во вращение относительно позиций ротора от зубчатого колеса 3. Ползуны 13 перемещаются в пазах барабана 14 под действием цилиндрического пазового кулачка 1, установленного в стакане 16. При этом стержни 2 ползунов, перемещаясь вверх, входят в кольцевую щель 12 и захватывают ПО, находящиеся в ориентирующей щели. Продолжая движение вверх, стержни передают захваченные ПО 9 в трубчатые лотки-накопители, при этом собачки 8 поворачиваются вокруг своих осей, выходя из щелей трубчатых лотков. Затем ползуны опускаются и собачки возвращаются в исходное положение, препятствуя тем самым выпаданию ПО из трубчатых лотков- накопителей. Таким образом, ПО, поднимая друг друга, перемещаются по трубчатым лоткам-накопителям, а в случае переполнения лотков выпадают через их верхний торец 7 снова в бункер БЗУ. Выдача ПО из САЗ производится через окна 5 трубчатых лотков-накопителей.

Для ориентирования ПО глухим торцом вниз трубчатые лотки-накопители могут быть выполнены в виде трубок 15, выходы которых выгнуты к периферии (рис. 29, б) или к центру ротора.

К недостаткам данной конструкции роторной САЗ следует отнести большой ход захватывающего стержня и необходимость постоянного поддержания определенного уровня ПО в бункере БЗУ, так как ПО не должны перекрывать вход в лотки-накопители НПУ.

На рис. 30 показана роторная САЗ с БЗУ, оснащенным захватывающими органами в виде возвратно-поступательно движущихся трубок. ТНУ состоит из вала 1, на котором закреплены бункер 15 БЗУ с предбункером 14, верхний 20, средний 25 и нижний 30

барабаны. В верхнем барабане 20 размещены неподвижные лотки-накопители 12 и коаксиально им—подвижные трубки 13. В том же барабане установлены ползуны 21 для привода подвижных трубок. В нижней части каждого ползуна установлена колодка, в которой закреплены две подпружиненные планки 22, соединяющие трубки 13 с ползуном 21. К верхнему торцу каждого ползуна прикреплен ворошитель 16 для дополнительного ворошения ПО в бункере 15 в процессе их захвата. В среднем барабане 25 расположены поворотные ориентаторы 7 ОУ, которые закреплены фиксаторами 2, и зубчатые рейки 26 для поворота ориен- таторов. Хвостовик ориентатора, имеющий зубчатую нарезку, находится в зацеплении с рейкой 26. В нижнем барабане 30 размещены ползуны 28 для перемещения рейки. Ползуны имеют подпружиненные штоки, на которые навинчены ложки. Ложки ползунов находятся в зацеплении с хвостовиками реек.

Над средним барабаном 25 на валу ТНУ размещен диск 24, на котором крепятся неподвижные лотки-накопители 12 НПУ и МПВ в виде пружиннорычажных отсекателей 9, 11. Крепление неподвижных лотков-накопителей осуществляется подпружиненной кнопкой 8, которая входит в вырез лотка и предотвращает его осевое перемещение и поворот вокруг оси. На одной стороне кнопки закреплен штырь, а в неподвижном лотке на уровне кнопки имеется отверстие. Штырь кнопки имеет возможность входить в отверстие лотка для перекрытия потока ПО в каждом лотке-накопителе. На уровне отсекателей в лотке-накопителе имеются пазы, в которые входят концы отсекателей. На нижнем отсекателе имеется упорный винт для регулировки вхождения отсекателей внутрь лотка. Под средним барабаном 25 на валу ТНУ закреплен блокодержатель 27, в котором размещены приемники 3 ВУ, фиксаторы 2 ориентаторов 7 и упоры 6 для фиксации ориентаторов в крайних положениях. Передняя стенка каждого приемника вскрыта на длину ПО для выдачи его из роторной САЗ в транспортный ротор линии. Роль передней стенки приемника вы-

Рис. 30. Роторная САЗ с трубчатыми захватывающими органами и поворотными ориентаторами для подачи ПО с асимметрией внешней формыРис. 30. Роторная САЗ с трубчатыми захватывающими органами и поворотными ориентаторами для подачи ПО с асимметрией внешней формыполняет подпружиненная управляемая губка 4, которая удерживает ПО от преждевременного выпадания из приемника. Вал 1 ТНУ имеет нижнюю подшипниковую опору, расположенную в нижнем стакане 31. Верхней опорой ТНУ роторной САЗ являются три расположенных под углом 120° подшипниковых узла 17, по которым обкатывается дно бункера 15 БЗУ. Подшипниковые узлы закреплены на

Рис. 30. Роторная САЗ с трубчатыми захватывающими органами и поворотными ориентаторами для подачи ПО с асимметрией внешней формы

Рис. 30. Роторная САЗ с трубчатыми захватывающими органами и поворотными ориентаторами для подачи ПО с асимметрией внешней формы

верхнем стакане 18. Кроме того, на нижнем стакане установлен кулачок 29 для управления движением реек привода ориентаторов, а на верхнем стакане — кулачок 19 для управления движением захватывающих органов. В нижней части вала 1 расположено зубчатое колесо 32 привода транспортного вращения роторной САЗ.

На станине линии при помощи стоек закреплены кулачок 23 для управле-

ния нижними отсекателями 9, кулачок 10 для одновременного управления нижними 9 и верхними 11 отсекателями МПВ и кулачок 5 для управления губкой 4 приемника 3. Кулачок 10 для одновременного управления отсекателями имеет возможность занимать два положения, рабочее и нерабочее, и фиксироваться в них фиксатором. Кулачок 10, отведенный в нерабочее положение, перестает воздействовать на отсекатели и выдача ПО со всех позиций роторной САЗ прекращается постоянно закрытыми верхними отсекателями 11.

При вращении роторной САЗ ролики верхних ползунов 21 обкатываются по профильному кулачку 19 и ползуны вместе с подвижными захватывающими трубками 13 совершают возвратно-поступательное движение. Подвижные трубки, совершая движение в массе ПО в бункере, захватывают ПО. Ворошители 16, закрепленные на ползунах, обеспечивают дополнительное ворошение ПО в бункере, подготавливая их к захвату. ПО, запавшие в трубку, перемещаются и накапливаются в неподвижном лотке 12 до отсекателей. Нижние ползуны 28 обкатываются своими роликами по пазу кулачка 29 и совершают вместе с рейкой 26 возвратно-поступательное движение. Ориентаторы 7 через реечное зацепление получают возвратновращательное движение в соответствии с циклограммой их работы. Кулачки 10, 23, воздействуя при вращении TH У на отсекатели, выводят периодически концы отсекателей из неподвижных лотков. ПО, освобожденные от отсекателей, перемещаются вниз. При прекращении воздействия кулачков отсекатели под действием пружин возвращаются в исходное положение и удерживают ПО в неподвижном лотке. Кулачок 5 воздействует на губку 4 приемника 3 и открывает ее при выдаче ПО из роторной САЗ в транспортный ротор.

Рассмотрим подробнее принцип работы роторной САЗ типовой конструкции на примере ориентирования и загрузки ПО с асимметрией внешней формы.

Последовательность срабатывания отсекателей и расположение ориен-

10 П/р И. А. Клусова

таторов по отношению к оси вала ТНУ роторной САЗ показана на рис. 31. При воздействии копира на оба отсекателя ориентатор находится в положении /// (глухим отверстием книзу). Столб ПО в лотке-накопителе освобождается отсекателями и перемещается вниз. Первый снизу ПО становится своим торцом на поверхность ориен- татора. При этом он может быть расположен в двух положениях: большим диаметром вверх или меньшим диаметром вверх. В положении // в основном сечении показан случай, когда ПО расположен большим диаметром вверх, а на виде А ПО расположен меньшим диаметром вверх. При прекращении воздействия копира на отсекатели верхний отсекатель прижимает второй снизу ПО к лотку и препятствует движению столба ПО. Нижний отсекатель прижимает первый снизу ПО в канале лотка-накопителя, если он расположен большим диаметром вверх. Если ПО расположен меньшим диаметром вверх, то отсекатель не контактирует с ним и не удерживает его в лотке. Далее нижний ползун по кулачку поднимается вверх, поворачивает рейкой ориентатор на 90° и ориентатор располагается сквозным отверстием соосно каналу лотка- накопителя (положение /). ПО, расположенный большим диаметром вверх, удерживается нижним отсекателем. ПО, расположенный меньшим диаметром вверх, перемещается через сквозное отверстие ориентатора в приемник (вид А, положение 7). Затем ползун опять совершает по кулачку ход вверх, ориентатор устанавливается отверстием соосно каналу лотка-накопителя и в это время начинается воздействие кулачка на нижний отсекатель (положение 77). ПО, расположенный большим диаметром вверх, освобождается от действия отсекателя и перемещается в глухое отверстие ориентатора. Далее ползун совершает движение вниз, ориентатор поворачивается на 180° и принимает положение глухим отверстием вниз (положение 777). ПО, находящийся в глухом отверстии ориентатора, также поворачивается на 180Q и в положении меньшим диаметром вверх выпадает из сквозного отверстия в приемник. В этот момент начинается

Рис. 31. Схема работы роторной САЗ с поворотными ориен- таторами при ориентировании ПО меньшим диаметром вверх: / — выдача правильно ориентированного ПО сквозь ориентатор в приемник; // — подача неправильно ориентированного ПО в ориентатор; III — ориентирование ПО в ориентаторе; выдача ПО в приемник; подача следующего ПО на ориентатор

воздействие копира на отсекатели, столб ПО перемещается на поверхность ориентатора и цикл повторяется. Таким образом, перед выдачей в транспортный ротор ПО в приемнике расположен однозначно — меньшим диаметром вверх. В момент приема ПО транспортным ротором копир воздействует на губку приемника. Губка раскрывается и ПО выдается из роторной САЗ в транспортный ротор. После выдачи ПО из приемника роторной САЗ воздействие копира на губку прекращается и она под действием пружины возвращается в исходное положение.

В роторной САЗ, показанной на рис. 32, БЗУ также выполнено с захватывающими органами в виде возвратно-поступательно движущихся трубок, а ОУ — с гравитационным ориентато- ром.

ТНУ роторной САЗ выполнено по двухопорной схеме. На станине линии в подшипниковых узлах 14 вертикально монтируется ведущий вал /5, на котором закреплены элементы САЗ. В верхней части ротора установлен бункер 13 БЗУ, заполненный подаваемыми ПО 16. Равномерно по окружности дна бункера БЗУ соответственно числу позиций роторной САЗ расположены подвижные захватывающие органы-трубки 12, которые сочленяются с ползунами 9, взаимодействующими посредством роликов И с неподвижным кулачком 10. Коаксиально захватывающим трубкам установлены лотки-накопители 8 НПУ. На выходе лотков-накопителей монтируются ведущие приемники 5, гравитационные ориентаторы 3, охват 2, неподвижный поддон 4. Кроме того, ОУ снабжено рычагом 6 и пружиннорычажным отсекателем 7, управляемым путевым кулачком.

При вращении ротора ПО из бункера захватываются возвратно-поступательно перемещающимися захватывающими трубками и поступают в лотки- накопители. Столб ПО в лотке-накопителе удерживается отсекателем, а нижний ПО, поступающий в ведущий приемник, рычагом 6 опрокидывается на неподвижный поддон, по которому перемещается по окружности в горизонтальном положении. С поддона ПО

10*

Рис. 32. Роторная САЗ с трубчатыми захватывающими органами и гравитационными ориентаторами для подачи ПО с асимметрией центра массы или внешней формы

поступает в ориентатор, где и ориентируется.

Сориентированный ПО передается в приемник ВУ, из которого, поддерживаемый охватом 2, выдается в транспортный цепной конвейер линии 1, который транспортирует ПО к технологическому ротору.

В зависимости от конструкции гравитационного ориентатора роторная САЗ может быть использована для ориентирования ПО как по асимметрии внешней формы, так и по асимметрии центра масс.

Роторная САЗ, показанная на рис. 33, может быть использована для загрузки симметричных ПО, после захвата которых за внешнюю поверхность дополнительной ориентации не требуется. При последующей ориентации ПО в отдельном роторном ОУ эту САЗ можно использовать для загрузки асимметричных ПО.

Рис. 33. Роторная САЗ с вращающимися воронками для подачи симметричных ПО

В конструкции БЗУ используют захватывающие органы в виде вращающихся воронок 9, скомпонованных в единые автономные блоки 6 вместе с лотками-накопителями НПУ, пружинно-рычажными отсекателями 3, 5 МПВ и приемником ВУ (см. с. 283).

Бункер 15 БЗУ вместе с предбун- кером 11 выполнены неподвижными, так же как и коническое дно пред- бункера, смонтированное на трубе 13, установленной на крышке 14 бункера БЗУ. Дно бункера с индивидуальными воронками выполнено в виде диска 10 и связано с блокодержателем посредством шпилек 16 и опорных втулок 17. Бункер БЗУ установлен непосредственно на верхней плите линии.

Крепление блоков захвата производится посредством рычагов 7 и фиксирующих кнопок 19. Рычаг 7, закрепленный на оси 20, входит в проточку в корпусе блока 6, предотвращая его осевое перемещение, и фиксируется кнопкой 19. На нижнем диске блоко-

держателя закреплена на каждой позиции шпонка 1, которая входит в паз на приемнике блока захвата и предотвращает радиальное перемещение блока в блокодержателе.

Для предотвращения преждевременного выпадания ПО из приемника ВУ установлен общий подпружиненный охват 2, который перекрывает вскрытые передние стенки приемников. Для управления работой верхнего 5 и нижнего 3 отсекателей служат путевые кулачки 4, которые закреплены на станине при помощи стоек. Как и в предыдущей конструкции роторной САЗ, кулачок нижнего отсекателя имеет возможность занимать два положения, рабочее и нерабочее, и фиксироваться в них. Кулачок, отведенный в нерабочее положение, перестает воздействовать на нижние отсекатели, и выдача ПО из всех позиций перекрывается постоянно закрытым нижним отсекателем.

При вращении роторной САЗ зубчатые колеса 8 блоков захвата обкатываются по неподвижному центральному зубчатому колесу 18 и передают вращение через подпружиненные шарики воронкам 9.

ТНУ роторной САЗ выполнено по двухопорной схеме с вращающимся валом 22, который установлен в верхнем 12 и нижнем 24 подшипниковых узлах. Подшипниковые узлы размещены: верхний — в крышке 14 бункера БЗУ, а нижний — в стакане 23 на средней плите линии. Вращение сообщается ротору через посредство зубчатого колеса 25.

Компоновка роторной САЗ в двух роторах позволяет выбрать рациональное число рабочих позиций как для БЗУ, так и для ОУ, а также значительно упростить их конструкции и улучшить условия их обслуживания.

Роторная САЗ, показанная на рис. 34, предназначена для ориентирования и загрузки удлиненных ПО типа пустотелых стаканов, колпаков сори- ентацией их дном вверх в транспортный конвейер ротор но-конвейер ной линии.

Из роторного БЗУ (рис. 34, а) ПО поступают в гнезда транспортного конвейера 6 и транспортируются им к роторному ОУ. Роторное ОУ оснащено

поворотными ориентаторами 9 со сквозным диаметральным отверстием и подвижным штоком 10, приводимым в движение от механического кулачкового привода.

После совмещения гнезд конвейера с позициями роторного ОУ штоки перемещаются вверх, входят в гнезда конвейера и подают в ориентаторы ПО, находившиеся в гнездах в неориентированном положении (дном вниз). ПО, находящиеся в гнездах дном вверх, штоками не поднимаются, так как шток входит в отверстие ПО. Ориентаторы поворачиваются и переориентируют поступившие в них ПО дном вверх, после чего они под действием силы тяжести выпадают из ориентаторов, надеваются на штоки и возвращаются ими в гнезда конвейера.

Таким образом, на выходе из роторного ОУ все гнезда конвейера оказываются заполненными сориентирован

ными ПО, которые транспортируются им к технологическим роторам. Для обеспечения необходимого угла охвата роторов БЗУ и ОУ транспортным конвейером в соответствии с циклограммой их работы между ними устанавливают натяжную промежуточную цепную звездочку 4 (рис. 34, б).

Аналогично построена двухроторная САЗ с принудительным перемещением и ориентированием пустотелых ПО типа стаканов в роторном ОУ с поворотными ориентаторами (рис. 35, а).

ПО, поданные в роторное ОУ специальным конвейером 12, передаются штоками 6 на рабочие позиции ОУ, причем правильно сориентированные ПО (в данном случае дном вверх) выдаются сквозь ориентаторы 7 непосредственно в гнезда транспортного цепного конвейера 8, а неправильно ориентированные ПО (дном вниз) остаются в ориентаторах, поскольку штоки

Роторное БЗУ

б)

Рис. 34. Роторная САЗ с компоновкой ОУ в отдельном роторе и поворотными ориентаторами с поддерживателями для подачи полых цилиндрических ПО: а — вид в продольном сечении: 1 — бункер БЗУ; 2 — лоток-накопитель; 3, 5 — отсекатели МП В; 4 — неподвижные путевые кулачки привода отсекателей; б — транспортный цепной конвейер; 7 — барабан; 8 — зубчатая рейка; 9 — поворотный ориентатор; 10 — шток-поддерживатель; 11 — барабан с ползунами; 12 — цилиндрические пазовые кулачки привода ползунов; б — схема САЗ в плане: / — роторное ОУ; 2 — роторное БЗУ; 3 — транспортный цепной конвейер; 4 — промежуточная цепная звездочка

Рис. 35. Роторная САЗ с компоновкой ОУ в отдельном роторе и поворотными ориентаторами с принудительной передачей ПО:

а — вид в продольном сечении: 1 — отсекатели МП В; 2 — неподвижный путевой кулачок привода отсекателей; 3 — лоток-накопитель; 4 — верхний барабан; 5 — ползун; 6 — шток; 7 — поворотный ориентатор; 8 — транспортный цепной конвейер; 9 — зубчатая рейка; 10 — пружинный амортизатор ползуна; // — нижний барабан; 12 — специальный конвейер; б — схема САЗ в плане: 1 — роторное БЗУ; 2 — специальный конвейер;

3 — роторное ОУ; 4 — транспортный цепной конвейер

входят в отверстия ПО. Штоки поднимаются вверх, ориентаторы поворачиваются и переориентируют ПО, а штоки повторным движением вниз выдают сориентированные ПО в гнезда конвейера 8. Если зеркально перевернуть ротор ОУ, т. е. специальный конвейер 12, охватывающий роторы БЗУ и ОУ, расположить ниже транспортного цепного конвейера 8 и соответственно штоки 6 с кулачковым приводом разместить внизу, а привод

ориентаторов вверху, то можно обеспечить ориентирование пустотелых ПО дном вниз.

Таким образом, транспортирование и передача ПО из роторного БЗУ к ОУ осуществляется своим специальным конвейером, охватывающим оба ротора, а выдача сориентированных ПО происходит в транспортный цепной конвейер, передающий затем ПО в технологические роторы линии (рис. 35, б).

В двухроторной САЗ может быть

скомпоновано и роторное ОУ с гравитационными ориентаторами для ориентирования ПО с асимметрией центра масс или внешней формы (рис. 36). По аналогии с предыдущей конструкцией такая САЗ содержит два конвейера: специальный 1, передающий ПО от роторного БЗУ к ОУ, и транспортный 7, передающий сориентированные ПО к технологическим роторам линии.

В данной конструкции роторного ОУ использованы радиальные гравитационные ориентаторы 6 с профильным трафаретом 8 (см. разрез по Б—Б). Выдача ПО из гнезд специального конвейера 1 осуществляется принудительно подвижными штоками 2, приводимыми в движение от кулачкового привода. Выданные ПО перемещаются по радиусному лотку 3 от центра к периферии ротора под действием силы

тяжести и центробежной силы инерции, которая в данном случае способствует перемещению ПО на позиции ориентаторов. ПО поступают на управляемую заслонку в горизонтальном положении. Заслонка установлена на качающемся двуплечном рычаге 4, управляемом путевым кулачком 5. После открытия заслонки ПО поступает в ориентатор, ориентируется и выдается из приемника в гнездо транспортного конвейера 7.

Недостатком такой компоновки является резкое увеличение габаритов ОУ по диаметру расположения ориентаторов с увеличением длины загружаемых ПО вследствие необходимости увеличения радиуса изгиба передающих лотков 3.

Для ориентирования и подачи роторные линии плоских ПО с отношением Ud < 1 используют в роторных

Рис. 36. Роторное ОУ с гравитационными ориентаторами для САЗ двухроторной компоновки

Рис. 37. Роторная САЗ с качающимся перфорированным бункером для подачи ПО типа низких колпаков*

д-д

САЗ, в которых отсутствует жесткая связь между захватывающими органами БЗУ и рабочими позициями САЗ.

Так, для ориентирования ПО типа низких колпаков БЗУ в подобных роторных САЗ (рис. 37) выполняют в виде цилиндрического бункера 6 с коническим дном 4, поверхность которого перфорирована ориентирующими окнами 17 с язычками.

НПУ выполнено в виде общей накопительной зоны, образованной дном 4 БЗУ, коническим диском 1 и кольцевой стенкой 7 основания 23. В стенке 7 выполнены радиальные пазы 20. В У состоит из удерживающих собачек 18 и шиберов 9 с пружинами 5. Шиберы 9 приводятся в движение от неподвижного радиального кулачка 10. ТПУ консольного исполнения, состоит из неподвижного основания 11, вращаемого стакана 12 и вала 22, а также зубчатого колеса 13 привода вращения ротора и кривошипно-кулисного привода качания диска 1 и бункера БЗУ. Кривошипно-кулисный привод состоит из кулисы 16, кривошипа 15, системы зубчатых колес 14 и приводного шкива 21, посредством

которого передается вращение от привода линии. При вращении ротора бункеру сообщаются колебательные движения, способствующие западанию ПО 2, находящихся в бункере 6, в ориентирующие окна 17.

Сориентированные ПО накапливаются в общей накопительной зоне и поступают в радиальные пазы под действием центробежной силы инерции и силы тяжести. Из радиальных пазов 20 ПО попадают на неподвижное кольцо 24 основания 11. Сверху кольцо 24 закрыто кольцевой крышкой 8, образующей с ним кольцевой паз, по которому ПО транспортируются собачками 18 и удерживаются ими на позициях шиберов 9. Поштучное отделение ПО и их выдачу в клещи транспортного ротора линии осуществляют подпружиненные шиберы через выдающие окна 19.

В данной конструкции роторной САЗ бункер 6 с ориентирующими окнами может быть установлен на собственном валу 3, а привод качания выполнен индивидуальным, независимым от привода линии и привода качания диска 1, что позволяет обеспечить выбор опти-

мальных режимов работы как для БЗУ, так и для ВУ роторной САЗ.

На рис. 38 показана конструкция роторной САЗ, во многом аналогичная предыдущей и предназначенная для подачи ПО типа низких колпаков, имеющих зубчатый торец (колпаки, полученные сверткой из квадратной или шестигранной заготовки) с отношением Ud < 1. БЗУ здесь также совмещено с ОУ и состоит из бункера 8, ориентирующего кольца 9 с профильными окнами (зубцами) и качающегося конического дна 10. НПУ выполнено в виде общей накопительной зоны, образованной дном 10, основанием 14 с кольцевой стенкой, в которой выполнены радиальные пазы 11 для прохода ПО, и коническим диском 12 с кольцевой обечайкой.

ВУ состоит из радиальных подпружиненных шиберов 5, расположенных в основании 14 и приводимых в движение от неподвижного радиального кулачка, установленного на кольце 6, а также подпружиненных собачек (на рисунке не показаны), удерживающих ПО на позиции шиберов. ПО, прошедшие ориентирующее кольцо 9, накапливаются в кольцевой зоне и под действием центробежных сил инерции и сил тяжести, побуждаемые кача- тельными движениями дна 10, поступают в радиальные пазы 7 основания 14. Из пазов предметы попадают на неподвижное кольцо 6, которое с подвижным диском 12 образует кольцевой паз 13 для накопления ПО. По кольцевому пазу ПО транспортируются собачками и удерживаются на позициях шиберов. Против шиберов в обечайке диска 12 имеются окна для выдачи ПО в транспортные органы линии.

ТНУ консольного исполнения. Транспортное вращение САЗ сообщается от главного привода линии через зубчатое колесо 3, связанное с полым валом 4, на котором смонтировано основание 14 с диском 12 и бункером 8. Коническое дно 10 установлено на своем валу 2, которому сообщается вращательно-колебательное движение от кулисного механизма 15, 16, водило которого получает вращение при обкатывании его зубчатого колеса по неподвижному зубчатому колесу L

Рис. 38. Роторная САЗ с качающимся дном для подачи ПО типа низких колпаков с зубчатым торцом

При выполнении ориентирующего кольца с гладким торцом (без ориентирующих зубцов) роторная САЗ может быть использована для подачи ПО типа гладких дисков, колец и даже плоских призматических ПО (например, пластины приводных роликовых цепей).

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

РОТОРНЫХ БЗУ

С ИНДИВИДУАЛЬНЫМИ

ЗАХВАТЫВАЮЩИМИ ОРГАНАМИ

Исходными данными при проектировании роторного БЗУ являются: параметры загружаемого ПО, требуемая цикловая производительность БЗУ и предварительно назначенное шаговое расстояние между рабочими позициями роторной САЗ, определенное из анализа конструктивно-технологических схем технологических роторов или транспортных устройств (роторов или цепных конвейеров) АРЛ и АРКЛ.

В качестве конструктивных ограничений, как правило, выступают максимально допустимые габаритные размеры, высота русла потока ПО и число рабочих позиций роторной САЗ, которое должно быть равно или кратно числу рабочих позиций технологических роторов линии.

Проектирование роторного БЗУ начинают с конструирования захваты-

вающего органа: расчета его геометрических размеров, выбора типа привода и предварительной компоновки захватывающего органа с элементами привода в зоне захвата ПО. Затем конструируют бункер и предбункер БЗУ. Далее ведут расчет и анализ производительности рабочей позиции роторного БЗУ, определяют его кинематические параметры, уточняют геометрические размеры, после чего проводят окончательную компоновку БЗУ.

КОНСТРУИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РОТОРНЫХ БЗУ

Захватывающие органы в виде возвратно-поступательно движущихся трубок. 1. Вначале определяют максимально допустимый внутренний диаметр захватывающей трубки (рис. 39, а) из условия незаклинивания ПО в трубке (G > 2Гтр, где G — сила тяжести; ^р — сила трения ПО о трубку), используя неравенства:

Did, < 0,95 X

х ViWTW+P);(2)

4 ^D/d^ 1,6,(3)

где D — внутренний диаметр захватывающей трубки; d — внешний диаметр захватываемого ПО; / — длина ПО; р — коэффициент трения ПО о поверхность захватывающей трубки.

Для ПО с отношением 1,5 < lid ^ ^ 1,7 внутренний диаметр трубки рассчитывают по формуле (2); для ПО с отношением lid > 2,4 — по формуле (3), а для ПО с l,7<//d<2,4 — по обеим формулам и принимают наименьшее значение.

Для ПО с асимметрией внешней формы: ступенчатых, с фланцем, многоэлементных (составленных из нескольких цилиндров и конусов, имеющих различные диаметры) — следует использовать в качестве внешнего диаметра d величину среднего расчетного диаметра

^ср = 0,5 (dmax + dmln),(4)

где dmax; dmln — соответственно максимальный и минимальный внешние диаметры ПО.

Последовательным приближением определяют угол наклона образующей входного конуса трубки к горизонту и равный ему (в общем случае) угол наклона образующей неподвижной воронки зоны захвата ПО (рис. 39, б) и уточняют внутренний диаметр захватывающей трубки из анализа условия западания ПО в трубку.

Необходимым условием западания ПО в трубку является взаимодействие ПО, лежащего на поверхности входного конуса трубки (и неподвижной воронки зоны захвата), наивысшей точкой своей грани с внутренней по-

Рис. 39. К расчету геометрии захватывающих органов в виде возвратно-поступательно движущихся трубок: а ~ к определению максимально допустимого внутреннего диаметра трубки; б — к определению внутреннего диаметра трубки из необходимого условия западания ПО; в, г — геометрия торцовой части трубки; д — к выбору геометрии коаксиальной захватывающей трубки; / — захватывающая трубка; 2 -=• лоток-накопитель

верхностью трубки, что реализуется при

Dld^ 1/sin а. (5)

Достаточным условием западания ПО в трубку является наличие вращательного момента (MBp = Gx, где х — плечо силы тяжести) у ПО относительно края отверстия трубки, что реализуется для симметричных ПО при Did, ^ 0,5 [sin а + (//d) cos а], (6) для ПО с асимметрией центра масс при

Did "> 0,5 sin а + (lid — /ц/d) cos а,

(7)

где а — угол наклона образующей входного конуса трубки к горизонту; /ц — расстояние от центра масс (ц. м.) ПО до его ближайшего торца.

Для симметричных ПО с //d ^ 3 в большинстве практических случаев удается реализовать только необходимое условие западания, что и ограничивает область применения трубчатых захватывающих органов.

Определяют внешний диаметр захватывающей трубки DB из конструктивных соображений: обеспечения необходимой прочности и жесткости трубки, возможности ее изготовления, крепления в БЗУ, компоновки с элементами привода и т. д.

Торцовую кромку трубки притупляют радиусом г ^ 2 мм для исключения возможности повреждения захватываемых ПО (рис. 39, в).

У тонкостенных трубок входной конус не оформляют, заменяя его радиусом тх = 0,5b, где b — толщина стенки трубки (рис. 39, г).

При использовании с захватывающим органом коаксиально расположенного жесткого трубчатого лотка- накопителя (рис. 39, д) его геометрические размеры выбирают исходя из тех же соображений, что и при конструировании захватывающей трубки, т, е. размеры обеих трубок должны удовлетворять вышеприведенным неравенствам. Это также ограничивает области возможного применения трубчатых захватывающих органов, особенно для малогабаритных или асимметричных по внешней форме ПО,

Рис. 40. К расчету геометрии вращающейся воронки с эксцентрической приемной конической частью для равноразмерных 1,15 ^ l/d ^ 1,5 и удлиненных ПО с отношением 1,5 < lld<< < 2:

а — основные элементы и геометрические размеры воронки: / — направляющее цилиндрическое отверстие; 2 — выходная часть воронки; 3 — нижний приемный конус; 4 — верхний приемный конус; 5 —* геометрическая ось приемной конической части воронки; 6 — геометрическая ось направляющего цилиндрического отверстия и ось вращения воронки; 7 — ворошитель; б — к определению угла наклона образующей нижнего конуса; в — к определению основных геометрических размеров приемной конической части воронки; г — к определению величины эксцентриситета приемной конической части

а также для ПО с отношением lid < < 1,5.

Захватывающие органы в виде вращающихся воронок. Многообразие конструкций захватывающих органов в виде вращающихся воронок делает выбор их рациональной геометрии для захвата конкретного ПО значительно более интуитивным процессом, нежели при конструировании трубчатых захватывающих органов. Тем не менее для двух наиболее универсальных ти-

пов вращающихся воронок могут быть даны достаточно полные расчетные зависимости.

Для захвата преимущественно равноразмерных ПО с отношением 1,1 ^ l/d ^1,5, а также удлиненных ПО с отношением lid <2 применяют воронку с приемной конической частью, выполненной из двух усеченных конусов, геометрическая ось 5 которых смещена относительно оси вращения воронки, совпадающей с геометрической осью 6 направляющего цилиндрического отверстия / воронки (рис. 40,а).

Конструирование подобной воронки ведут в определенной последовательности.

Находят максимально допустимый диаметр выходного отверстия воронки D, выбирая наименьшее его значение из ряда значений, удовлетворяющих как неравенству (2), так и неравенству

D/d < V(//d)2 +(0,1 -т-0,2).(8)

Последовательным приближением определяют угол наклона образующей нижнего приемного конуса к горизонту и уточняют диаметр выходного отверстия воронки из анализа необходимого и достаточного условия западания ПО в направляющую цилиндрическую часть воронки (рис. 40, б), используя неравенства (5)—(7).

Определяют минимально необходимый угол наклона образующей верх

него приемного конуса воронки из условия

Р > arctg р.(9)

Находят окончательные размеры нижнего приемного конуса воронки и уточняют угол наклона Р, добиваясь выполнения следующего условия: ПО, лежащий поперек выходного отверстия воронки, должен взаимодействовать с ПО, располагающимся на поверхности верхнего приемного конуса, в точке, находящейся, по крайней мере, не ниже его продольной оси симметрии (рис. 41, в). В этом случае

Н‘14Ч Sto^i» <===р-о,5) о») или

7\/d D/d -{-

+ Л^”^ ■ <cos Р — °.5)•О 0

1 sin (a — Р) х г'

где Ну и Dj — соответственно высота и диаметр нижнего приемного конуса воронки.

Определяют внешний диаметр воронки из условия обеспечения хорошего ворошения ПО в зоне захвата. Для этого ПО, лежащие вдоль образующей верхнего приемного конуса, должны взаимодействовать с массой ПО, располагающихся на неподвижном конусе зоны захвата, не менее,

Параметры ПО типа равноразмерных (и близких к ним) цилиндрических колпачков и воронок с прямыми эксцентрическими конусами (см. рис. 40)

Материал ПО

Геометрические параметры ПО

Геометрические параметры воронки ♦

1, мм

d, мм

/ц, мм

D, мм

Db мм

а0

0°

о», мм

Латунь

9,4

8,1

4,0

9,0

12,4

70

22,5

20

»

9,3

6,6

4,7

8,0

11,0

70

30,0

20

Сталь, плакированная медью

14,0

8,39

6,5

11,0

15,0

60

30,0

30

* Смещение е для воронок равно 1 мм.

Рис. 41. К расчету геометрии вращающейся воронки с наклонной приемной конической частью для удлиненных ПО с отношением Ud > 2:

а — основные элементы и геометрические размеры воронки: 1 — геометрическая ось направляющего цилиндрического отверстия и ось вращения воронки; 2,4 — наинизшая и наивысшая образующие приемной конической части воронки; 3 — геометрическая ось приемной конической части; 5 — направляющее цилиндрическое отверстие; 6 —« линия проекции вершины приемной конической части воронки; б, в — к определению необходимых и достаточных условий западания ПО соответственно по наинизшей и наивысшей образующим приемной конической части воронки

чем половиной своего продольного сечения (рис. 40, в). Тогда

DB/d С Did -И sin Р + k (l/d) X

X cos Р,(12)

где DB — внешний диаметр воронки; к = 0,44-0,5.

Выбирают величину смещения е геометрической оси приемной конической части воронки относительно оси ее вращения в пределах

0,l<e/d<0,5DT/d,(13)

обеспечивая надежный переход ПО из выходного отверстия в направляющее цилиндрическое отверстие воронки (рис. 40, г\ Величину диаметра DT направляющего цилиндрического отверстия воронки определяют по формуле (2).

Конструируют ворошитель воронки в виде цилиндрического сегмента. Высота сегмента Нв/d ^ 1, угол подъема рабочего торца ворошителя 30° ^ ав ^ 45°. Сегментный ворошитель не должен занимать более четверти окружности внешнего диаметра воронки.

В табл. 2. приведены параметры трех равноразмерных ПО типа цилиндрических колпачков и соответствующих им воронок.

Для стержневых удлиненных ПО - с отношением lld> % и особенно для асимметричных по форме и положению центра масс ПО с UD ^ 4 используют воронку с наклонной приемной конической частью (рис. 41, а). Порядок конструирования подобной воронки во многом аналогичен предыдущему.

Рассчитывают максимально допустимый диаметр выходного отверстия воронки по формуле (3).

Определяют минимальный угол amln наклона образующей приемной конической части воронки к горизонту amln > arctg р,.

Выбирают предварительно угол у при вершине приемной конической части воронки в пределах 70° ^ у ^ ^ 80°, рассчитывают угол наклона геометрической оси приемной конической части к оси вращения воронки ф = (90° — 0,5у — ocmln). Из практики проектирования 10° ^ ф ^ 20°.

Последовательным приближением уточняют угловые параметры приемной конической части воронки и диаметр ее выходного отверстия из анализа

Параметры ПО типа удлиненных цилиндрических стаканов из стали с фосфатным покрытием и воронок с наклонным конусом

Геометрические параметры ПО

Геометрические параметры воронки

1, мм

d, мм

/ц, мм

D, мм

amin

Ф, *

е, мм

Ов. мм

Нц, мм

26

11

10

14

40

70

2

30

17,5

40,5

9,85

13

14

40

70

2

40

23

15,5

4,5

7,5

6

35

80

0,5

16

9,25

необходимых и достаточных условий западания ПО в направляющее цилиндрическое отверстие воронки.

Необходимые условия западания ПО: по наинизшей образующей приемной конической части (рис. 41, в) e/d<0,5D/d+-^^2in±lL; (14) 1 sin у по наивысшей образующей приемной конической части (рис. 41, б)

e/d > _cosjctmin_ _ 0,5D/d.(15)

sin у’

Совместное решение неравенств (14) и (15) дает минимальную величину диаметра выходного отверстия воронки р/^ ^ cos amin — cos №nin + V) /jgx 'sin?• v /

Достаточное условие западания ПО реализуется, как правило, только при западании ПО вдоль наивысшей образующей приемной конической части воронки (рис. 41, б). Для ПО с ярко выраженным смещением центра масс это условие может реализовываться и при западании ПО центром масс вперед вдоль наинизшей образующей (рис. 41, в). Выполнение достаточных условий проверяют по формулам (6) и (7), подставляя вместо а значения соответственно amln и атах = = 180° ocmin.

Определяют величину внешнего диаметра воронки

Dya ^ ца у^-Хн^ >(17)

где kx — 0,84-1,2; Н^ — расчетная высота скошенного торца воронки, выбираемая из условий ворошения ПО в зоне захвата (Hjl ^0,5).

Диаметр входного отверстия воронки D2 не должен намного превышать длину ПО, т. е. Dyi ^ 1,14-1,2.

Полученное в результате расчета значение угла наклона плоскости скошенного торца воронки может превышать допустимое значение угла трения ПО о его поверхность, поэтому при формировании окончательных геометрических размеров воронки предусматривают обработку плоскости скошенного торца воронки для получения угла наклона плоскости торца в пределах 30—45°. Кромку скошенного торца воронки обязательно притупляют радиусом не менее 1—2 мм.

В табл. 3 даны геометрические параметры трех удлиненных ПО типа пустотелых стаканов и соответствующих им воронок.

При конструировании воронок с наклонным конусом и неподвижной внутренней трубкой (см. рис. 12, а) для стержневых ПО с отношением lid > 6 используют тот же подход и приведенные выше формулы.

Конструирование захватывающих органов удобно вести, совмещая проведение расчетов с геометрическими построениями профиля воронки или трубки в увеличенном масштабе (4:1; 10 : 1) с использованием плоского масштабного трафарета загружаемого ПО, на котором размечено положение центра масс. Тогда процедура проверки необходимых и достаточных условий западания ПО и выбор рациональных геометрических параметров захватывающего органа может быть значительно ускорена и упрощена. Такой комбинированный графоаналитический метод конструирования захватывающих органов особенно удобен в случае

захвата ПО с ярко выраженной асимметрией внешней формы: ступенчатых, с фланцем, многоэлементных (имеющих несколько цилиндрических и конических поверхностей разного диаметра), когда аналитические расчеты по расчетному среднему диаметру не дают необходимой достоверности.

В большинстве случаев захватывающие органы роторных БЗУ изготовляют из углеродистых сталей 45, 40Х с последующей закалкой на твердость до 30—40 HRCa полированием рабочих поверхностей и их оксидированием. В ответственных случаях применяют хромирование рабочих поверхностей. Возможно применение и других материалов, например пластмасс.

Бункер и предбункер БЗУ. При конструировании бункера БЗУ необходимо учитывать два противоречивых момента. Исходя из обеспечения наилучших условий для подготовки ПО к захвату, минимальный диаметр бункера роторного БЗУ должен удовлетворять неравенству

^б min >(Ю 4-15)/. (18)

Однако максимальный диаметр бункера ограничивается динамическим фактором — значением параметра пе-

Q2Z)6

регрузки Ло = ПРИ котором

перемещение ПО вниз вдоль образующей бункера прекращается вследствие негативного действия центробежных сил инерции. Из этого условия

^б max ^ 2^/p.Q2,^б max ^ 2^/p.Q2,(19)(19)Таким образом, расчетные значения диаметра бункера роторного БЗУ должны удовлетворять обоим неравенствам.

^б max ^ 2^/p.Q2,

^б max ^ 2^/p.Q2,

(19)

(19)

Однако диаметр бункера БЗУ определяется и рядом конструктивных требований, связанных с особенностью компоновки роторного БЗУ. Дно 2 бункера роторного БЗУ в зоне захвата ПО выполняют, как правило, плоским с индивидуальными для каждого захватывающего органа коническими воронками (рис. 42), пересекающимися между собой. Диаметр входного отверстия воронки DBX выбирают как можно большим, чтобы пересечение соседних воронок происходило по максимально

Рис. 42. К расчету геометрических размеров бункера роторного БЗУ: / — захватывающий орган (блок захвата); 2 — дно бункера; 3 — обечайка бункера;4 — неподвижная обечайка; 5 — элементы предбункера; 6 — индивидуальные воронки в дне бункера; 7 — участки плоского дна бункераРис. 42. К расчету геометрических размеров бункера роторного БЗУ: / — захватывающий орган (блок захвата); 2 — дно бункера; 3 — обечайка бункера;4 — неподвижная обечайка; 5 — элементы предбункера; 6 — индивидуальные воронки в дне бункера; 7 — участки плоского дна бункеравозможной хорде, а участки плоского дна между ними были бы минимальными. В большинстве случаев DBX > 1,5/l У гол'наклона рв образующей воронки к горизонту рассчитывают, используя неравенство

Рис. 42. К расчету геометрических размеров бункера роторного БЗУ: / — захватывающий орган (блок захвата); 2 — дно бункера; 3 — обечайка бункера;

4 — неподвижная обечайка; 5 — элементы предбункера; 6 — индивидуальные воронки в дне бункера; 7 — участки плоского дна бункера

Рис. 42. К расчету геометрических размеров бункера роторного БЗУ: / — захватывающий орган (блок захвата); 2 — дно бункера; 3 — обечайка бункера;

4 — неподвижная обечайка; 5 — элементы предбункера; 6 — индивидуальные воронки в дне бункера; 7 — участки плоского дна бункера

PB>arctgT=Sb (20)

Таким образом, диаметр бункера роторного БЗУ, рассчитанный из конструктивных соображений, Dq = Do + + ^вх (где ^о — диаметр начальной окружности БЗУ по осевым линиям

Рис. 43. К расчету геометрических размеров предбункера роторного БЗУ: / — коническое дно предбункера: 2 —• обечайка бункера; 3 — предбункер; 4 вал ротора

захватывающих органов) должен удовлетворять неравенствам (18) и (19). Для улучшения ворошения ПО в зоне захвата диаметр бункера можно выбирать из диапазона значений, удовлетворяющих неравенствам (18) и (19), но меньше рассчитанных из конструктивных соображений, так чтобы расстояние от внешней поверхности захватывающего органа до внутренней поверхности обечайки 3 бункера (см. рис. 42) было бы меньше минимального диаметрального размера ПО, т. е. с ^ < dmm. В данном случае D^ = Do + + DB + 2с.

Высоту бункера Н^ выбирают: для захватывающих органов в виде возвратно-поступательно движущихся трубок

^ + Z<^6<^ + 2Z;

для захватывающих органов в виде вращающихся воронок

2/<Яб<3/,

где Н — величина хода трубок.

Для предотвращения выбрасывания ПО из бункера при вращении роторного БЗУ вокруг бункера может устанавливаться неподвижная обечайка 4 (см. рис. 42), а при загрузке ПО, допускающих интенсивное воздействие на их поверхность при бункеризации,

вся обечайка 3 бункера может выполняться неподвижной. В последнем случае расчетное значение диаметра бункера должно удовлетворять только неравенству (18).

Конструктивные размеры предбункера БЗУ выбирают из следующих соображений.

Диаметр Вд основания конического дна предбункера (рис. 43) равен Од = = Во — DBX. Угол наклона его образующей к горизонту ад > arctg р.. Диаметр Втб выходного отверстия предбункера выбирают из условия обеспечения свободного поступления ПО в зону захвата и предотвращения давления массы ПО, находящихся в предбункере, на ПО, располагающиеся в зоне захвата. Эти условия реализуются при

dB + (4 -т- 5) Z ^ ^2Пб ^ ^д

~(1~2)/. (21)

Диаметр Р^пб вращающегося вместе с роторным БЗУ предбункера и угол Рпб наклона образующей его конической части к горизонту выбирают из условия независания ПО под воздействием центробежных сил инерции, используя вышеприведенные неравенства (19) и (20) для расчета параметров бункера роторного БЗУ.

Для неподвижного предбункера его диаметр выбирают только из конструктивных соображений обеспечения необходимого объема предбункера.

Объем предбункера УПб должен обеспечивать непрерывную работу роторного БЗУ в течение 5—10 мин, т. е.

Упб> (5 4- Ю) 2по ПрБЗУ1 (22)

где Упо — объем одного ПО, м8; ПрвзУ — производительность БЗУ, шт/мин; в — коэффициент заполнения объема, определяемый экспериментально для каждого конкретного ПО.

Например, для цилиндрических ПО длиной Z = 10-^25 мм и диаметром d = 8-7-12 мм экспериментально получено:

lid 1,001,40 1,60 3,00

е 0,730,65 0,60 0,57

Объем предбункера с выходной конической частью (см. рис. 44) вычисляют по формуле

^=т(^-^п6-

—^пб^пб-У2пб) Апб>(23)

где Лпб = 0,5 (2)jn6 — ^апб) tg Рпб — высота конической части предбункера; Япб — общая высота предбункера.

Совместным решением выражений (22) и (23) по полученным ранее значениям геометрических размеров предбункера вычисляют расчетное значение высоты предбункера.

С учетом конструкции предбункера (вращающийся, колеблющийся, неподвижный и т. п.), способа его установки в роторном БЗУ (на валу ротора или элементах станины линии и т. п.), типа, числа и способа установки датчиков уровня ПО в пред- бункере окончательную высоту предбункера определяют при конструктивной проработке и компоновке всего роторного БЗУ.

Высоту кольцевой щели А между нижним торцом пребункера и коническим дном выбирают из условия обеспечения подачи в зону захвата требуемого числа ПО в единицу времени.

Число ПО, проходящих через поперечное сечение щели, приближенно вычисляют по формуле

_ лР2пбА

рти^ + qld 9

где р, q — вероятность прохождения щели ПО соответственно торцом или боковой поверхностью (р+<7 = 1).

Для мелких цилиндрических ПО с lid ^2 и Упо ^ 3-10“® м8 принимают р — q= 0,5; для ПО с 2 < < lid < 3 и 3- 10“® < Упо < 5 X X 10“® м3 — р = 0,6; q = 0,4; для ПО с //d > 3 и Упо>5-10“® м8— р = 0,7; q = 0,3.

Время перемещения единичного ПО по наклонному вращающемуся дну определяют по формуле

^по —

= у 211 |_sin «д-р, cos ад +

+2g (cos “д + Н sili ад) ] g-

(25)

Если дно предбункера подвижно, то в формуле (25) принимают Q = 0.

Тогда производительность предбункера ориентировочно

Ппб = я^ПО(26)

и должна превышать значение производительности роторного БЗУ на 10-15%, т. е. Ппв > (1,14-1,15) X X ПрвзУ.

Совместным решением неравенств (26) и (27) определяют расчетное значение высоты кольцевой щели. Для обеспечения равномерного дозирования ПО не рекомендуется назначать высоту щели меньше максимального габаритного размера ПО, т. е. А > /, особенно для предбункеров, не приводимых в колебательное движение. Учитывая приближенный характер расчетов, окончательное значение высоты щели уточняют экспериментально, поэтому в конструкции предбункера роторного БЗУ предусматривают возможность ее регулировки.

РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РОТОРНОГО БЗУ С ВРАЩАЮЩИМИСЯ ВОРОНКАМИ

Расчетное значение производительности Лрбзу роторного БЗУ с индивидуальными захватывающими органами, определяемое проектным заданием, должно удовлетворять равенству

Прбзу = Чезу""*(27)

где ЛдрБЗу — расчетное значение действительной прозводительности одной позиции роторного БЗУ, шт/мин; m — коэффициент переполнения, компенсирующий случайные колебания действительной производительности БЗУ (т= 1,14-1,2).

Действительную производительность одной позиции роторного БЗУ с вра-

щающимися воронками рассчитывают по формуле

^РВЗУ ~ Яшах71»1!» (28)

где «max — максимальное число ПО, которое может быть захвачено воронкой за один кинематический цикл; пв — частота вращения воронки, мин-1; т] — коэффициент выдачи БЗУ.

При проектировании роторного БЗУ с независимым приводом воронок частота их вращения определяется конструкцией и кинематикой самого привода, а при выполнении привода воронок с жесткой кинематической связью с приводом вращения ротора цв — лр/, где пр — частота вращения роторного БЗУ, мин-1; t — передаточное отношение в кинематической цепи привода.

5)

Рис. 44. К расчету вероятности расположения ПО поперек входного отверстия воронки в прямой эксцентрической (а) и наклонной (6) приемных конических частях

Для равноразмерных ПО с отношением lid ^ 1,5 принимают атах = 2, а для удлиненных ПО с отношением lid > 1,5 принимают 1,5 < атах < 2.

Коэффициент выдачи БЗУ определяют, как правило, экспериментальным путем или по аналогии с ранее отработанными конструкциями БЗУ, что менее точно. Для роторного БЗУ с вращающейся воронкой разработана математическая модель его функционирования, в основу построения которой положен теоретико-методологический подход, рассматривающий основную функцию БЗУ как последовательное преобразование параметров потока ПО на входе БЗУ в параметры выходного потока ПО. В соответствии с этим подходом коэффициент выдачи роторного БЗУ определяют как произведение двух коэффициентов, имеющих вероятностный смысл:

Ч = *Х (29)

где ^ — стохастический коэффициент преобразования шага идеального потока ПО; kcv — стохастический коэффициент преобразования скорости идеального потока ПО.

Стохастический коэффициент преобразования шага определяют как произведение трех условных вероятностей:

^6 — Р\РъР& (3^)

где р^ — вероятность перевода ПО из устойчивого положения поперек выходного отверстия воронки в положение вдоль образующей приемного конуса воронки, благоприятное для захвата; ра — вероятность западания в выходное отверстие воронки ПО, находящегося в благоприятном положении; р3 — вероятность того, что захвату ПО не помешает их взаимная сцепляемость.

Вероятность pt для равноразмерных ПО с l,l^//d^l,5 и удлиненных ПО с lid < 2,0 при использовании воронки с прямым эксцентрическим конусом (рис. 44, а) определяют как Ьроизведение двух вероятностей:

Pl = PiPv (31)

где

Р1 = 1-0,25(^)2х \Л15Л2/

X (sina + sin Р);(32)

Pl = 1 + ^ — л|;(33)

«i = l/d; л2 = D/d; Я1Б = DT/d — безразмерные геометрические параметры.

Для ПО с l,5<//d<2 при использовании воронки с наклонным конусом (рис. 44, б)

Pi = 1 — 0,25 ^У X

X (sin адтах + sin tXniin),(34)

где =1—2

ИЛ16 — л2 । । amln

tg атах л1в = D2,d — безразмерный геометрический параметр. Для ПО с отношением Ud^ 2 pr~ 1.

Для ПО со смещенным центром масс условную вероятность р2 определяют, используя теорему о вероятности сложного события

Р2 = РпРг + Р„Р2>(35)

где Рд, р" — вероятности подхода ПО к выходному отверстию воронки соответственно ближайшим к центру масс или наиболее удаленным от центра масс ПО торцом; р2) р2 — вероятности западания в отверстие воронки ПО, подошедших соответственно ближайшим к центру масс или наиболее удаленным от центра масс ПО торцом, причем Рд + р" = 1, т. е. эти ситуации составляют полную группу несовместимых событий.

В качестве выражения для определения вероятности р^ используют отношение расстояния от центра масс ПО до ближайшего его торца /ц к длине ПО /. Тогда

Рп = ^ Pn=^-UL

Подставляя значения для р^ и р„ в (35) и обозначая /ц/d = л8, после преобразований получим ₽2 = (1—^)(P2-P2) + Pr (3?)

Рис. 45. К расчету вероятности западания в воронку ПО со смещенным центром масс: а — ближайшим к центру масс торцом; б — наиболее удаленным от центра масс торцом

Вероятности р2 и р2 при западании ПО со смещенным центром масс определяют как отношение плеча х опрокидывающего момента, создаваемого силой тяжести G ПО относительно края выходного отверстия воронки, к радиусу этого отверстия (рис. 45): л' 2xi . " 2х2

Ps —> Р2 ~W

где

Xj = D — 0,5d sin a — /ц cos a;

x2 = D — / cos a — 0,5d sin a + + /ц cos a, xi> ^2 — расстояния от центра масс ПО до края выходного отверстия воронки при соответствующих вариантах западания ПО.

Рис. 46. К расчету вероятности западания в воронку ПО с асимметрией внешней формы:а — ступенчатой или конической формы; б — со сферическим торцом при Рд > 0,54; в — то же при Яд 3> 0,54Рис. 46. К расчету вероятности западания в воронку ПО с асимметрией внешней формы:а — ступенчатой или конической формы; б — со сферическим торцом при Рд > 0,54; в — то же при Яд 3> 0,54Вводя безразмерные параметры, получим:

Рис. 46. К расчету вероятности западания в воронку ПО с асимметрией внешней формы:

а — ступенчатой или конической формы; б — со сферическим торцом при Рд > 0,54; в — то же при Яд 3> 0,54

Рис. 46. К расчету вероятности западания в воронку ПО с асимметрией внешней формы:

а — ступенчатой или конической формы; б — со сферическим торцом при Рд > 0,54; в — то же при Яд 3> 0,54

=2— sin а — 2 cos а;

2 л2л2

(39)

Ро = 2— sin а — 2 ——— cos а.

л2л2

Для воронок с наклонным конусом в выражение (39) подставляют значения а = атах, так как согласно условиям синтеза западание ПО возможно только по образующей воронки с максимальным углом наклона.

Для ПО, симметричных по положению центра масс (л3 = л^, р2 = р^ =2 sin а-(40)

Анализ условия западания ПО с асимметрией внешней формы показывает, что плечо х будет увеличиваться на некоторую величину 6 (рис. 46). Для ПО ступенчатой или конической формы и других подобных ПО, имеющих плоские торцы различного диаметра (рис. 46, а),

6 = 0,5 (d — d^ sin а,где dT — диаметр меньшего торца ПО.

Для ПО типа колпачков со сферическим торцом (рис. 46, б) при условии, что а < arcsin d^R^, 6 = [Ад + 0,5d — /?д (sin а + + cos а) ] sin а,

а для колпачков с более плоским торцом (рис. 46, в) при а ^ arcsin -OD -

6 = Ад cos а.

Увеличение вероятности западания ПО в этом случае учитывают введением дополнительных вероятностей р” :

Р2 = -■ л Л1° sin а — Для ПО ступенчатой формы;(41)

~о sin а + cos а X _

Р2 = (1 - 2леX) X _ sina

Xдля ПО типа колпачка л2

при a < arcsin л8;

р2 =2 -~_ cos a — для ПО типа кол

пачка при a ^ arcsin л8, где л8 df2R-^\ л8 === h-^fd\ ^ю== = djd — безразмерные геометрические параметры.

Для ПО типа колпачков со сферическим дном на вероятность р* необходимо увеличивать значение р^ (асимметрия формы и асимметрия центра масс односторонние). Для ПО ступенчатой или конической формы на вероятность р” следует увеличивать значение Рз (асимметрия формы и асимметрия центра масс противоположны).

На рис. 47 представлены графики зависимости р2 = F (л^ для массива параметров: л^ = 1; 2; 3; 4; 5; л2 =

Рис. 47. Графики зависимости вероятности западания ПО в воронку от соотношения основных геометрических параметров ПО и воронки:а — л8 = 0,3; а = 70°; б — л8 = 0,3; а = = 75°; в — Л8 = 0,5; а = 70°; г — л, = = 0,5; а = 75°Рис. 47. Графики зависимости вероятности западания ПО в воронку от соотношения основных геометрических параметров ПО и воронки:а — л8 = 0,3; а = 70°; б — л8 = 0,3; а = = 75°; в — Л8 = 0,5; а = 70°; г — л, = = 0,5; а = 75°

Рис. 47. Графики зависимости вероятности западания ПО в воронку от соотношения основных геометрических параметров ПО и воронки:

а — л8 = 0,3; а = 70°; б — л8 = 0,3; а = = 75°; в — Л8 = 0,5; а = 70°; г — л, = = 0,5; а = 75°

Рис. 47. Графики зависимости вероятности западания ПО в воронку от соотношения основных геометрических параметров ПО и воронки:

а — л8 = 0,3; а = 70°; б — л8 = 0,3; а = = 75°; в — Л8 = 0,5; а = 70°; г — л, = = 0,5; а = 75°

--1,2; л3 = 0,3; 0,5; «ю = 0; 0,5; 1,0; а ™ 70°; 75°. Анализ результатов расчета показывает, что увеличение асимметрии ПО существенно увеличивает вероятность западания р2. Причем наибольшее влияние (до 1,5 раз) оказывает асимметрия центра масс. Для ПО с асимметрией центра масс влияние асимметрии формы меньше (10%), чем для симметричных по положению центра масс ПО (до 15%). Наибольшая чувствительность к изменению вероятности р2 ПРИ увеличении асимметрии у ПО с Hd^ 2.

Наибольшее влияние на величину вероятности р2 по всему диапазону значений параметров ль л2, л3, л10 оказывает угол а. С увеличением угла а от 70 до 75° (на 7,1 %) вероятность р2 увеличивается в среднем в 1,5 раза.

Выражения для условных вероятностей сцепления р3 ПО асимметричной формы находят в виде [31 ]

Рз = 1 - X,

/=2

где X = ^] X^t — суммарный коэф- 1=\

фициент линейного торможения; Xt — парциальный коэффициент линейного торможения; ^ — «вес» i-го парциального коэффициента.

Для цилиндрического симметричного ПО с плоскими торцами вероятность сцепления ^-е-^+м- ■<«>

где р = arctg р.

Для ПО типа колпачка со сферическим дном

— 8,4л9 + 3,8л? + I—?^В1 х уЛ

х(2+4л|)],(43)

где

Л8 + р. V1 — л£

/ 1 — Лд — Л8|Л

А = 6 [1 + 2лх — 2л9 (1 — Лд) Ь

Для ПО ступенчатой или конической формы

Рр) = 1 _ -Р- X

dл

0,41 Л" + О,7л1оВ' + 0,7 (2л, — В') 0,5Аг -|- ЛщВ' -р 2лх — В' *

(44)

где А = 1 -р л^0; В 2Лц -р ^12» Лц = 1^1 d\ л12 = l2ld.

На рис. 48 приведены графики р3 = = F (л^ для двух типовых форм ПО при различных значениях параметров формы: л8 = (0,2; 1,0); л9 = (0,2; 1,0); л^ — (0,5; 0); ^ц — 0,5; л^2 — 0,5. Для сравнения приведен график р3 = = F (лт) для гладкого цилиндра, полученный по формуле (42).

В результате анализа полученных данных можно сделать следующие выводы. Вероятность отсутствия сцеп-

Рис. 48. Графики зависимости вероятности отсутствия сцепления ПО при захвате воронкой от соотношения основных геометрических параметров ПО и воронки:/ — ПО ступенчатой формы; // — ПО цилиндрической формы; III — ПО типа стакана со сферическим дномРис. 48. Графики зависимости вероятности отсутствия сцепления ПО при захвате воронкой от соотношения основных геометрических параметров ПО и воронки:/ — ПО ступенчатой формы; // — ПО цилиндрической формы; III — ПО типа стакана со сферическим дномления ПО ступенчатой формы практически близка по величине вероятности для гладкого цилиндра по всему диапазону изменения лх и коэффициентов трения р, ^ 0,2. Поэтому для этих условий целесообразно использовать расчетную формулу (42). Для ПО типа колпачка при лх ^ 2 значения вероятности р3 меньше соответствующих значений, рассчитанных по формуле (42), на 4—5%. Для лх > 2 эта разница быстро уменьшается с увеличением лх. Поэтому для равноразмерных колпачков следует пользоваться формулой (43), а для ПО с лх > 2 — упрощенной формулой (42).

Рис. 48. Графики зависимости вероятности отсутствия сцепления ПО при захвате воронкой от соотношения основных геометрических параметров ПО и воронки:

/ — ПО ступенчатой формы; // — ПО цилиндрической формы; III — ПО типа стакана со сферическим дном

Рис. 48. Графики зависимости вероятности отсутствия сцепления ПО при захвате воронкой от соотношения основных геометрических параметров ПО и воронки:

/ — ПО ступенчатой формы; // — ПО цилиндрической формы; III — ПО типа стакана со сферическим дном

Стохастический коэффициент преобразования скорости идеального потока ПО определяют как произведение трех условных вероятностей:

= РАРЬРб* (45)

где р4 — условная вероятность того, что процесс захвата ПО произойдет в течение одного кинематического цикла работы захватывающего органа; р5, Ре — условные вероятности преобразования скорости потока ПО на выходе БЗУ с учетом негативного действия центробежных сил инерции, возникающих от вращения соответственно воронки или ротора.

Вероятность р4 определяется функцией вида

_1Р4 1 + «1 [у]к/Увх_1Р4 1 + «1 [у]к/Увх(46)(46)где ах — некоторый поправочный коэффициент, учитывающий приближенный характер выражения (46); [и]к — максимально возможная скорость потока ПО на выходе БЗУ; иВх — средняя скорость потока на входе БЗУ.

_1

Р4 1 + «1 [у]к/Увх

_1

Р4 1 + «1 [у]к/Увх

(46)

(46)

Максимальную скорость потока ПО определяют по формуле

Мк = ^Ш^,(47)

где со — частота вращения воронки БЗУ, с-1.

Скорость входного потока изделий Увх определяют с учетом действующей на ПО центробежной силы инерции от вращения роторного БЗУ по приближенному выражению

vBx = V2/ [g (sin а' —- jii cos а') +

+ я2^2Яо (cos а' + ц sin а')],

(48)

где а = —— для воронки с прямым эксцентрическим конусом; а — -— — для воронки с наклонным конусом; Рв — угол наклона образующей зоны захвата (см. рис. 42); а2 — некоторый поправочный коэффициент, учитывающий приближенный характер выражения (48), а^^ 1.

Подстановка выражения (47) и (48) в формулу (46) после преобразований дает обобщенное выражение для определения вероятности р4;

0,637ах Т/лх^

-■/" (sin а' — p.cosa') + V + лб (cos а' + р, sin а') а2

(49)

co2d , где л4--^->co2d , где л4--^->лБ^лБ^9?R0g9?R0gбезразбезразмерные динамические параметры.

co2d , где л4--^->

co2d , где л4--^->

лБ^

лБ^

9?R0g

9?R0g

безраз

безраз

Анализ выражения (49) показывает, что с увеличением лх и л4 величина р4 уменьшается, а с увеличением лБ — увеличивается, т. е. динамические параметры л4 и лБ оказывают взаимно противоположные воздействия на процесс западания ПО во вращающуюся воронку.

Исходя из общего определения стохастического коэффициента преобразования скорости и составляющих его условных вероятностей (45), выражения для условных вероятностей находят в виде

(°ср)а . (°ср)о ушах ’* утах ’

где (%p)w: (°ср)я — средние скорости потоков ПО на выходе БЗУ при действии центробежных сил инерции от вращения соответственно воронки и ротора БЗУ, м/с; итах — максимальная скорость идеального потока ПО на выходе БЗУ, м/с.

Максимальную скорость идеального потока ПО на выходе БЗУ определяют по формуле

°шах— у ~ •(51)

Средние скорости потоков ПО на выходе БЗУ рассчитывают по формулам:

(усР)<о = ]/^0,5/ (g—<оа ^^- ц);

(52) (усР)о = V°>ы (е—Я2^)-

Подставив выражения (51) и (52) в (50), после преобразований получим выражения для определения вероятностей

Рь = V1 — я4(Ла— 1)^$;

Рв = У1— ЯбНа4.(53)

где а3; а4 — некоторые поправочные коэффициенты, учитывающие приближенный характер выражений (53).

Анализ выражений (53) показывает, что в данном случае динамические параметры л4 и лб оказывают одинаково негативное влияние на процесс выдачи ПО из вращающейся воронки.

Для равноразмерных ПО в диапазоне значений 0 < л5 ^ 0,5 ориентировочные значения проправочных коэф

фициентов следующие: ах = 1,74-1,9; а2 = 1,44-2,4; а3 = 0,1; а4 = 2,4. Для удлиненных стержневых ПО в диапазоне значений 0 < л6 ^ 0,77 — аг = = 1,54-2,1; 02=1,14-2,4; а3=0,1; а4 = 1,54-2,4.

Более точные значения поправочных коэффициентов определяют экспериментально для конкретного типа БЗУ и конструкции роторного БЗУ.

На рис. 49 приведены экспериментальные зависимости производительности и коэффициента выдачи однопозиционного роторного БЗУ с вращающейся воронкой от кинематических и динамических параметров для ряда равноразмерных и удлиненных ПО. Геометрические параметры ПО и соответствующих им воронок были даны в табл. 2,и 3. Относительная погрешность расчетных значений производительности БЗУ, полученных из математической модели функционирования БЗУ с учетом поправочных коэффициентов, по сравнению с экспериментальными значениями не превышает ±15%. Без учета поправочных коэффициентов относительная погрешность расчетных значений производительности не превышает ±50%.

Приведенные графики свидетельствуют о двойственном влиянии центробежных сил инерции от транспортного вращения роторного БЗУ. Вначале при увеличении динамического параметра лБ (например, при увеличении частоты вращения ротора) производительность и коэффициент выдачи роторного БЗУ по сравнению со стационарным БЗУ (лБ = 0) увеличиваются, достигая максимума при некотором предельном значении [лБ], а затем начинают уменьшаться. Для равноразмерных ПО предельные значения динамического параметра лб находятся в диапазоне 0,3 ^ [лб] ^ ^ 0,5, а для удлиненных ПО — в диапазоне 0,6 < [лБ]^0,8. Это обеспечивает проектирование роторных БЗУ для достаточно высоких частот вращения ротора (до 100 мин"1) с минимальным числом захватывающих органов и высокой суммарной производительностью (1000 шт. и более в минуту). При правильном конструировании вращающихся воронок для конкретного ПО расчетное значение действительной

Q, шт/мин

О 0,25 0,50,75 ^

8)

Рис. 49. Графики зависимости экспериментальных значений производительности У=/7д и коэффициента выдачи г) однопозиционного роторного БЗУ с вращающейся воронкой от основных кинематических параметров роторного БЗУ для различных ПО:а — типа равноразмерного латунного колпака с отношением Л^ = l/d = 1,15; d = 8 мм; б — типа стального колпака с отношением l/d = 1,5; d = 8 мм; в — типа цилиндрического стакана со сферическим дном и отношением Hd = 4,0; d = 10 мм; г — ступенчатой (бутылочной) формы с отношением Ijd = 4,0; d = 10 ммРис. 49. Графики зависимости экспериментальных значений производительности У=/7д и коэффициента выдачи г) однопозиционного роторного БЗУ с вращающейся воронкой от основных кинематических параметров роторного БЗУ для различных ПО:а — типа равноразмерного латунного колпака с отношением Л^ = l/d = 1,15; d = 8 мм; б — типа стального колпака с отношением l/d = 1,5; d = 8 мм; в — типа цилиндрического стакана со сферическим дном и отношением Hd = 4,0; d = 10 мм; г — ступенчатой (бутылочной) формы с отношением Ijd = 4,0; d = 10 мм

Рис. 49. Графики зависимости экспериментальных значений производительности У=/7д и коэффициента выдачи г) однопозиционного роторного БЗУ с вращающейся воронкой от основных кинематических параметров роторного БЗУ для различных ПО:

а — типа равноразмерного латунного колпака с отношением Л^ = l/d = 1,15; d = 8 мм; б — типа стального колпака с отношением l/d = 1,5; d = 8 мм; в — типа цилиндрического стакана со сферическим дном и отношением Hd = 4,0; d = 10 мм; г — ступенчатой (бутылочной) формы с отношением Ijd = 4,0; d = 10 мм

Рис. 49. Графики зависимости экспериментальных значений производительности У=/7д и коэффициента выдачи г) однопозиционного роторного БЗУ с вращающейся воронкой от основных кинематических параметров роторного БЗУ для различных ПО:

а — типа равноразмерного латунного колпака с отношением Л^ = l/d = 1,15; d = 8 мм; б — типа стального колпака с отношением l/d = 1,5; d = 8 мм; в — типа цилиндрического стакана со сферическим дном и отношением Hd = 4,0; d = 10 мм; г — ступенчатой (бутылочной) формы с отношением Ijd = 4,0; d = 10 мм

производительности роторного БЗУ в требуемом диапазоне значений динамического параметра лБ можно обеспечить варьированием числа оборотов воронки в минуту.

Второй важный вывод с точки зрения проектирования роторных БЗУ состоит в том, что для низкодинамичных роторных БЗУ, работающих в области значений динамического параметра меньше предельных, возможно использование в проектных расчетах зависимостей, полученных для стационарных БЗУ с аналогичными захватывающими органами. При этом получаемые расчетные значения производительности роторного БЗУ будут всегда ниже действительных, что обеспечит определенный «запас прочности» при проектировании роторного БЗУ и выборе его геометрических и кинематических параметров.

Поскольку АР Л и АРКЛ имеют, как правило, многоскоростной привод вращательного движения и соответственно несколько режимов работы (наладочный, несколько промежуточных и расчетный) с различной производительностью, то при расчете производительности роторного БЗУ необходимо провести проверку соответствия значений его действительной производительности для всего диапазона значений кинематических и динамических параметров БЗУ (т. е. для массива значений ив и л5), соответствующих различным режимам работы АРЛ (АРКЛ).

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РОТОРНОГО БЗУ

С ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНО ДВИЖУЩИМИСЯ ТРУБКАМИ

Действительную производительность одной позиции роторного БЗУ с возвратно-поступательно движущимися

трубками определяют по формуле, аналогичной выражению (28):

^ДрБЗУ = атах^тЛ>(54)

где ^max — НТН — максимально возможное число ПО, захватываемых трубкой за один двойной ход; Нт — ход трубки, м; Гц. — число двойных ходов трубки в минуту.

Особенностью расчета производительности роторного БЗУ с возвратно- поступательно движущимися трубками по сравнению с рассмотренным выше на стр. 306 является то обстоятельство, что кинематические параметры захватывающего органа (ход трубки Нт и число двойных ходов трубки в минуту пт) и конструктивные параметры роторного БЗУ взаимозависимы.

Число двойных ходов трубки в минуту определяют по формуле ит = г^аэ(55)

где г — число участков «подъем—опускание» на кулачке привода трубок; па — суммарная частота вращения кулачка относительно трубки, мин-1.

Если роторное БЗУ проектируют с независимым приводом вращения, кулачка, то па = п^^ п^, где пр — частота вращения роторного БЗУ, мин”1; пк — частота вращения кулачка, мин”1. При неподвижном кулачке па— пр, а при наличии жесткой кинематической связи с приводом вращения ротора па = лр1, где г — передаточное отношение в кинематической цепи привода вращения кулачка.

Но максимально возможное число участков «подъем—опускание» на кулачке ограничивается как геометрическими размерами самого кулачка (длиной его развертки) и требуемым ходом трубки, так и динамическими факторами, связанными с видом закона движения трубки на участках

«подъем—опускание», а также кинематикой ротора БЗУ.

Поскольку в практике проектирования роторных БЗУ наиболее широко применяют безударные законы движения с синусоидально изменяющимся ускорением, то максимально возможное число участков «подъем—опускание» удовлетворяет неравенству zmaxC^Ve^’ (5б) гДе /max — максимально допустимое значение ускорения трубки, принимаемое в практике проектирования не более 10 м/с.

Рекомендуется выполнять на кулачке участки выстоя трубок в крайних положениях, что увеличивает вероятность западания, особенно для удлиненных ПО с отношением l/d ^ 3, и улучшает динамику работы привода движения трубок. Ориентировочно время выстоя трубок в крайнем нижнем положении определяют по формуле

/вн ^ А/2Z)T/[sin Рв — р cos Рв 4*

* +«5 (cos pB + psin Рв)]5>(57)

а в крайнем верхнем положении <вв = VT^^jwTg-(58)

Тогда с учетом выражений (57) и (58) минимальное число участков «подъем— опускание» на кулачке привода трубок

тических и конструктивных параметров роторного БЗУ с возвратно-поступательно движущимися трубками, обеспечивающих требуемую действительную производительность БЗУ, представляет собой типичную итеративную задачу с последовательным приближением получаемых расчетных значений параметров к требуемым (заданным) .

Рекомендуется следующий порядок расчета.

Выбирают значения /тах,^т (Дтах) и рассчитывают значение г в первом приближении, используя выражения (56)-(60).

Выбрав конструкцию привода трубок, рассчитывают значение лт по формуле (55).

Определяют значение т) = F (Ят, лт, лб). _

Рассчитывают значение Пл

ДРБЗУ по формуле (54) и сравнивают с требуемым (заданным).

При расхождении полученного и заданного значений расчет повторяют, изменяя значения /тах, Нт (<2max) или конструкцию привода движения трубок для обеспечения необходимого значения пт.

Как и в предыдущем расчете действительной производительности роторного БЗУ с вращающейся воронкой, рекомендуется определять массив расчетных значений коэффициента выдачи т] = F (Ят, лт, лБ) для некоторой области значений параметров Ят, пт, лБ, соответствующих требуемым конструктивным и кинематическим параметрам роторного БЗУ (начальному диаметру, шагу между позициями, частоте вращения ротора).

Аналитически получить зависимость г| = F (Нт, пТ1 лБ) достаточно трудно, тем более что на величину т] оказывают также непосредственное влияние параметры ПО и параметры роторного БЗУ, находящиеся в значительной корреляционной зависимости. Приближенное аналитическое выражение для коэффициента выдачи т) можно получить, используя вышеприведенные формулы для роторного БЗУ с захватывающими органами в виде вращающихся воронок, а также известные данные по стационарным БЗУ

Рис. 50. Естественные характеристики однопозиционного роторного БЗУ с возвратно-поступательно движущейся трубкой:

/ -- дно бункера плоское; а — 0°; 2 — дно бункера коническое, а = 45°; 3 —* то же, а = 30°

с подвижными трубками. В качестве справочных данных могут быть использованы результаты экспериментальных исследований производительности роторного БЗУ с возвратно-поступательно движущимися трубками для захвата ПО типа стакана с отношением Л] = lid = 4 и диаметром d = = 10 мм, коэффициентом трения скольжения по стали р = 0,2. Параметры роторного БЗУ: Do = 0,36; z = 2; h —7-10”2 м. Параметры захватывающего органа: внутренний диаметр трубки D = 14-Ю"3 м; ход Ят = = 7-Ю”2 м. Величины остальных параметров варьировались в процессе экспериментальных исследований.

Анализ естественных и статических характеристик роторного БЗУ. Под естественной характеристикой роторного БЗУ понимают зависимость производительности одной рабочей позиции (захватывающего органа) БЗУ от частоты транспортного вращения (угловой скорости) или транспортной скорости ротора при неизменном состоянии кулачка привода движения захватывающих органов, т. е. при пк/пр — const.

Под статической характеристикой роторного БЗУ понимают зависимость производительности одной рабочей позиции (захватывающего органа) БЗУ от числа ходов захватывающих органов

в минуту пт при неподвижном роторе, т. е. при Ир - 0.

На рис. 50 представлены естественные характеристики рассматриваемого роторного БЗУ для различных значений угла наклона образующей дна бункера БЗУ к горизонту.

Анализ характеристик показывает, что для данной конструкции роторного БЗУ предельной частотой транспортного вращения является пр = 60 мин-1, что достаточно точно соответствует значению параметра перегрузки, рассчитанному по формуле

[Яб] = -^Д~^«Д . (61) р sin ад + cos ад ' 7

Анализ естественных характеристик показывает, что наибольшая производительность ПДрь3у = ПО шт/мин достигается при использовании конического дна с углом наклона образующей ад = 30° при л6 = 0,32 (пр = = 40 мин”1, [лб] = 0,37). Однако при более крутом наклоне образующей дна ад = 45° возможен устойчивый захват ПО при л6 = 0,72 (пр = ™ 60 мин-1, [лБ ] = 0,67) с обеспечением производительности до 100 шт/мин.

На рис. 51 показаны статические характеристики роторного БЗУ для тех же значений угла наклона образующей дна бункера.

Совместный анализ естественных и статических характеристик позволяет

Рис. 51. Статйческие характеристики однопозиционного роторного БЗУ с возвратно-поступательно движущейся трубкой:

/ — дно бункера плоское; а = 0°; 2 — дно бункера коническое, а = 45°; 3 — то же, а = 30°

Рис. 52. Графики зависимости производительности роторного БЗУ с возвратно-поступательно движущейся трубкой от степени опорожнения бункера:

/, 2 — Пр = 60 мин-$3 3» 4 ~ Пр = = 40 мин~?

определить, что в диапазонах значений параметра перегрузки лб = 0,4-т- 0,7 центробежные силы инерции способствуют улучшению процесса захвата ПО трубками.

Анализ влияния степени опорожнения бункера БЗУ. На рис. 52 приведены результаты эксперимента, показывающие влияние степени опорожнения бункера БЗУ при работе без досыпки ПО для двух значений параметров перегрузки: л5 = 0,32 (пр = 40 мин”1) и лб = 0,72 (пр = 60 мин-1) и при угле наклона дна бункера ад = 45°. Исходный уровень засыпки был принят равным ходу трубки (70 мм) плюс две длины ПО (80 мм), т. е. 150 мм. Для сравнения на рисунке представлены графики колебания минутной (кривые 2, 4) и полминутной (кривые /, 5) производительности захватывающей трубки БЗУ.

Из экспериментальных зависимостей следует, что наибольшая производительность БЗУ достигается после извлечения из бункера некоторого коли

чества ПО. Расчет показывает, что при этом уровень засыпки находится в пределах 70—80 мм, т. е. рациональный уровень засыпки Н^ ^ Нт + d. При дальнейшем извлечении производительность БЗУ монотонно снижается.

По приведенным экспериментальным зависимостям для заданной производительности роторного БЗУ можно выбрать необходимый диапазон регулирования уровня засыпки бункера и рассчитать объем досыпаемой дозы при порционной подаче ПО.

Анализ влияния состояния поверхности ПО. Состояние поверхности ПО в значительной степени влияет на величину производительности роторного БЗУ (рис. 53) при значениях л8 меньше предельных (для данного конкретного случая [л8] = 0,16). При работе с загрязненными ПО производительность снижается до 1,5 раз, поскольку коэффициент трения ПО о поверхность дна возрастает в два раза вследствие их загрязнения. При достижении и превышении предельных значений параметра перегрузки л8 влияние степени загрязнения ПО резко уменьшается вследствие преобладающего влияния центробежных сил инерции на величину производительности роторного БЗУ.

Рис. 53. Графики зависимости производительности роторного БЗУ с возвратно-поступательно движущейся трубкой от степени загрязненности поверхности ПО:

/ — Ц = 0,2; 2 — ц = 0,4

9

ОРИЕНТИРОВАНИЕ В БУНКЕРНЫХ

• ЗАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВАХ (БЗУ)

СТРУКТУРА ОРИЕНТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА И ПОЛОЖЕНИЯ ПРЕДМЕТОВ ОБРАБОТКИ НА ВИБРОДОРОЖКЕ

Ориентирующее устройство (ОУ) включает в себя: устройства л0 подготовки ПО к ориентированию; ориен- таторы Л; (i = 1, п); переориентато- ры л (рис. 1). Устройства л0 обеспечивают перевод несистематизированного входного потока ПО Г в одноярусный и однорядный Гг поток ПО в устойчивых различимых положениях. Систематизация потока ПО на вибродорожке необходима для создания благоприятных условий ориентации ПО. Ориентаторы л преобразуют поток Г! различимых положений в поток Г2 одного различимого положения. Последним элементом может стоять переориентатор л, который переориентирует одно различимое положение потока ПО в одно требуемое положе

ние. Переориентатор устанавливают тогда, когда невозможно или нецелесообразно получить на выходе ОУ требуемое положение.

Каждое из устройств л0, л, л в общем виде представляет собой систему (рис. 2), определяемую тремя блоками: опознавания в виде датчика или их совокупности; преобразования сигнала и сравнения с «эталонным» сигналом от наперед заданного положения; силового воздействия на пришедшее положение ПО. В зависимости от используемых датчиков (фото-, пневмодатчики, механические, электромагнитные и т. д.) вид передаваемых в ОУ сигналов может иметь электрическую, механическую, пневматическую и т. д. характеристики, что отразится на исполнении ОУ.

Элементы ОУ работают следующим , образом. Если ПО у; подошел к элементу, например ориентатору в нетребуемом положении, что определяют датчики, то сформированный сигнал

Рис. 1. Структурная схема ориентирующего устройства

Рис. 2. Структурная схема ориентатора

сравнения будет отличаться от «эталонного» и включится система силово-

> воздействия на ПО по переводу • го в другое различимое положение (см. рис. 2). Если ПО подошел в требуемом положении, сигнал опознавания будет соответствовать «эталонному», включение силовой системы не произойдет и ПО под действием сил вибрации пройдет под устройством без изменения своего положения.

Название элементов ОУ определяет- • .я физическими принципами работы датчика опознавания и устройства силового воздействия. В табл. 1 приведены варианты физических способов ориентирования ПО по вибродорожке. По мере выявления и использования новых способов таблица может неограниченно расти. Прочерки в таблице характеризуют не нашедшую еще достаточного отражения область применения устройств.

Для большей надежности ориентирования ПО со слабо выраженными

свойствами в ориентаторе могут быть использованы несколько устройств опознавания, а также и несколько физических сил.

Опознавание ПО связывают с его различными положениями на вибродорожке.

Каждый ПО, находящийся в пространстве, имеет шесть степеней свободы (три поступательных и три вращательных движения). Так как при захвате, ориентации является важным и знак направления движения (в положительном или отрицательном направлении осей координат, по часовой или против часовой стрелки), то возможное число вариаций свободы движения у каждого тела в пространстве будет двенадцать.

Ориентирование ПО обычно производится на базовых поверхностях. Одна из ориентирующих поверхностей, на которой стоит ПО, лишает ее первых степеней свободы. Она получила название основной ориентирующей пло-

1. Физические способы ориентирования ПО

Сила воздействия

Метод опознавания

Is со « % Я X о

85 5°

яС $ й« 2 я 55

55 о.«я Ч я я g

13

е

о 1

gu

■а

я о я со

si

ь я

Гравитацион

МГр

ЭкГр

ПГр

—

ЭмГр

ФГр

ГрГр

ная Гр Инерции И

ми

ЭкИ

пи

ЭмИ

ФИ

ГрИ

Трения Т

мт

ЭкТ

пт

—

—

—

ГрТ

—

Пневматиче

МП

ЭкП

ПП

—

ЭмП

ФП

ГрП

ТП

ская П

Магнитодина

—

ЭкМд

—

—

ЭмМд

—

ГрМд

—

мическая Мд Механическая

ММх

ЭкМх

ПМх

ГдМх

ЭмМх

ФМх

ТМх

Мх

Примечание. Обозначение способа ориентирования состоит из двух частей, начинающихся с заглавной буквы. Первая часть указывает на метод опознавания ПО, вторая — на физику силового воздействия. Например, МГр — механико-гравитационный способ ориентирования, в котором опознавание осуществляется механическим датчиком М, а силовое воздействие — гравитационным полем Гр; ПП — опознавание и силовое воздействие осуществляется пневмоструей.

Рис. 3. Варианты плоскостной симметрии: а — пластина; б скоба

скости. Вертикальная плоскость (обечайка чаши ВЗУ) носит название направляющей ориентирующей плоскости. ПО на вибродорожке может занимать различимые и неразличимые положения. Различимым называют такое положение ПО, при котором проекции его на ориентирующие поверхности неповторимы при других ориентированных положениях.

Различимость положений связана с симметрией, т. е. характеристикой правильности во внутреннем строении тела или фигуры. Для ориентирования ПО используется плоскостная или зеркальная симметрия, осевая или симметрия вращения. Две пространственные фигуры называют симметричными относительно плоскости Р, если каждой точке А в одной фигуре соответствует в другой точка А', причем отрезок А А', перпендикулярен плоскости Рив точке пересечения с этой плоскостью делится пополам (рис. 3).

ПО обладает симметрией вращения, если при повороте на угол 360°/п, где п — целое число, вокруг некоторой прямой, являющейся осью симметрии, ПО полностью совмещается со своим исходным положением. Если п = 2, 3, 4, ..., то ось симметрии называют осью второго, третьего, четвертого и т. д. порядка (рис. 4). Чем больше осей симметрии имеет ПО и чем выше порядок этих осей, тем большим будет число неразличимых положений, тем проще будет ориентироваться ПО. Для тел вращения ось симметрии принимает бесконечный порядок.

Находящиеся хаотически в чаше ВЗУ ПО занимают в общем случае бесконечное множество положений. Попав на вибродорожку, ПО от вибрации

привода ВЗУ и направляющих поверхностей вибродорожки занимают устойчивые различимые положения. Число различимых положений Np ПО зависит и от наличия направляющего буртика вибродорожки (рис. 5). Максимальное число различимых положений плоского ПО Np = 2п, где п — число сторон многоугольника. Под плоским ПО понимают деталь, не имеющую устойчивого положения ни на одном из своих ребер.

Каждое положение ПО на вибродорожке в трехмерном пространстве XYZ (рис. 6) может совершать три вращательных ах, ау, az и три поступательных 0Х, |Зу, ^z движения. Вращение ПО происходит до ближайшего устойчивого различимого положения. Таким образом, множество различимых положений взаимосвязано вращением трех видов ^х> «у. “zb

Представим различимые положения ПО в виде графа U (Г, а), где Г = = {Ть ?2> •••> Yn) — множество его вершин, представляющих различимые положения; а — множество дуг (а = = jax, ау, «2|), определяющих вращения вокруг осей координат. Вершина—дуга—вершина ^t —ах—Yj) характеризует на графе кратчайший

Рис. 4. Оси вращения физических тел:

а — куб в осях вращения (Л1Л1 Л2^2, Л3Л3 — оси четвертого порядка, Л4Л4, Л5Л5, ЛбЛб, Л7Л7— оси второго порядка) б — цилиндр с осью вращения ААГ бесконечного порядка

а)61в)

г)6)

е)

ж)

з)

Рис. 5. Положения ПО формы треугольника на вибродорожке:

а» б — ПО с тремя осями второго порядка и одной третьего; е, г — ПО с осью третьего порядка; д, е — ПО с осью второго порядка; ж, 8 — ПО без осей симметрии

Рис. 6. Треугольник в осях координат на вибродорожкеРис. 6. Треугольник в осях координат на вибродорожке

Рис. 6. Треугольник в осях координат на вибродорожке

Рис. 6. Треугольник в осях координат на вибродорожке

путь перевода положения ^1 вращением ах в положение у^.

Учитывая, что треугольник на рис. 5 представляет собой класс им описываемых ПО, число расчетных схем графов для этого класса ПО | N^ | = 5.

Ряд различимых положений для ПО, описываемых треугольником, выражают в виде множества N^ = {1,2, 3, 4, 6, 12}, четырехугольником — в виде ^p= {1, 2, 4, 8} с числом графов | N^ |= 4; пятиугольником —

S® = {1, 2, 3, Б, 6, 10} с | Д® | = 6; шестиугольников — ДО® = {1, 2, 3, 4, 6, 12} с | ^р | — 6; восьмиугольников -N® = {1,2, 4, 8, 16}с|^®| = = 5. Круг можно рассматривать кан предельную фигуру многоугольника N® = {1, 2, 16} с числом графов | N® I = 3« Для ПО общесоюзного классификатора машиностроительной продукции класса 40, 50 ряд различимых положений для плоении ПО определится в виде множества (D ^ = = и^ = {1, 2, 3, 4, Б, 6, 8, 10, 12, 16}, что будет соответствовать |^| = 10 видан графов.

В табл, 2 приведены варианты графов для плоский ПО. Анализ графов позволяет сделать вывод, что бесконечное множество ПО отображается конечным числом графов состояний.

Выражение для определения числа различимый положений призматический тел (или приведенной к призматической) будет

«1

2 Koi плjVp=,-=V-+2KDb

где KOi—число граней ПО, пересекающихся осями симметрии; Knt — число граней ПО, не пересекающихся осями симметрии; S — порядок осей симметрии при грани ПО; nt — число различимых граней, пересекающихся осями симметрии; ng — число различимых граней, не пересекающихся осями симметрии.

Ряд различимых положений призматических ПО выразится кан (2^" = = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 18, 24 ...}.

Для других многогранников и тел вращения универсальной формулы различимых положений пока нет, поэтому подсчет их проводят логическим путем, осуществляя мысленное вращение вокруг координат XYZ.

Приведенные формулы можно распространить и на тела вращения, базисы которых могут рассматриваться

Н П/р И. А. К л усова

нан многоугольники с бесконечно большим числом сторон, а цилиндрические поверхности — кан бесконечное число одинаковых элементарных граней. Ось вращения рассматривается при этом кан ось симметрии бесконечно высокого порядка.

При определении числа осей симметрии ПО, кроме его наружной конфигурации, учитывают и внутреннюю конфигурацию, различие физических свойств по объему, смещение центра масс, свойства внутренних поверхностей. Поэтому каждую ось симметрии следует принимать во внимание только с учетом всех свойств ПО.

Число Np различимых положений ПО характеризует в общем случае количество К ориентаторов, необходимых для распознавания и ориентирования «своих» различимых положений: К щах ~ ^р ^т >

где NT — число выдаваемых из загрузочного устройства различимых положений (2VT С ^р)« Число К равно количеству вращений однотипных ПО ив Np положений в NT.

Изменение положения ПО на вибродорожке совершает ориентатор с определенным видом вращения и способом ориентирования. Для систематизации множества ориентаторов проводят их классификацию с созданием алфавита А (л) их технических решений.

Все множество ориентаторов разбивают на два непер есекающихся класса эквивалентности ориентаторов соответственно активного и пассивного типов. Каждое из этих множеств имеет свои подмножества, образующиеся от вращательных {«х, ау, az| и поступательных р = {ра, Ра} видов движений ПО в ориентаторе. Далее каждое подмножество разбивают на множества моделей физических принципов ориентирования, т. е. на системы «опознавание — силовое воздействие». Дальнейшее разбиение можно проводить в зависимости от исполнения конструкций ориентаторов. Предложенное разбиение ориентаторов представляет многоуровневую систему классификации. Последние уровни составляют наиболее простые, хорошо изученные классы разрабатываемых ориентаторов. Каждая решенная задача на этих уровнях

2. Графы различимых положений ПО

Тип ПО

Графы ориентируемых ПО

Круг, а-угольник, Np = 1

а-угольнин (а = 3, 5, 7 ...) в различимыми опорными поверхностями, Np = 2

«г^2

Круг, n-угольник в различимыми опорными поверхностями (а = 2, 4, 6, 8, ...), ^р= 2

V _X1) aJ

Четырехугольник е двумя противоположными неразличимыми сторонами, ^p = 2

Треугольник, Np = 3

Четырехугольник в двумя различимыми сторонами и опорными поверхностями,

о

Четырехугольник в различимыми сторонами или восьмиугольник G двумя различимыми сторонами и опорными поверхностями, Np = 4

XX

«г Xy

Пятиугольник, Np = 5

«zXX az XX v^vi/vi)

"Аи /

W JJ^

Продолжение табл. 2

Тип ПО

Графа ориентируемых ПО

Треугольник, N^ = 6

Шестиугольник, N^ = 6

Шестиугольник е двумя различимыми сторонами и опорными поверхностями, Np= 6

Восьмиугольник, Np = 16

является некоторой технической модернизацией известного решения. Задачи третьего уровня более сложные, техническая реализация их представляет определенную новизну, и при некоторых условиях они могут являться изобретениями. Задачи второго уровня самые сложные, решение их претендует на способ изобретения оригинального метода ориентирования.

11*

На основании разбиения ориентато- ров создают их алфавит А (л) технических решений (табл. 3), где каждый рисунок представляет собой букву для операции структурного синтеза слова — ОУ, т. е. рисунок ориентатора в алфавите А (л) будет являться средством формирования у пользователя единообразного понимания физического смысла вращений ПО.

324

3. Алфавит технических решений ориентаторов

Буква

Вид движения

Конструкции ориентаторов

МхГ

^Мх

ММх

МхП

М3

МхИ

МхМх

/7/7

А

А ^2

+

Воздух

А «З

П

п

^2

4^2 /Л Y

п аз

1^

^2

О^^1

Аз

Y

^^

Примечание. Символ Аа обозначает вид вращения ПО на ориента-

торе активного типа; па — пассивного типа; ₽ — вид поступательного движения ПО на ориентаторе пассивного типа.

КЛЮЧИ ОРИЕНТАЦИИ И ТИПЫ ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ

При разработке конструкции ориен- татора за основу принимают ярко выраженный ключ ориентации ПО, т. е. наиболее характерный признак в информации о его свойствах.

Ключ ориентации определяет главный информационный признак у ПО для его опознавания во множестве различимых положений. Таким образом, выбор ключа ориентации зависит от свойств ПО, а принцип действия ориентатора — от выбранного ключа.

Для ориентирования на виброустройствах широко используют пять ключей ориентации ПО: 0НН — наружная конфигурация; 0ВК — внутренняя конфигурация; 0ЦМ — положение центра масс; 0фС — физические свойства; 0СП — свойства поверхности.

ПО может обладать как одним, так и несколькими ключами ориентации. Пять ключей ориентации определяют 32 типа ПО. Например, ПО — D с ключами ориентации: D (0hk)i D (0нк> вфс)» -»м D (6нк> ^вю Офс, vCn, 0цм). Каждый тип представляет целый класс ориентируемых ПО на ориен- таторах одного принципа действия. Обладание несколькими ключами ориентации у ПО не означает их обязательного воплощения в конструкциях ори- ентаторов, так как ключи ориентации представляют только информацию о возможных способах по опознаванию ПО.

За критерий 0цн выбора ключа ориентации по положению центра масс принято отношение 0. =1_ tmHL^O,

»max

гДе ^min» ^max — минимальная и максимальная длина опрокидывающего плеча ПО, определяемая как кратчайшее расстояние от центра масс до стороны ПО.

Критерием 0Нк наружной конфигурации при выборе ключа ориентации является, во-первых, выполнение условия

к(лгРап/< w^/c(^pO^ ^ ^ (^Vpy) Ф 0> i^l € Np,

где К (Npt) — наружный контур 1-то различимого положения ПО; П — знак пересечения; 0 — знак пустого множества, и, во-вторых, условия

"шах

где В mln> ВШах — минимальная и максимальная ширина ПО из множества различимых.

При выборе ключа ориентации внутренней конфигурации должно выполняться условие

Пр (Npt) Л Пр (Npj) Пр (Npi) &

& Пр (NPj) # 0,

где Пр (Npt) — проекция 1-го различимого положения ПО на плоскость вибродорожки при K\Npd = К (Npj). Численное значение критерия Qbk определяется в зависимости от используемого способа опознавания. При опознавании гравитационным полем, как наиболее распространенным способом, 0вк = 0ЦМ»

Критерием 0фо выбора ключа физических свойств ПО является выражение

2 m| —I

^ = ~Н*0,

где 2 ®| — число сторон или граней

ПО, различающихся по f-му физическому свойству; п — общее число сторон или граней ПО. На множестве физических свойств ПО (электропроводность, магнитная проницаемость, удельное сопротивление и т. д.) определяют набор критериев {^0^}, по которым разрабатывают физический принцип ориентатора.

При определении критерия 0*п выбора ключа по свойствам поверхности (шероховатости, светоотражению, коэффициенту трения и т. д.) используют аналогичное ^0фэ выражение

'^--Ч—*°-

где 2 ®| — число сторон или гра-

ней ПО, различающийся по /-му свойству поверхности.

Чем ближе значение критериев О? к единице, тем эффективнее и проще будет конструкция ориентаторов, разработанная на основании их.

Численные значения критериев позволяют также сравнивать одноцелевые ПО для выбора наилучшего по ориентируемости на ВЗУ, например, по их общей сумме ^0&, т. е. при

к

S«l> м ПО I лучше /, Ва- Alк

рианты схем ориентирования для рассмотренных ключей ориентации представлены в табл. 4.

Все схемы ориентирования объединяются в три типа групп, определяемых способом ориентирования (активный, пассивный, комбинированный). Критерием принадлежности к группе выступает требуемая производительность Пт ВЗУ.

Эффективность работы ориентирующего устройства оценивается коэффициентом выдачи X), определяемым как отношение числа ПО, поступивших на вход ОУ Пвх, к количеству ПО, выданных из него, 77вых за тот же промежуток времени. Для f-го ориен- татора активного типа коэффициент выдачи

П1

для ориентатора пассивного типа

«_ ^ВЫХ _ р , V р .

вкк

где Рт — вероятность нахождения ПО потока в требуемом положении; ^ Рк— вероятности положений ПО, проходящих через /-й ориентатор без изменения положения.

Коэффициент выдачи для всего ОУ определится как _ ^вых

/ € (Л, Пу

В зависимости от типов составляющих ориентаторов коэффициент выдачи т) принимает следующие значения: 1) для пассивных ОУ цп = ^т? 2) для активных ОУ Х|а = 1; 3) Для комбинированных, т. е. состоящих из активных и пассивных ориентаторов, Рт С ЧА < < 1.

Для выбора типа ОУ принимают ^вых — Ят, ^вх = ^тах ВЗУ. Максимальная теоретическая производительность Птах определится как

^шах ^Ут/^с»

где к — коэффициент, учитывающий зазор между ПО в потоке; ут — предельная скорость вибротранспортирования (табл. 5); Lc — средний габаритный размер ПО.

Критерием выбора типа ОУ является отношение

ч* = (0,8 Vo,95) ит < ^ (/ € Л,

П, ку

Если п* >Чп» то реализовать П^ можно или активным, или комбинированным способом ориентирования. Если Ч*<Чп* пригоден любой тип ОУ. При г)* = Ча ориентирование должно производиться только активным способом. При Т)* >Ча реализация Пт неосуществима одним ОУ*

Ориентаторы в ОУ компонуют по структурным схемам, характеризующим «скелет» действующего ОУ, т. е. порядок расстановки ориентаторов и движущиеся потоки ПО. По структурным схемам проводят сравнение вариантов ОУ, расчет характеристик, оптимизацию решений, постановку задач на проектирование.

Порядок расстановки ориентаторов в ОУ, а также комбинации систем ОУ проводят на основании структурных схем (табл. 6):

последовательного ориентирования. Операторная форма записи такого ОУ имеет вид мультипликативной композиции

Hn = ai А о, Д ••• Д шв5

4. Схемы ориентирования ПО на вибро дорожке

Схема ориентирования

Способ ориентирования

Ключ ориентирования

Принцип работы ориентатора

Активное ориентирование

Вращение ПО достигается благодаря встроенному в вибродорожку фрикционному материалу

Тяжелый край ПО проваливается сразу, легкий — после того, как ляжет на упор

МГр

ПО падает на V-образный лоток ребром. За счет силы тяжести, на выходе лотка, ПО опрокидывается тяжелым дном вниз

0нк

Пластина Ш-железа падает на направляющие, разворачивается и ориентируется

Ключи ориентации и типы ориентирующих устройств

Схема ориентирования

Способ ориентировании

Клюв ориентировании

Принцип работы ориентатора

5 | I

Z2y 1

~N

ЭмМд

0фО

Разворот ПО происходит вдоль силовых линий электромагнитного поля

МГр

^нн

Разворот ПО происходит на окне- трафарете

ч а=ч=

ГрГр

®цм

Опрокидывание конических роликов от момента силы тяжести происходит при выходе из узкого лотка на широкий

Пассивное ориентирование

МИ

Сброс ПО по высоте от упора

Ориейтирование в бункернвх вагрувочиих устройствах

бхеиа ориентирования

впоеоб ориентирования

Ключ ориентирования

Принцип работы ориентатора

МИ

Они

Сброе ПО упором по высоте

МГр

®нв

Сброе ПО с помощью захватного выступа на вибродорожзе

ми

®нн

ПО с острой кромкой дна упирается в наклонную планку и сбрасывается ею, ПО со скругленной кромкой переходит черев планку

9U

11

|Ъ

№

мм

®нк

Вращающийся диск сбрасывает ПО широким дном вверх

1

в ^

11

Ключи ориентации и тага ориентирующих устройств329

Схема ориентирования

Способ ориентирования

Ключ ори енти рова ни я

Принцип работы ориентатора

МГр

®нк

Тоннельный мост захватывает ПО, движущиеся только фланцем вверх

^^^-^

ММх

^нн

Ориентирование путем захвата ПО на узкой планке

в

ММх

$нк

Ориентирование ПО путем захвата крючком узкой планки

ММх

бнк

Если направление зубчатой рейки и зубьев колеса совпадают, ПО проваливается в окно

330Ориентирование в бункерных загрузочных устройствах

Схема ориентирования

Способ ориентирования

Ключ ориентирования

Принцип работы ориентатора

МГр

вцм

ПО проваливаются в окно вибродорожки

Л

ММх

$нк

ПО острым концом переходит черев упор, плоским — сбрасывается

пп

^нк

Воздушная струя сбрасывает ПО в вертикальном положении

;

МГр

бцм

ПО выпадает за счет силы тяжести и наклонного дна

ми

®нк

ПО выталкивается упором

Ключи ориентации и типы ориентирующих устройств

Схема

ориентирования

Способ ориентирования

Ключ ориентирования

Принцип работы ориентатора

МхГр

®цм

ПО соскальзывает с наклонной дорожки при движении дном вниз

ММи

%к

Сброс ПО вследствие наличия трафарета в дне дорожки

ММх

0НИ

Паз в дне дорожки выводит ПО, движущиеся фланцем вниз

л

г

МГр

®нк

ПО выпадает из дорожки под действием силы тяжести

Ориентирование в бункерных загрузочных устройствах

параллельного ориентирования ПО

Яр = Л1У«.У —Vein-

По такой схеме ОУ ориентирование ПО осуществляется одновременно несколькими ориентаторами на многоканальных вибродорожках или на многодорожечных чашах;

последовательно-параллельного ориентирования

#пр = ««1Л “»V ««ь V ••• V«n-

Такая структура образуется из схемы последовательного ориентирования путем параллельного присоединения ориентаторов, если требуется увеличить производительность или поднять надежность ориентирования.

В табл. 6 ориентаторы {л/} условно представлены в виде ромбиков и соединены между собой стрелками потоков {Г/} ПО. Удаляемый с вибродорожки поток ПО обозначен {Г*}. Сумматор S и разделитель /? потоков условно изображен треугольником.

Оптимизацию разработанных структурных схем ОУ проводят в соответствии с аксиомами булевой алгебры.

Закон коммутативности характеризует возможность замены местами ориентаторов л/, Пу, стоящих параллельно, и недопустимости изменения порядка при их последовательной компоновке, т. е.

а/ у пу = пу V ®tl ®i А иу А п/» где Д — логическое умножение И, характеризует последовательность действия;- V — логическое сложение ИЛИ, характеризует параллельность действия.

Закон ассоциативности показывает на возможности группирования ориентаторов в ОУ:

(И1 Л «и) л «8 = п, л (Ла л ™з)3

(«1 V «а) V ”а = ”i V («а V "а)-

Закон дистрибутивности характеризует, что если есть последовательно-параллельная схема ОУ, то ее можно преобразовать в параллельную и наоборот:

“1 Л («а V «з)= К л "а) V («1 V «а); «1 V («а А Па)= («1 V Па) А (™1 V П,).

5. Предельная скорость 9Т вибро перемещен ия в зависимости от длины £с предмета обработки (по ГОСТ 20795—75 и ГОСТ 20796—75)

■

5

я

£

£

£

* °

• о

4

20

45

100

6

32

32

по

8

36

40

120

10

45

50

130

12

56

63

140

16

71

80

160

20

85

Закон поглощения показывает, что несколько одинаковых ориентаторов при последовательной или параллельной компоновке совершают действие с ПО, аналогичное одному из них:

Оу А Пу = П/З Пу V Пу = Пу.

Рассмотренные законы представлены в виде структурных схем в табл. 6.

8. СТРУКТУРНЫЙ СИНТЕЗ ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ устройства подготовки

К ОРИЕНТИРОВАНИЮ

Систематизация ПО начинается с захода их на винтовую вибродорожку, служающую для ПО руслом. Вибродорожка в зависимости от своей ширины может вмещать ПО либо в несколько рядов, либо в один. Ограничение дорожки по ширине позволит с самого начала организовать движение ПО последовательно, друг за другом. На широких вибродорожках обычно делают местное сужение, где ПО проходят только в один ряд; дорожку делают с наклоном относительно горизонтальной плоскости, с тем чтобы по всей длине дорожки ПО стремились занять свободные места в потоке и выстроиться в цепочку у стенки бункера. Для получения упорядоченного

i. Преобразование структурных схем ОУ

I?

В II к

I?

Ассоциативность (Лх Д я2) Л ^ = ®i Л (ла V лз)

АксиомыФормулыбтруктурные схемы ОУ

S о

В

& Ю

I

«о

Продолжение табл.

О

И & я А о е

£ II в < в

< II и

6"

Продолжение табл.

й» О

и

3

и я о. 6“ R

<

в<к

5>в*

I

12 П/Р И. А. Цлуеова

мм<к<кк9 со« м I кк9 со« м I к

м

м

<

к

<

к

к

9 со

« м I к

к

9 со

« м I к

потока ПО, движущихся однорядно и одноярусно, используют сбрасыватели. Сбрасыватель ярусов ПО выполняют в виде упора (рис. 7, а), который устанавливают на высоте Н от вибродорожки, Я = Яд + А, где Яд — высота ПО; А — амплитуда колебаний [А = (0,54-2) 10~3 м], или в виде скошенного профиля вибродорожки (рис. 7, б). В качестве упора можно использовать пневмострую (рис. 7, в), развивающую усилие F = V-mg, где р — коэффициент трения ПО. В случае плоских ПО сброс ярусов и ликвидация взаимного перекрытия ПО в потоке осуществляется с помощью каплевидной «пуклевки» (рис. 7, г), установленной у бортика вибродорожки. Высота капли Як определится ив условия Як = l,lp,jBB, где ^ — коэффициент трения ПО о каплю; Вв — ширина вибродорожки. Сброс ярусов осуществляется также дорожкой с отрицательным углом а наклона относительно горизонтальной плоскости (рис. 7, б), причем а > tg р». Дорожка при этом имеет бортик высотой Н^ меньше высоты ПО (Яб ~ 0,24-0,75Яп), и на лотке удерживаются только ПО нижнего ряда, а остальные соскальзывают обратно на дно бункера.

Двигаясь по вибродорожке, ПО могут «набегать» друг на друга. Ликвидации взаимного перекрытия ПО способствует дорожка, выполненная в виде спирали Архимеда (рис. 7, е), на которой вследствие возрастания линейной скорости от увеличения радиуса происходит растаскивание ПО относительно друг друга и этим самым ликвидируется ярусность или частичное перекрытие. Взаимоперекрытия исче- вают и в случае вставки в вибродорожку пластины с большим или меньшим коэффициентом трения (рис. 7, ж^ тогда за счет разности скоростей на пластине и на ее выходе происходит выход ПО из нахлестка (перекрытия).

Однорядность потока обеспечивается сбросом лишних ПО путем уменьшения ширины вибродорожки (рис. 8, а), установки в вибродорожке окна (рис. 8, б) или за счет сброса лишних ПО пневмоструей (рис. 8, в) и другими силовыми факторами.

При перемещении ПО по вибродорожке может отсутствовать зазор

Рис. 7. Схемы сбрасывателей ярусов ПО

между ними. Для ПО сложной геометрической формы или с ^p = 4 требуется некоторое рассредоточение потока. Это осуществляют несколькими способами: а) изменением угла наклона дорожки на небольшом ее участке; б) изменением коэффициента трения между поверхностью дорожки и ПО на небольшом секторе дорожки; в) применением конических чаш; г) применением дугообразных выступов; д) изготовлением участка вибродорожки змейковой формы; е) изменением поля вибрации по длине дорожки (галопированием).

АКТИВНЫЕ ОРИЕНТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (АОУ)

Структурный синтез проводят на основе графов U (Г, а) (см. табл. 2) связи различимых положений ПО. Для создания структурной формулы АОУ строят из графа U (Г, а) требуемого ПО набор «деревьев», в которых корневой вершиной может быть любая нетребуемая вершина, при этом число

деревьев dr = Np — NT. Принимают, что висячие вершины — вершины графа с требуемым положением ПО.

Рассмотрим построение дерева. Выбирают корневую вершину. Из нее должны исходить побеги по числу дуг, принадлежащих ей. Каждая дуга заканчивается инцидентной вершиной. Это представляет собой первый уровень роста. Далее из каждой вершины первого уровня в соответствии с графом проводят дуги («побеги») к вершинам второго уровня и т. д. В процессе ветвления недопустимо повторение вершин на одной ветви. Ветвление заканчивается на уровне Np — NT с вершинами в виде требуемых положений. Аналогично строят и остальные «деревья». ,

По каждому «дереву» определяют критический (максимальный) путь из корневой вершины в требуемую. Перечень звеньев критического пути представляет исходную структурную формулу АОУ длиной в ^p — NT вершин.

Например, для ПО (рис. 9) с требуемым положением yj от его исход-

Рис. 9. Различимые положения ПО формы квадрата

Рис. 10. Граф различимых положений ПО формы квадрата

Рис. 11. Граф-лес различимы» положений ПО формы квадрата:

а — граф-дерево о корневой вершиной тя; б — граф-дерево с корневой вершиной Vg; в — граф-дерево а корневой вершиной V*

ного графа (рис. 10) построено три дерева (рис. 11).

Из анализа построенных деревьев создают набор К^ критических путей: кр =

(Ya—®z—Ya—®z—Ya—«z—Yi)»

(Ya—aY—Ya—®z—Ye—az—Yi) 5

(Y8—«z—Уа—«у—Ya~«z—Yi)l

= < (Ye—az—Y«—«У—Ya—«Z—Yi)!

(Ya—«У—Ya—«z—Ye—ax—Yi);

. (Ya—«z—Ye—«Z—Ya—«Z—Yi>-

^(«z)

^2(az)

^з («г)

«1 —

^3 —

* Г/* Yt —

г, -1

Vr2 J

^rs J

Lz,

Рис. 12. Технологическая схема активного ориентирования ПО

Структурные формулы АОУ по информации из критического пути имеют вид:

Фх = <—^ Их (az) ^^ ®а (az)^

—^n8(az)-*YxX

Ф2 = (£1!^ Я1 (ar) Е11УЛ и, (az)-* ^’■^-B8(az)-*Yx)<

Ф8 = {—^* Л1 (az) —^- Иа (az)—►

—^n8(az)->Yx\

ГИТя)Pi(Vi)

где записьatj^ (az)*" означает входной поток различимых положений ПО Гх, в котором положение уа под воздействием ориентатора Лх путем вращения а2 вокруг оси Z перейдет в положение у8, в результате чего образуется новый поток Га = Г| \ уа, где знак \ означает вычитание множества. Структурные формулы характеризуют различные способы ориентирования потока. Вариант технологиче-

свой схемы ориентирования ПО для Ф$ представлен на рис. 12.

Для построения рисунка АОУ создают из каждой формулы {Ф^} кортеж элементов в виде

Ф1 = {(Г1> ?2«г?з)’ (Г2> Тз®^), (Г„ y4azYi)};

Ф2 = КГР У2«уУз)> (Г2. ?4®^з).

<Г8, T8azTi)}i

Ф6={(ГР ^“zYs). (Г2. V3«zT2).

<Г„ T8azTi)}-

Информация в каждом элементе кортежа с учетом ключа ориентации ПО 0* необходима для осуществления скорейшего поиска на алфавите А (л) технических решений (см. табл. 3) нужного ориентатора. Например, для элемента (Гр у2, azT8) кортежа Фу в строке алфавита А (л) для вида вращения az эксперт-конструктор выбирает ориентаторы, способные осуществить перевод ПО из положения у2 в положение у8, причем ПО должны проходить через ориентаторы без изменения своего положения Г2 = Гх\у2. Совокупность кортежей отображает последовательный набор картинок ориен- таторов. По рисунку с учетом конфигурации и размеров ПО проводят конструктивный расчет ориентатора. При выборе ориентаторов по информации элемента кортежа эксперт-конструктор может найти в алфавите А (л) несколько вариантов его решений, которые в общей совокупности рисунков должны быть установлены па

раллельно для численной оценки при выборе наилучшего решения.

Если при сопоставлении данных кортежа и алфавита ориентатор не обнаруживается, то решение по кортежу Ф* на данном алфавите считают нереализуемым.

Вместе с тем предложенная информация в нереализуемом элементе кортежа указывает, что возможно создание ориентатора, представляющего собой новое техническое решение.

ПАССИВНЫЕ ОРИЕНТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (ПОУ)

При ключе ориентации 0ЦМ, 0НК множество пассивных ориентаторов {л^} в ОУ разбивают на три подмножества соответственно ориентаторам, осуществляющим сброс нетребуемых положений ПО: ля — по высоте Н, пв — по ширине В и л£ — по длине L. Логическое правило Ri расстановки ориентаторов в ОУ:

Ri -* (лн А UB А л4 V «д А ®в))-

Элементы в R^ некоммутативны. В общем случае для плоских ПО лн £ 0, так как они неустойчивы на ребре.

Рис. 13. Размерная схема различимых положений ПОРис. 13. Размерная схема различимых положений ПОПорядок расстановки ориентаторов лв и л^ в Ri зависит от того, в какую из групп входит требуемое положение. Все различимые положения ПО разбивают на две группы: группу Гв положений, близких по ширине В друг к другу, и группу положений Гь, близких по длине L. За меру близости принимают диапазоны длин 6L и 6В. Если длина Ц ПО, находящегося в положении у$ вдоль направляющей вибродорожки^ попадает в диапазон 6l=L4-L1/2> где L — ма-

Рис. 13. Размерная схема различимых положений ПО

Рис. 13. Размерная схема различимых положений ПО

Рис. 14. Схема расположения высот у ПОРис. 14. Схема расположения высот у ПОксимальная длина ПО, то положение ПО входит в группу Гь положений, близких по длине (у/ £ Г^), если не попадает, то ^t £ Гв.

Рис. 14. Схема расположения высот у ПО

Рис. 14. Схема расположения высот у ПО

На рис. 13 показана схема установки размерных групп различимых положений ПО.

Ориентаторы расстанавливают в каждой группе в зависимости от длины опрокидывающего плеча It ПО, где ll — кратчайшее расстояние от центра масс ПО в положении I до направляющей поверхности дорожки (рис. 13). Вначале устанавливают ориентатор я (к)> сбрасывающий нетребуемые положения ПО с максимальной длиной плеча 1^ а затем ориентаторы, сбрасывающие ПО по мере уменьшения плеча Ц. Правило 7?^^ расстановки ориентаторов в группе Г^, Гв:

Rn^^dk) A«(Z/)A —A«(M>, где и (1^), я (/у), л (Zr) — условная запись ориентаторов, которые воздействуют на положение ПО соответственно с плечом 1к» lj, It (Ik < 0 < < Zr).

При пассивном ориентировании требуемым уТреб на выходе ОУ положением ПО может быть такое, которое удовлетворяет следующему условию:

Ттреб = (?i (Zmin) € Гв, Pik > Pjk) V \/ (ty (Zmin) € ^Г, Pjk > Pik)»

где Vi (Zmin) — положение ПО с минимальной длиной плеча; Р^, Р^д — вероятности нахождения в потоке у/- го и уу-го различных положений ПО.

Вероятность Ptk того, что ПО плоскостью Z опирается на вибродорожку и сторона к лежит вдоль ее направля-

тощей, для плоским ПО рассчитывают по формуле

?ik = -y?ik = -yит2 ^

?ik = -y

?ik = -y

У1 ^в — ^6

е=1 т ( т\

2 12^®—^ь)

П=1 \в=1/П _

где в — коэффициент (в = 1 при симметрии ПО относительно плоскости симметрии, параллельной опорным поверхностям, при асимметрии в = = 0,5); £д—-длина Л-го положения ПО вдоль виброперемещения; т — число различимых положений Np ПО; hk — высота, определяемая как кратчайшее расстояние от центра масс ПО до к-й стороны (рис. 14).

Для объемных ПО расчет вероятности положений рассмотрен подробно в работе [34].

Если в группе Гь или Гв In = lj = = tZ) то порядок расстановки ориентаторов в ОУ может быть пр она вольным; в этом случае правило Ri^ определяющее порядок расстановки, имеет вид

Ru=(^An-m i^4y

где А ®” — л"й коммутативный поря

док расстановки ориентаторов в равноплечной группе.

Если в группе Z& > Zy > Zn > • • • * • • > Zr, то правило Р$8 расстановки ориентаторов определится комбинацией правил Рп и R^ т. е.

^у®М V —А V ®еу

где у Яу — множество вариантов расстановок пассивных ориентаторов в /-й подгруппе с равными длинами плеч.

Дополнительное правило Rt расстановки ооиентаторов при ключе ориентации ёщ, и упорядоченном ряде

ширины Bt > Bj > • • * > Вт (i, j, г € Np) положений ПО имеет вид Rs (л (ВО Д a (Bj) Д •. • Д л (Вг)), где л (Bt) — запись ориентатора, сбрасывающего ПО шириной Bi. Из правила Ra следует, что в начале ОУ сбрасываются ПО с максимальной шириной, а далее — по мере ее уменьшения.

Если Bi = Bj — "•= ВТ) порядок расстановки ориентаторов может быть любым, что соответствует правилу Ria.

Если при ключе 0нк ориентатор определяется формой ПО (трафарет), то порядок расстановки подчиняется правилу /?12.

При ключе ориентации 6ВК используют правило расстановки, аналогичное для 6ЦМ.

Для асимметричных ПО с несколькими ключами ориентации вначале устанавливают ориентаторы с ключом 6ЦМ, затем 6НК. В группе с ключом 9НК устанавливают ориентаторы, сбрасывающие ПО по ширине, а затем по конфигурации.

При ключах ориентации 6фС, 6СП порядок расстановки ориентаторов произвольный.

Если в качестве ориентаторов используют устройства с электронным анализом положений и дискретным ориентированием, то порядок расстановки таких ориентаторов также произвольный.

Исходя из правил расстановки ориентаторов, структурная формула ПОУ имеет вид

Аz х Г| . . Г8

ф = \—>Ш1 (?г) —>и2 (y>) —►...

Гу

^ пп (Yr) -> yj,

где Г$— входной поток ПО, направленный к ориентатору лх, в котором ПО в положении у/ будут сброшены обратно в бункер; Г2— выходной поток ПО от ориентатора л^ к л2 (Г2 = = Гх\Yi); Yi — выходной сориентированный поток; п — число ориентаторов; Ть Tf, • • •> Тг— сбрасываемые положения ПО.

Выражение для Ф характеризует технологию пассивного ориентирования, схема которого представлена на рис. 15,

Рис. 15, Технологическая схема пассивного ориентирования

Далее исходную структурную формулу ПОУ преобразуют в кортеж Ф* элементов:

Ф* = {(ГЬ л^)), (Г„ л2(^)>, <Г„, «tn (Yr))}.

По элементам кортежа осуществляют сюръективное преобразование в алфавит А (л) технических решений ориентаторов, т. е. исходя из информации, заложенной в элементе кортежа, о числе различимых положений, ориентируемом положении, ключе ориентации проводят эвристический поиск в алфавите А (л) рисунка ориентатора, удовлетворяющего положению структурной формулы Ф.

Если в алфавите А (л) не будет найден ориентатор, способный реализовать информацию в элементе кортежа, то ПОУ в данном алфавите считают нереализуемым. Отсюда следует, что информация в элементе кортежа определяет направление создания нового технического решения. Если элементу кортежа удовлетворяют несколько технических решений ориентаторов, то необходимо вводить критерии их численной оценки для выбора оптимального.

КОМБИНИРОВАННЫЕ ОРИЕНТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (КОУ)

Под комбинированным ориентирующим устройством понимают ОУ, состоящее из активных и пассивных ориентаторов.

Рис. 16. Технологическая схема ориентирования ПО в КОУРис. 16. Технологическая схема ориентирования ПО в КОУ

Рис. 16. Технологическая схема ориентирования ПО в КОУ

Рис. 16. Технологическая схема ориентирования ПО в КОУ

Полученные формулы преобразовывают в кортежи элементов и реализуют на алфавите А (л) технических решений аналогично принципу, рассмотренному выше.

Если ПО из положения сбрасывания может перейти в требуемое положение, возможна замена пассивного ориентатора на активный. Если переход невозможен, то и создание КОУ таким методом невозможно. Например, для рассмотренной структурной ^формулы ПОУ !Ф=<^®1(Тз)^Яз(?з)^

^Яз(Тз)-*Т1)

Первый вариант структурного синтеза КОУ осуществляют на базе структурных формул АОУ, заменяя частично активные ориентаторы на пассивные. Замену осуществляют при условии, если нет в алфавите достаточно эффективного ориентатора или этот ориентатор по каким-либо критериям не подходит для практического его использования. Активные ориентаторы заменяют на пассивные в начале структурной формулы. При установке пассивных ориентаторов в КОУ следует соблюдать правила компоновки ориентаторов ПОУ.

Например, при структурной формуле АОУ по графу (рис. 10)

Ф1 = <£1<Н Я1 (az) г^ ^^

Eil^mgCaz)-^^)

и структурной формуле ПОУ

Фа = <^(у«)^=а(уа)^

-^®з (Тз) Ti)-

Структурные формулы КОУ первого варианта структурного синтеза будут иметь вид

—^л8(ах)-»-Т1);

ф2 = (“^ ®2 (Тг) ®з (Уз) ^^^-

—®з (®z) -* Vi\-

из графа U (Г, а) на рис. 10 выпишем взаимосвязи положений ?4 ** Ya Yr* -*Yv

^* XaZОбу

Y8~*Y11 Ya—>Y82 ?4~^?а.

Производя замены пассивных ориентаторов в ПОУ на активные, в соответствии с вторым вариантом структурного синтеза КОУ исходные формулы КОУ примут вид:

фм = (Е^ Ю1 (?4) £•> и, (Ь) EilY!^

Г|(т,)> Дд (ах) Y1X

Фаз = (^* Л1 (?4) -*^*\ л, (az) —►

—п, (ax) Yi).

Далее эти формулы преобразовывают в кортежи и реализуют на алфавите А (л) технических решений. Технологическая схема ориентирования ПО для Ф2| в КОУ показана на рис. 16.

ОРИЕНТИРОВАНИЕ

В МЕХАНИЧЕСКИХ БЗУ

Аналогично вибрационным загрузочным устройствам в механических БЗУ используют активный и пассивный принципы ориентирования ПО. При комбинации ориентаторов в БЗУ образуется три вида ориентирующих устройств: АОУ; ПОУ; КОУ. Средствами транспортирования ПО от одного ориентатора к другому являются лопасть, крючок, диск, лента транспортера, трубка, пластина и т. д.

Основной используемый физический способ ориентирования ПО в механических БЗУ механико-гравитационный МхГ. Данный способ характеризует пять видов ориентирования: штыревое; щелевое; трафаретное; трубчатое; ножевое.

ПО в бункере загрузочного устройства могут занимать бесконечное множество различимых положений. Под воздействием устройства подготовки ПО к захвату в бункере они принимают рпределенные устойчивые различимые положения. В отличие от ВЗУ в механических БЗУ ориентируются наиболее простые ПО с числом устойчивых различимых положений в зоне захвата не более шести (Wp ^ ^ 6); например, цилиндрические и конические ПО как полые, так и сплошные; плоские ПО; правильные призматические ПО. Ключами ориентации для таких ПО являются: асимметрия внутренней конфигурации 0ВК; асимметрия наружной конфигурации 0НК; асимметрия центра масс ПО ецм.

При асимметрии внутренней конфигурации 0ВК применяют штыревые, крючковые и ножевые виды ОУ, при ^нк — щелевые, трафаретные трубчатые, ножевые. При наличии ключей ориентации 0ВК и 0НК можно применять все виды ОУ. При асимметрии центра масс 0ЦМ используют ОУ ножевого ориентирования.

Устройства штыревого (крючкового) ориентирования. Данные устройства предназначены для ориентирования ПО, имеющих внутреннее отверстие при симметрии наружной конфигурации. Для ПО, у которых I ^ d (I — длина; d— диаметр), ОУ представлены на рис. 17. Крючки (рис. 17, а), двигаясь по дну бункера, захватывают ПО только в одном положении (пассивная ориентация) при случайном нахождении ПО отверстием по коду движения крючка. Крючки, проходя в массе ПО, могут повреждать их, особенно тонкостенные.

Окружную скоросгь крючкового ОУ рекомендуется принимать до 0,3— 0,5 м/с. Радиус диска R по отогнутой части крючков

R = (5ч-10) L

Число крючков в определяют по формуле в = 2nRltt где t — шаг захватных органов.

Длину /кр и диаметр dj отогнутой части крючка следует принимать: /кр = (1,24-1,3) /; dt = (0,454-0,6) d, где d — наружный диаметр ПО. Число крючков в = 2nRltt где R — радиус диска, R = (54-10) I; t — шаг крючков.

Угол отгиба принимают равным 80—85Q. Диаметр конца крючка d^ выбирают в пределах (0,24-0,5) d. Угол наклона днища бункера принимают равным 15—20Q.

При выдаче ПО с делением на два потока используют ОУ, приведенное на рис. 17, б.

Наиболее благоприятное ориентирование происходит в штыревом ОУ (рис. 18, а). При вращении самого бункера с кольцом ПО под действием собственной силы тяжести надеваются на штыри и транспортируются вверх к приемному лотку. При этом исключается принудительное движение штырей в массе ПО, вследствие чего ПО не повреждаются.

Как разновидность штыревого ОУ представлено устройство на рис. 18, б. Штырь совершает возвратно-поступательные движения и захватывает (ориентирует) ПО, расположенные вдоль оси движения. В верхней части хода ПО снимают со штыря схватом или съемником.

Для ПО, у которых Z < d, используют ОУ, представленное на рис. 18, в. При ориентировании крышек используют бесконечный ремень с установленными на нем штырями определенного шага. При движении ремня штыри захватывают (ориентируют) крышки донышком вверх и транспортируются вверх. На перегибе ремня

Рис. 17. Схемы ориентирования крючком

Рис. 18. Схемы штыревого ориентированияРис. 18. Схемы штыревого ориентированияштыри уходят вниз, а ПО соскальзывают в лоток.

Рис. 18. Схемы штыревого ориентирования

Рис. 18. Схемы штыревого ориентирования

Для ориентирования ПО типа шайб, гаек, колец и т. д. применяют ОУ, представленные на рис. 18, а, д, е. В одних устройствах (рис. 18, а, д) крючок надевает на себя ПО, в других (рис. 18, а) ПО надеваются сами под действием сил инерции и тяжести.

Устройства щелевого ориентирования. Устройства данного вида характеризуются принципом активного ориентирования ПО, что отражается на увеличенной производительности БЗУ. Для щелевого ориентирования

наиболее эффективными считают ПО типа болтов, заклепок, винтов, шурупов, а также ПО типа конусов, цилиндров, дисков.

Ширина щели больше диаметра стержня ПО и меньше диаметра вписываемой окружности головки, в связи с чем стержень ПО проскальзывает в щель, а фланец задерживается. Ширина ориентирующей щели дш

d + dP l,7d

Рис. 19. Схемы ориентирования ПО на качающемся сектореРис. 19. Схемы ориентирования ПО на качающемся секторегде d — диаметр стержня ПО; dT — вписанная окружность шляпки ПО;

Рис. 19. Схемы ориентирования ПО на качающемся секторе

Рис. 19. Схемы ориентирования ПО на качающемся секторе

8) р — коэффициент трения скольжения (р = 0,354-0,5).

Устройство ориентирования с щелевым качающимся сектором представлено на рис. 19, а. Конструкцию качающегося сектора легко перестроить и для подачи шайб, пластин, раек. Вариант исполнения щели показан на рис. 19, б.

Особенностью щелевого устройства для раек (рис. 20, а) является выдача гаек в два потока, что позволяет подавать их из одного БЗУ на две рабочие позиции.

Для ориентирования шайб, рондо- лей и им подобный ПО предназначено ОУ, представленное на рис. 20, б. Внутри бункера установлено два ворошителя, а между ними предусмотрена ориентирующая щель. При возвратно- поступательном движении ворошителей шайбы западают в щель и под действием силы тяжести перемещаются вниз к питателю.

В дисковых БЗУ (рис. 20, а, а) ПО попадают стержнем в щель, образованную внутренней поверхностью обечайки бункера и наружной поверхностью рабочего диска. Шигоина щели больше диаметра стержня ПО и меньше диаметра головки фланца. В дисковых БЗУ наиболее эффективно ориентируются ПО типа болтов, заклепок,

Рис. 20. Схемы щелевых ОУ конусных роликов и симметричных пластин.

На рис. 20, д показано ОУ для ПОГ с глубокими и длинными шлицами. При вращении барабана ПО захватываются лопастями и транспортируются вверх, откуда они попадают вниз в приемник лотка магазина.

Устройства трафаретного ориентирования (рис. 21). Ориентирование в таких устройствах осуществляется захватом ПО в карманы (окна-трафареты) или вырезы.

Карманы на диске БЗУ можно располагать тремя способами в зависимости от соотношения габаритных размеров ПО. Для ПО с lid > 1 карманы располагают по хорде диска (рис. 21, а). При соотношении lid < 1 ПО стремятся расположиться своим торцом по плоскости диска; соответствующим образом должны быть изготовлены и карманы (рис. 21, б). Радиальный случай расположения карманов (рис. 21, в) используют при соотношении Ud^ 1 с целью увеличения числа карманов и соответственно производительности.

Размеры карманов, расположенных ио хорде диска, определяются как (l<L<l+d

I B = (I,4^I,6)d, где L — длина кармана; В — ширина кармана.

Размеры карманов, расположенных на торце диска,

Ь = В - 1,76 — 1,5 мм.

Диски с карманами на торце (рис. 21, з, б, а) используют для ПО, допуска-

Рис. 21. Схемы трафаретного ориентирования

ющих царапины на поверхности от взаимного воздействия острыми кромками или перемешивания. На рис. 21, г представлено БЗУ для ориентирования колпачков. При вращении диска карманчики, закрепленные на его торце, захватывают ПО и транспортируют вверх. Захват и ориентирование происходят одновременно, тан кан форма кармана выполнена по профилю ПО, а направление захвата карманов совпадает с направлением вращения диска.

На рис. 21, д изображено устройство с захватно-ориентирующими карманами на обечайке диска. При вра-

Рис. 22. Схема трубчатого ОУ

щении диска колпачки под действием силы тяжести западают и ориентируются окнами-трафаретами (карманами). Как разновидность торцовых карманов представлено ОУ на рис. 21, е, у которого карман определяется профильными штырями или выступающими губками (рис. 21, ^с).

Трубчатое ориентирование используют для ориентации простейших цилиндрических тел (втулок, валиков, стаканчиков, винтов и др.). Ориентирование трубкой (рис. 22) заключается в том, что ей сообщается поступательное движение, вследствие чего она захватывает ПО в направлении своей оси и располагает их в своей полости в сориентированном положении.

Для ПО с отношением Z/d<l,73 диаметр отверстия трубки dT рассчитывается по формуле

т-,,в ’

где Z, d — длина и диаметр ПО; / — коэффициент трения ПО о трубку; Пн — коэффициент надежности (т]н = = 0,94-0,95).

Для ПО с Ud > 1,73 диаметр отверстия трубки d^ = 2nd. Ход трубки

Рис» 23. Схема ножевого ориентирования ПО:

а —• схема ориентирования на диаке БВУ: б — расчетная схема ориентирования ИО на ноже

Толщина перегородки б между окнами определяется конструктивно (6 = = 14-5 мм). Принятая величина зазора по шагу должна удовлетворять условиюгде ;н = / — 6.Для успешного ориентирования угол наклона диска БЗУ к горизонту должен в 2—4 раза превышать угол трения. Особенно большие значения угол аТолщина перегородки б между окнами определяется конструктивно (6 = = 14-5 мм). Принятая величина зазора по шагу должна удовлетворять условиюгде ;н = / — 6.Для успешного ориентирования угол наклона диска БЗУ к горизонту должен в 2—4 раза превышать угол трения. Особенно большие значения угол аа)6)а)6)Рис. 24. Схема ножевого ориентирования ПО в аксиальных положенияхРис. 24. Схема ножевого ориентирования ПО в аксиальных положениях

Толщина перегородки б между окнами определяется конструктивно (6 = = 14-5 мм). Принятая величина зазора по шагу должна удовлетворять условию

где ;н = / — 6.

Для успешного ориентирования угол наклона диска БЗУ к горизонту должен в 2—4 раза превышать угол трения. Особенно большие значения угол а

Толщина перегородки б между окнами определяется конструктивно (6 = = 14-5 мм). Принятая величина зазора по шагу должна удовлетворять условию

где ;н = / — 6.

Для успешного ориентирования угол наклона диска БЗУ к горизонту должен в 2—4 раза превышать угол трения. Особенно большие значения угол а

а)6)

а)6)

Рис. 24. Схема ножевого ориентирования ПО в аксиальных положениях

Рис. 24. Схема ножевого ориентирования ПО в аксиальных положениях

Ят = (0,84-1,0) I, угол воронки бункера принимают 45—55°.

Ножевое ориентирование заключается в том, что ПО с асимметрией центра масс поступает на ножевую призму или нож и благодаря опрокидывающему моменту от силы тяжести ориентируется тяжелым концом (дном) вниз. Данное ориентирование нашло широкое применение как для плоских, тан и для объемных ПО.

На рис. 23, а представлен вариант ножевого ориентирования. ПО, попадая в карман при подъеме рабочего диска БЗУ вверх, опирается на нож, перевешивается в сторону донышка и укладывается в правый или левый карманчик всегда отверстием вверх. Оптимальные размеры окон, кармана (рис. 23, б) мм, следующие:

Дк = Z; ДК1 = d 4“ 2; Дк2 = d -f-1,5,

должен иметь для загрязненных (со следами масла) ПО. Практически величина а составляет 45—509.

На рис. 24 представлен вариант ножевого ориентирования, где торец захватного диска образует нож. Если ПО захвачен диском дном вверх, то, поднявшись вверх, ПО упирается в торец диска (нож) и опрокидывается в бункер (рис. 24, а) благодаря образовавшемуся моменту от силы тяжести. ПО, захваченный дном вниз, вследствие силы тяжести прижимается к торцу диска и движется к приемнику без изменения своего положения (рис. 24, б). Центр масс ПО должен в этом случае располагаться не выше плоскости диска.

Ориентирование ПО на выходе БЗУ. На рис. 25, а показана схема ориентирования колпачка. В дисковых устройствах может осуществляться ориентирование неглубоких колпачков. Колпачок поступает в паз вращаю-

Рис. 25. Схемы ориентаторов на выходе БЗУРис. 25. Схемы ориентаторов на выходе БЗУщегося дисна и при ориентации донышком вправо сразу соскальзывает через паз центральной пробки в отводящий лоток. В другом положении колпачон задерживается на выступе в пазу и перемещается с кольцом по кругу; в нижнем положении он попадает в отводящий лоток также донышком вправо. Механизм привода диска прерывистый.

Рис. 25. Схемы ориентаторов на выходе БЗУ

Рис. 25. Схемы ориентаторов на выходе БЗУ

Рис. 26. Схемы переориентаторовРис. 26. Схемы переориентаторовНа рис. 25, б представлена схема двухвалкового ОУ для подачи конических и цилиндрических ПО с головкой. ПО на цилиндрических валках перемещаются неравномерно, и между изделиями образуются разрыва. В ОУ с коническими валками ПО перемещаются вплотную друг н другу по направлению к тонким концам конических валков.

Рис. 26. Схемы переориентаторов

Рис. 26. Схемы переориентаторов

ОУ с выдачей ПО формы диска в два потока представлено на рис. 25, в. Диск со скошенным торцом, движущийся по лотку большим диаметром к силовому ролику, попадает под действие прижимного ролика, разворачивается и переходит в левый канал лотка. При воздействии ролика на диск с меньшим диаметром разворота ПО не происходит и диск поступает в правый канал лотка.

При ориентировании колец с коническим отверстием используют роликовый привод с разделением ПО на два потока (рис. 25, е).

Электромагнитное ориентирование (рис. 25, д) позволяет производить ориентирование ПО вдоль силовых линий поля.

Переориентаторы. Перед питателен технологической машины иногда устанавливают переориентаторы, т. е. устройства, переводящие сориентированный поток ПО из одного различимого положения в другое.

На рис. 26, а показана схема пере- ориентатора, осуществляющего разворот на 1809 ПО типа заклепок. Двигаясь по наклонному лотку, ПО своей ножкой проваливается в сквозной паз, а шляпкой опирается на две направляющие лотка. Упираясь в отогнутый язычок лотка, ножка ПО отклоняется, а шляпка идет вперед и тянет за собой ножку.

Механический переориентатор показан на схеме 26, б. ПО (колпачок или стаканчик), опускаясь дном вверх, по вертикальному лотку попадает на штырь звездочки, вращающейся против часовой стрелки. Вместе со звездочкой поворачивается и ПО на угол 180°, а затем соскальзывает со штыря и поступает в выходной лоток.

Переориентация стаканчика в «тупиковом» лотке (рис. 26, в) осуществляется благодаря силе инерции от движения в наклонном кольцевом лотке, которая перемещает ПО в лотковый тупик, а оттуда в другой лоток, при этом положении ПО меняется на 1809. Аналогично происходит разворот ПО типа ступенчатого ролика в переориентаторе (рис. 26, а).

Цилиндрические ПО изменяют свое положение в ступенчатых переориентатор ах (рис. 26, д). Высота ступени

должна быть не менее длины ПО.

Пример схемы переориентатора с поворотом колпачка на 1809 в изогнутом лотке показан на рис. 26, е.

Переориентация ПО типа шайб, раек, колец на 90° вдоль направления движения осуществляется в скрученных лотках (рис. 26, яс), а переориентация их с изменением направления движения — в угловых лотках (рис. 26, з).

Для переориентации цилиндров с кольцевой проточкой используют изогнутый лоток со сквозным пазом (рис. 26, и).

БЕСКОНТАКТНОЕ МАНИПУЛИРОВАНИЕ МИНИАТЮРНЫМИ ПРЕДМЕТАМИ ОБРАБОТКИ

При проектировании средств автоматизации на выбор методов и конструктивных решений большое влияние оказывают конфигурация, размеры, масса и другие свойства объектов автоматизации (заготовок, деталей, изделий), подлежащих обработке или сборке. Номенклатура изделий различных отраслей промышленности включает тысячи типоразмеров: от механически прочных приборов сравнительно простой конфигурации до хрупких или нежестких изделий чрезвычайно сложной формы. Характерными особенностями значительной группы заготовок и изделий приборостроения являются: весьма малые размеры и масса, непостоянство геометрической формы из-за наличия гибких контактных выводов, слабо выраженная асимметрия каких-либо параметров, высокая чувствительность к механическим воздействиям. Первая особенность определяет то обстоятельство, что для микроминиатюрных заготовок массой m ^ 1 г методы, основанные на гравитационном перемещении, неприемлемы, так кан сила тяжести в этом случае соизмерима с силой сцепления заготовок со стенками транспортного лотка, что вызывается малейшими загрязнениями или его Электр изаццейТ' Необходимость ориенти- ровайия заготовок с неявно выражен- щлми (скрытыми) лризнаками предъявляет высокие требования к разре-

шающей способности систем распознавания положения объекта. В частности, у определенной группы заготовок размеры ключа ориентирования находятся в пределах 10—50 мкм. Последняя особенность связана с низкими прочностными характеристиками заготовок, которые обусловлены применением хрупких материалов (стекла, керамики, слюды, пресс-порошков), наличием тонкостенных (до 50 мкм и менее) элементов и тонкослойных (до долей микрометра) покрытий из драгоценных металлов и сплавов. Эта особенность главным образом определяет выбор для значительной группы миниатюрных заготовок и изделий бесконтактных методов манипулирования.

По методу силового воздействия на заготовки системы автоматического манипулирования (САМ)' можно разделить на механические, пневматические, магнитные, электрические, комбинированные. Во всех перечисленных системах осуществляется комбинированное силовое воздействие на заготовки, однако тип системы можно определять по преобладающему силовому воздействию при перемещении, ориентировании, совмещении и фиксации заготовок. В механических системах реализуются методы контактного манипулирования, основанные на передаче заготовке силового воздействия от рабочего органа или другой заготовки путем непосредственного давления или соударения. Работа пневматических систем манипулирования основана на контактном методе давления струи сжатого воздуха на заготовку, однако в отличие от механических они позволяют практически исключить повреждения малопрочных и нежестких заготовок с особо чистыми поверхностями. Кроме того, специальные пневматические системы обладают высокой чувствительностью, обеспечивая распознавание положения заготовок в позиции контроля с размерами ключа ориентирования до 10 мкм. Пневматические системы целесообразно применять для манипулирования группой заготовок, характеризующихся сравнительно небольшой плотностью материала, развитыми опорными поверхностями или значительной поверхностью обтекания с определенными зна

чениями специальных коэффициентов Oi>0,01 и а2>0,1. Коэффициенты Qi = Fc/m и а2 = Fn!m определяют соответственно лобовое сопротивление заготовки при обтекании ее потоком воздуха и силу вязкого трения; Рс, Fn — соответственно площадь миде- лева сечения и поверхность обтекания; т — масса заготовки. В пневматических системах на заготовку дополнительно действует аэродинамическая сила струи

Рд = Кд» 0, /с 4> Ф), или силы вязкого трения и лобового сопротивления потоку

Pv = f (Pq > и, L*, F^j Pn = = 7 № C„ u, Fe), которые являются функциями обобщенных координат заготовки q и струи 0, линейной 4 и угловой ф скоростей заготовки, характеристик потока p-J, и и заготовки Jc, L*, Fn> FCl где Jc •— осевой момент инерции заготовки; L* — соотношение основных размеров заготовки; Сх — коэффициент сопротивления при обтекании заготовки потоком воздуха; р$ — коэффициент кинематической вязкости воздуха; и — скорость струи воздуха. •

Для манипулирования легко деформируемыми миниатюрными заготовками предпочтительными оказываются бесконтактные методы, при которых к заготовке прикладываются силы и моменты сил, возникающие в процессе взаимодействия ее с полем.

Для бесконтактного силового воздействия на заготовки могут использоваться магнитные (стационарные или переменные) и электрические поля. В случае однородного поля моменты электрических Л4Э или магнитных УИМ сил равны:

МЭ = [РЭ2?О]; Мм = [РмВ0].

В неоднородном поле на твердое тело дополнительно будет действовать сила, связанная с градиентом напряженности поля,

fM = 7

где Рэ, Рм — соответственно электрический дипольный и магнитный /моменты тела; Е01 Во — напряженность и магнитная индукция соответственно

внешнего электрического и магнитного полей; у - - дифференциальный оператор; W электромагнитная энергия твердого тела (электрическая энергия W^ — -M^P^E^ магнитная энергия 1ГМ = —-1/2РмВ0). Магнитные системы применяют для манипулирования заготовками из ферромагнитных и немагнитных токопроводящих материалов. В первом случае в системах создают постоянное или низкочастотное (не более 50 Гц) переменное поле, во втором — высокочастотное (до нескольких кГц), с помощью которого возбуждают в заготовке собственное магнитное ноле, взаимодействующее с внешним. Для определенной группы миниатюрных заготовок магнитное поле может обеспечить весьма эффективные технические решения при автоматизации самых различных процессов, например: ориентированного накопления и групповой выборки заготовок из накопителя; активного группового ориентирования заготовок с незначительной асимметрией параметров; управления скоростью и угловыми колебаниями при перемещении их в различных технологических средах с различным пространственным ориентированием, под любым углом к горизонту.

Системы, в которых электрическое поле используется для бесконтактного силового воздействия на заготовки, могут осуществлять их перемещение, ориентирование, поштучную выдачу из потока. При соответствующем выборе характеристик системы можно манипулировать заготовками как из диэлектриков, так и из токопроводящих материалов. Электрическое поле успешно применяют в промышленности для окраски изделий, интенсификации процесса сепарации зерна, ориентирования ворса при изготовлении искусственного меха. Системы с использованием магнитного или электрического поля целесообразно применять для манипулирования заготовки с р >• 1 или 8 < 1 и низкими значениями коэффициентов о^ и о2 (где р, в — соответственно относительная магнитная и диэлектрическая проницаемость).

Для методов бесконтактного манипулирования характерна возможность

одновременного силового воздействия на группу заготовок, что позволяет резко поднять производительность труда на ряде операций. Рассмотрим примеры бесконтактного манипулирования заготовками. В автоматической установке обработки хрупких полупроводниковых пластин с тщательно отполированными поверхностями используются конвейер на воздушной подушке и манипулятор с бесконтактным струйным захватом.

В этом случае пластины 1 (рис. 27) из кассеты 2 этажерочного типа выгружаются на струйный пневмоконвейер 3 и транспортируются на воздушной подушке в зону действия первого струйного захвата 4 манипулятора 5, который переносит их на технологическую установку 6 карусельного типа. После обработки пластина попадает в зону действия второго струйного захвата 7, который переносит ее на струйный пневмоконвейер 8, загружающий пластину в кассету 9. Кассеты 2, 9 совершают шаговое движение (на выгрузке — вниз, а на загрузке — вверх). Благодаря наличию зазора между пластиной и торцом струйного захвата манипулятор 5 может совершать лишь качательное движение с периодическим включением и выключением сжатого воздуха. Конструкция и расчет бесконтактного струйного захвата приведены в работе [18]. Эффект Бернулли, лежащий в основе работы струйного захвата манипулятора, используют и в устройствах автоматической сортировки плоских заготовок сложной формы со слабо выраженной асимметрией геометрических параметров.

Пусть пластины 3 с односторонней глухой полостью 4 (рис. 28) поштучно транспортируются на наклонной стенке V-образного лотка 2, в котором размещено сопло 1. При движении заготовки полостью к соплу воздушная струя за счет реактивного действия опрокидывает ее на противоположную стенку транспортного лотка (штриховой контур). При движении заготовки гладкой плоскостью к соплу она испытывает подсасывающее действие струи благодаря эжекции радиального воздушного потока, проге-

Рис. 27. Струйная система бесконтактного манипулированияРис. 27. Струйная система бесконтактного манипулированияхрупкими заготовкамихрупкими заготовкамикающего в узкой щели между торцом сопла и поверхностью заготовки. Заготовка прижимается к стенке лотка и преходит, не опрокидываясь. Описанная струйная система без каких- либо изменений может быть применена для автоматической сортировки

Рис. 27. Струйная система бесконтактного манипулирования

Рис. 27. Струйная система бесконтактного манипулирования

хрупкими заготовками

хрупкими заготовками

Рис. 28. Схема сортировки плоских заготовок с использованием эффекта Бернулли

заготовок с односторонним вырезом на кромке или с различной степенью шероховатости ее плоскостей. Расчет основных параметров струйной системы сортировки дан в работе [181.

Устройство сортировки транзисторов 2 с односторонней ферромагнитной пластиной 3 (рис. 29, а) представляет собой виброконвейер с линейным подводящим лотком /, в воне разветвления которого с обеих сторон установлены постоянные магниты 4 одноименными полосами напротив друг друга. Предварительное ориентирование транзисторов производится путем западания выводов в прорезь транспортного лотка. Транзисторы с различной ориентацией по пластине 3 непрерывным потоком поступают по лотку / к сортирующим магнитам 4, где они разделяются на два потока. Транзисторы 2 отклоняются от прямолинейного движения вследствие притяжения ферромагнитной пластины 3

Рис. 29. Магнитные системы сортировки заготовокРис. 29. Магнитные системы сортировки заготовок

Рис. 29. Магнитные системы сортировки заготовок

Рис. 29. Магнитные системы сортировки заготовок

поля; х, %' — составляющие магнитной восприимчивости соответственно от гистерезиса и вихревых токов; / — плотность тока; о — круговая частота электромагнитного поля.

При достаточно высоких значениях ф магнитная проницаемость р может быть уменьшена до значения р,0 (магнитной проницаемости вакуума). При этом как ферромагнитное, так и немагнитное токопроводящее тело ведет себя в магнитном поле как диамагнитное, т. е. выталкивается из зоны более сильного поля. Сортировка заготовок указанного класса в переменном магнитном поле осуществляется в диапазоне частот 0,5—200 кГц. В частности, в диапазоне 50—80 кГц мощность генератора должна быть порядка 100 Вт. С-образный магнит изготовляют из кольцевого ферритового сердечника. Длина межполюсного пространства составляет около 3 мм.

Комбинированная магнитно-пневматическая система бесконтактного ориентирования плоских заготовок 1 (рис. 30) состоит из транспортного лотка 2, сопл 3—5 для подачи сжатого воздуха

Л-ЛЛ-ЛРис. 30. Магнитно-пневматическая система бесконтактного ориентирования плоских заготовок сложной формыРис. 30. Магнитно-пневматическая система бесконтактного ориентирования плоских заготовок сложной формы

Л-Л

Л-Л

Рис. 30. Магнитно-пневматическая система бесконтактного ориентирования плоских заготовок сложной формы

Рис. 30. Магнитно-пневматическая система бесконтактного ориентирования плоских заготовок сложной формы

к тому или иному магниту и принудительно вводятся в соответствующий отводной лоток 5.

Сортировка транзисторов с односторонним токопроводящим немагнитным слоем осуществляется в магнитном поле высокой частоты, создаваемом в межполюсном зазоре С-образного магнита 2 (рис. 29, б). При движении детали 1 через переменное магнитное поле благодаря смещению слоя с более высокой электрической проводимостью относительно максимума поля возникает электродинамическая сила FM, действующая в ту или иную сторону в зависимости от исходного положения детали. Механизм возникновения сил Гм основан на взаимодействии внешнего поля с индуцированным (наведенным) полем, создаваемым самим телом. Для удлиненных токопроводящих деталей мгновенное значение момента силы FM

М (FM) = ИВа/2р0 sin 2а (х - -/хЭе2/"'.

где V — объем детали; а — угол между осью детали и направлением

и электромагнитов 5. Заготовка подается в позицию ориентирования по плоскости, где она удерживается над соплами с помощью магнитного поля, причем сопло 4, создающее вертикальную воздушную струю, оказывается под полостью заготовки со смещением относительно ее центра масс. Если заготовка в позицию ориентирования приходит полостью вниз (положение /), то при выключении электромагнитов 6 она под действием вертикальной струи поднимается вверх, причем вследствие смещения сопла 4 один край заготовки оказывается выше и струей из сопла 3 прижимается к боковой стенке лотка 2. Одновременно противоположный край заготовки попадает под действие воздушной струи из сопла 5, благодаря чему она поворачивается в вертикальной плоскости на угол л рад. В случае размещения заготовки над ориентирующими соплами полостью вверх (положение //) вертикальная струя взаимодействует с гладкой поверхностью и при снятии магнитного поля вследствие эжекции не обеспечивает подъема заготовки на высоту, необходимую для ее поворота. Поэтому заготовка поступает далее на сборку с первоначальной ориентацией. В первом случае вертикальная струя создает силу Рд = = pSu2 (1 + COS 0), во втором Рд = = pSu2 sin у, где р — плотность воздуха; S — поперечное сечение струи; и — скорость струи; 0 — угол между боковой стенкой заготовки и направ-

2

Рис. 31. Магнитный накопитель для стержневых заготовок

лениен отраженного потока; у — угол между осью струи и поверхностью взаимодействия. В описываемой системе 0 = 0, а у = л/2, поэтому давление струи в полость заготовки примерно в 2 раза больше давления ее в гладкую стенку, т. е. Рд « 2РД,

Индукция магнитного поля (Во, ^й) должна быть такой, чтобы усилие Рм, с которым поле фиксирует заготовку над соплами, было больше давления Рд вертикальной струи на заготовку. Методика расчета величин Рп, Рм, Во Вд в зависимости от силы тяжести заготовки G дана в работе [18].

Соответствующая магнитная система позволяет накапливать в ориентированном положении от десятков до сотен заготовок при вертикальном и горизонтальном размещении их в поле магнитного накопителя (МН). Большим преимуществом МН является отсутствие контактов (и, следовательно, натиров) размещаемых заготовок между собой благодаря их взаимному отталкиванию в магнитном поле вследствие одинаковой намагниченности концов. Например, МН с горизонтальным роторным захватом 2 для поштучной выдачи стержневых заготовок 1 (рис. 31) содержит открытый сверху прямоугольный бункер 7, вдоль боковых стенок которого расположены катушки 3 электромагнита с С-образным магнитопроводом. Вертикальные пластины 4 магнитопровода выполнены подвижными у противоположного захвату 2 конца. Вращающийся кулачок 5 периодически раздвигает концы пластин 4» создавая градиент напряженности поля, направленный в сторону захвата. Благодаря этому заготовки, взвешенные в магнитном поле, перемещаются в зону захвата в моменты, когда пластины 4 непараллельны, а поле неоднородно в горизонтальной плоскости. Для увеличения коэффициента заполнения гнезда роторного захвата снабжены вставками из постоянных магнитов. Пульсирующее магнитное поле, противодействующее слипанию заготовок в зоне загрузки в МН, создается магнитом 6. Магнитномеханическое устройство для накопления и поштучной выдачи плоских сцепляющихся заготовок 5 (рис. 32)

Рис. 32. Магнитно-механическое устройство для накопления и поштучной выдачи сцепляющихся заготовокРис. 32. Магнитно-механическое устройство для накопления и поштучной выдачи сцепляющихся заготовоксостоит из вращающейся чаши 4 тарельчатого типа и горизонтального МН. Чаша 4 с заготовками вращается над аналогичной неподвижной чашей 5, с обратной стороны которой по спирали Архимеда прикреплены постоянные магниты 2 определенной полярности. Благодаря спиральной магнитной дорожке каждая заготовка при вращении чаши проходит кратчайший путь по радиусу от центра к периферии чаши. Центральный электромагнит /, питаемый пульсирующим током, облегчает расцепление и отделение заготовок от общей массы и выход их на радиальную траекторию. На выходе чаши заготовка развора

Рис. 32. Магнитно-механическое устройство для накопления и поштучной выдачи сцепляющихся заготовок

Рис. 32. Магнитно-механическое устройство для накопления и поштучной выдачи сцепляющихся заготовок

чивается на угол л/2 под действием более сильного магнитного поля накопителя и падает в его лоток 6, закрепленный на линейном вибротранспортере 10. МН состоит из двух длинных ориентирующих катушек 7 и двух круглых катушек 8 для отсечки заготовки от общего потока. В лотке МН заготовки ориентируются длинной стороной вдоль поля и всплывают над поверхностью ферромагнитной подложки 11 благодаря наличию магнитной подушки. Взвешивание заготовок объясняется одноименной намагниченностью подложки и заготовки. Круглые магниты 8 включаются по команде разгружающего манипулятора. При

включении магнитов 8, поле которых направлено навстречу основному полю, происходит отсечка крайней заготовки от общего потока вследствие локального ослабления поля в воне этих магнитов. Сориентированные заготовки попадают в приемное гнездо 9. Применение различных модификаций сложного магнитного поля, образованного наложением переменного или пульсирующего поля на постоянное, позволяет осуществлять бесконтактное управление движением заготовок, в частности направленное перемещение их в заданную зону с регулированием

параметров движения на трассе. В подобных системах можно плавно регулировать скорость поступательного перемещения ориентированных заготовок и амплитуду их угловых колебаний, обеспечивая режимы транспортирования с ускорением, с равномерной скоростью, включая реверсирование движения. Наличие угловых колебаний заготовок позволяет интенсифицировать технологические процессы обработки миниатюрных ферромагнитных заготовок с тонкослойным покрытием в различных средах. Схемы и расчет таких систем приведены в работе [181.

Ю

ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЗАГРУЗКИ

АВТОМАТИЗАЦИЯ

ЗАГРУЗКИ СТАНКОВ

Система автоматической загрузки (САЗ) станков-автоматов — это комплекс загрузочно-разгрузочных устройств, являющихся целевыми механизмами данных автоматов и существенно влияющих на их конструкцию и компоновку.

Конструкция и принцип работы САЗ станков определяются типом заготовок, видом обработки и рабочим пространством автомата (автоматической линии), на который устанавливается загрузочное устройство.

В зависимости от расположения запаса изделий в емкости загрузочные устройства (ЗУ) разделяют на магазинные, штабельные и бункерные. Однако в связи с интенсивным развитием автономно управляемых ЗУ получил распространение кассетный способ хранения запаса заготовок или доставка их в зону захвата питателем с помощью тактового стола или автоматизированного накопителя.

Выбор схемы САЗ в большой степени зависит от конструкции станков.

Анализ различных структурных схем вагрузки и разгрузки (рис. 1) применительно к технологическим схемам обработки и компоновкам станков показывает, что они по быстродействию и возможностям достижения совмещенного времени работы не одинаковы.

Схема магазинной вагрузки одношпиндельного автомата (рис. 1, а). Обработка на автомате чередуется с загрузкой и разгрузкой изделий. Время цикла Гц равно сумме отрезков времени на загрузку, обработку и разгрузку. Оно выражается тремя условными единицами (Тц = 3), по единице на каждую операцию.

Схема автомата, у которого совмещено время вагрузки и разгрузки с временем обработки (рис. 1, б). С этой

целью в станке предусмотрена специальная позиция для загрузки и разгрузки. После обработки позиции меняются местами путем поворота их вокруг оси на определенный угол, в нашем примерена 180°. Таким образом, сокращается время цикла на одну единицу, т. е. Гц = 2.

Схема, в которой загрузка, разгрузка и транспортирование совмещены (рис. 1, в). Причем все операции производятся в одном направлении без возвратных движений механизмов. Эта схема также позволяет сократить время цикла до двух единиц: Гц = 2. Время цикла можно значительно сократить, если загрузку, обработку и разгрузку проводить в процессе транспортирования. Этого можно достичь несколькими способами.

Схема одношпиндельного роторного станка, шпиндель которого вместе с инструментом совершает непрерывное планетарное движение вокруг центра (рис. 1, г). Во время этого движения проводятся последовательно загрузка, обработка и разгрузка. Загрузка и разгрузка происходят в некоторой зоне с помощью вращающихся (роторных) устройств. Номинальная производительность QT такого станка зави

сит от величины использования части

оборота на загрузку и разгрузку, а следовательно QT = у- ( 1 — ), где К —- фонд времени ^ч, смена и т. д.); Гр — время обработки изделия.

Если время на загрузку, обработку и разгрузку будет одинаковым, то

цикловое время выразится тремя единицами, как и в первом случае. Если же взять несколько шпинделей, например три, чтобы каждый из них проводил последовательно и попеременно загрузку, обработку и разгрузку (рис. 1,д), то время на указанные операции будет полностью совмещено

Рис. 1. Структурные схемы и циклограммы загрузки станков:

I — загрузка; II — обработка; /// — разгрузка; IV — транспортирование

с транспортированием и номинальная производительность станка

Qt-4- (u — R),

1 р

где и — число работающих шпинделей; R — число шпинделей, занятых на загрузке и разгрузке в зоне дуги в каждый данный момент.

Если работа шпинделей на загрузке и разгрузке занимает часть дуги окружности, некратную общему числу шпинделей, то номинальная производительность станка

QT =зво^)-

Таким образом, номинальная производительность станка зависит от

величины дуги, на которой проводятся вспомогательные операции. В этой схеме станка совмещение времени достигается благодаря увеличению числа шпинделей, между которыми последовательно распределяются установленные функции.

Полное совмещение времени загрузки, обработки, разгрузки и транспортирования достигается в станках, когда обработка проводится непрерывно в процессе транспортирования изделия (рис. 1, а). Номинальная производительность таких станков зависит от времени обработки или допустимой скорости перемещения изделий:

QtК ГТр» Qt = ^Д >

где о — скорость перемещения изделий; I — длина изделия»

При одинаковых условиях работы число деталей, изготовленных на одном шпинделе в единицу времени, на станках, работающих по схемам а, 8, 6 (рис. 1), составляет 0,33 условных единиц, а по схемам б, в — 0,5 единицы. Станки, работающие по схеме в, обеспечивают наибольшую производительность, равную одной условной единице.

Таким образом, производительность станков во многом зависит от времени, затрачиваемого на загрузку, разгрузку и транспортирование. Поэтому устройства для выполнения этих вспомогательных операций в станке должны быть максимально быстроходными или действие их должно совмещаться с обработкой изделий.

Повышение производительности достигается также увеличением числа шпинделей. Чем больше шпинделей занято обработкой и чем меньше шпинделей занято загрузкой и разгрузкой, тем производительность станка выше (см. рис. 1, з, д).

Изложенное справедливо для токарных многошпиндельных автоматов с периодически поворачивающимся барабаном. В этих станках используют одну позицию для загрузки и разгрузки. Допускается в ряде случаев наличие двух позиций: одной для загрузки, другой для разгрузки.

Большое .число разнообразных технологических процессов и применяемого оборудования, различные по форме и размерам обрабатываемые детали, специфичные требования к зонам загрузки-разгрузки, обработки и обслуживания станков определяют сложность решения загрузочных и транспортных устройств. Оптимальную конструкцию загрузочного устройства выбирают с учетом обеспечения, в первую очередь, выполнения операции загрузки-разгрузки в минимальное время.

На рис. 2 показаны различные устройства загрузки-разгрузки изделий типа валов на круглошлифовальном автомате, применяемом в поточных и автоматических линиях. На рис. 2, а загрузка станка заготовками осуществляется по лотку /, затем автооператором 2 они подаются на линию центров. Центром задней бабки заготовка

перемещается в патрон передней бабки 4 и зажимается. Подается шлифовальный круг и начинается обработка. После обработки изделие попадает в лоток 3 и отводится по конвейеру 5.

Согласно рис. 2, б загрузка станка осуществляется с помощью подводящего лотка L Загрузчик 6 подает заготовку в патрон передней бабки 5 и поджимает ее задней бабкой 2. Подается шлифовальный круг и начинается обработка. Обработанное изделие по лотку 8 попадает на отводящий конвейер 4»

Согласно схеме загрузки-выгрузки автомата с помощью автооператора портального типа (рис. 2, в) заготовки подаются конвейером /, с помощью которого они после обработки перемещаются на следующее технологическое оборудование.

Двурукий автооператор 2 перемещается по порталу, одной рукой берет заготовку, другой укладывает обработанное изделие, возвращается в зону обработки и ожидает окончания обработки. Одной рукой он снимает обработанное изделие, затем другой устанавливает заготовку. Приведенная схема является наиболее совершенной, так как транспортные движения к конвейеру 1 и обратно совершаются во время обработки. Зажим заготовки и шлифование аналогичны описанному выше.

Выбор САЗ зависит от принятого технологического оборудования.

Загрузочные устройства для много- шпиндельных патронных автоматов устанавливают непосредственно перед рабочей воной станка. Загрузка и разгрузка многошпиндельных автоматов осуществляется при вращающихся и неподвижных шпинделях, для чего предусмотрен специальный механизм, отключающий их вращение. В тех случаях, когда требуется загрузить деталь в определенном угловом положении относительно шпинделя, автоматы оснащаются специальным устройством, обеспечивающим точное по- вицирование шпинделя при его остановке.

Типовые загрузочные устройства состоят из подводящих и отводящих лотков или конвейеров, одно- или двухвахватных манипуляторов и меха-

362

Применение систем автоматической вагрувки

низмов для отсекания ваготовок. Во избежание простоя автомата вследствие длительной работы манипулятора время цикла Гц работы питателя не должно превышать операционное время Гопер обработки: Гц < ТОпер*

Существует несколько типовых схем использования манипуляторов в многошпиндельных автомата® (рис. 3).

Загрузочное устройство (рис. 3, о) состоит из двухзахватного манипулятора 8, подводящего 2 и отводящего 4 регулируемых лотков и отсекателя 7. С помощью отсекателя осуществляется поштучное отделение ваготовок из общего потока. Манипулятор 8 при перемещении вдоль оси поворота захватывает заготовку ив загрузочной позиции лотка 2 и одновременно готовую деталь ив патрона станка. После отвода и поворота манипулятора заготовки загружаются в патрон автомата, а обработанные детали укладываются в отводящий лоток 4. После этого манипулятор занимает исходное положение.

Загрузочное устройство, применяемое на восьмишпиндельных автоматах, настроенных на обработку одновременно двух одинаковых деталей, показано на рис. 3, б. Из восьми шпинделей автомата два являются загрузочными, а шесть — рабочими, три настраивают на обработку одной детали, а три — другой. Шпиндельный барабан автомата поворачивается на угол, соответствующий угловому положению двух шпинделей. Из общего потока заготовок с помощью управляемого отсекателя 5 отделяются две заготовки, которые при своем перемещении (с помощью собачки б) рассредоточиваются так, что расстояние между первой и второй заготовкой соответствует расположению захватов 7. Во время загрузки захват забирает одновременно в подводящем лотке две заготовки, переносит их в станок и устанавливает в патроны двух шпинделей. При разгрузке манипулятор захватывает обработанные детали и отводит их в отводящий лоток 4.

Рис. 2. Загрузочные устройства для изделий типа вала

Рис. 3. Схемы загрузочных устройств

для многошпиндельных автоматов

Загрузочное устройство (рис. 3, в) состоит из однозахватного манипулятора 8, подводящего 2 и отводящего 4 лотков и механизма отсекания / детали. Цикл работы питателя следующий. Манипулятор захватывает обработанную деталь в патроне станка и передает ее в отводящий лоток 4. Затем, поворачиваясь к загрузочной позиции лотка 2, забирает заготовку, отделенную от общего лотка отсекателем, и подает ее в патрон станка. Конструкция этого питателя проще, чем двух захватного, но время цикла работы его в 2 раза больше.

Загрузочное устройство (рис. 3, г) аналогично устройству, показанному на рис. 3, в, но здесь вместо подводящего лотка использован конвейер 11

с поворотным устройством 9. Имеющееся в автомате устройство останова шпинделя дает возможность в определенном положении загружать заготовки любой формы. Передачи заготовки с конвейера 11 в станок манипулятором 12 и отвод обработанной детали в отводящий лоток 10 аналогичны схеме на рис. 3, в.

Загрузочное устройство, применяемое для полной обработки одной детали с двух сторон, показан на рис. 3, д. Оно состоит из двух подводящих лотков (один для заготовок, другой для деталей, обработанных с одной стороны), отводящего лотка 16 для деталей, обработанных не полностью (полуфабрикат), отводящего лотка 17 для обработанных деталей, двухвах-

ватного манипулятора и механизма кантования 18 с поворотным лотком 18 и механизма отсекания 14.

При разгрузке станка манипулятор 15 поворачивается к отводящим лоткам 16 и 17 и составляет в одном лотке 17 обработанную деталь, в другом лотке 16 полуфабрикат. Готовая деталь по лотку 17 сходит со станка, а полуфабрикат направляется в поворотный лоток 18. При повороте лотка вокруг своей горизонтальной оси полуфабрикат попадает во второй подводящий лоток, но уже перевернутый другой стороной. Манипулятор поворачивается в следующее положение и захватывает заготовку с верхнего лотка и полуфабрикат со второго лотка, после чего поворачивается к барабану станка и устанавливает заготовку в патрон одного шпинделя и полуфабрикат в патрон другого шпинделя для окончательной обработки.

Фирма Буллард (США) для выпускаемых ею вертикальных патронных токарных многошпиндельных полуавтоматов также предусматривает автоматическую загрузочно-разгрузочную и транспортную систему «Трансматик». Система позволяет использовать полуавтоматы каждый в отдельности и попарно, когда изделие обрабатывается последовательно с двух сторон. В последнем случае осуществляется не только загрузка и разгрузка каждого станка, но и передача изделий с одного станка на другой. В соответствии с этим в конструкции станков предусмотрено все для надежной работы их в автоматическом режиме: привалочные плоскости, сход и удаление стружки, очистка установочных баз, ориентирование изделий в патронах с автоматическими зажимом и разжимом и др.

Система «Трансматик» (рис. 3, в) состоит из двух станков / и 7, подводящего конвейера 8, загрузочного 2 и разгрузочного 5 манипуляторов, межоперационного конвейера 8, кантователя 4 и отводящего конвейера 6. На станках обрабатываются изделия массой 16 кг и более, поэтому время загрузки занимает около 14 с, что по отношению к циклу обработки составляет 7—10%. Во время работы загрузочный манипулятор берет заго

товку с подводящего конвейера, а разгрузочный — обработанное изделие из патрона станка 1, затем они поднимают и поворачивают их. Далее загрузочный манипулятор ставит заготовку в патрон станка, а разгрузочный — изделие на межоперационный конвейер, по которому транспортируется и загрузочной позиции манипулятора станка 7, где кантователь переориентирует заготовки, и осуществляются те же манипуляции по загрузке и разгрузке, что и на станке 1. Причем обработанные изделия с другой стороны кладутся разгрузочным манипулятором на отводящий конвейер.

Магазинные загрузочные устройства для пруткового материала применяют в отрезных станках — при резке прутка на мерные заготовки, в прутковых токарных автоматах — для загрузки прутка в шпиндель станка, в бесцентрово-шлифовальных автоматах — при шлифовании прутков.

Независимо от типа станочного оборудования магазинные прутковые загрузочные устройства обладают общими конструктивными решениями с одинаковыми функциональными элементами, к которым относятся: стеллаж-магазин для хранения запаса прутков, расположенных ориентированно в один ряд или штабелем; механизм для поштучного отделения прутков из общей массы прутков и механизм подачи прутка в рабочую зону станка.

Магазинное прутковое устройство для загрузки прутков 10 (рис. 4) в отрезной автомат 11 состоит из регулируемого стеллажа 9Э механизма поштучной выдачи прутков 6, роликового конвейера 5, механизма подачи 1 прутка в рабочую зону станка и командоаппарата, обеспечивающего настройку автомата на резку прутков разной длины.

Угол наклона стеллажа можно регулировать в пределах 5—25° в зависимости от профиля прутков. Для круглого сечения угол выбирают равным 5—7°, для прямоугольного сечения этот угол выбирают максимальным. - Механизм подачи прутка в рабочую вону станка для резки на заготовки определенной длины включает само- центрирующие тиски, смонтированные

Рис. 4. Схема магазинного устройства для загрузки прутков

на подвижной каретке, приводимой в движение от гидроцилиндра. Скорость передвижения каретки составляет 1 м/с при точности позиционирования ±0,1 мм. Длину отрезаемого прутка настраивают с помощью упоров командоаппаратов 2. Полный цикл подачи прутка продолжается до достижения конца прутка, и затем он автоматически выключается. Счет отрезанных заготовок осуществляется электрическим счетчиком, установленным на пульте управления 8.

Тиски рассчитаны на подачу прутков круглого (диаметром 80 мм), квадратного (70X70 мм) и прямоугольного (100x50 мм) профиля. Механизм 6 поштуччой выдачи прутков представляет собой набор дисков, смонтированных на общем валу, поворачивающемся на угол 90° с помощью привода 7 с мальтийским крестом. По образующей дисков установлены четыре приемных гнезда, расположенных под углом 90° друг к другу. Рабочий цикл автомата состоит из следующих последовательных операций. Прутки 10 под действием силы тяжести перемещаются к зоне отбора. После того как пруток войдет в гнездо поворотного диска, конечный выключатель дает команду на поворот ди

сков. Отделенный пруток переносится на роликовый конвейер 5, который транспортирует пруток к механизму подачи 1 до упора с конечным выключателем 2ПВ. Крайние положения хода каретки фиксируются конечными выключателями 4ПВ и 5ПВ. Команду на загрузку нового прутка выдает конечный выключатель ЗПВ в тот момент, когда конец предыдущего прутка разомкнет его контакты. Для установления длины прутка в магазине предусмотрена линейка 4 с оптической кареткой 5.

Фирма Хагену к (ФРГ), используя принцип работы САЗ прутковых автоматов, создала загрузочные устройства для токарных автоматов, бесцентровых шлифовальных станков, полировочных автоматов, прессов, сверлильных и фрезерно-отрезных станков и индукционных печей. Длина заготовок от 200 до 1725 мм, диаметр — от 10 до 50 мм.

Загрузка автоматов осуществляется через шпиндель (рис. 5). По окончании процесса обработки изделие может быть сброшено через рабочую зону автомата (рис. 5, а) или через загрузочный магазин оно отводится назад и выдается упорядоченным образом (рис. 5, б).

Загрузочные устройства состоят из лотка 3 с запасом заготовок 4, устройства подачи 2, распределительного вала 5 и кулачкового барабана L Чтобы изделие по окончании обработки можно было отвести назад (рис. 5, б), ее необрабатываемый конец зажимается во вращающуюся втулку устройства подачи или (в случае обработки без вращения) в зажимную втулку, прочно соединенную с механизмом подачи.

При подаче заготовок только в одном направлении (выброс обработанных деталей через станок) зажимные втулки не требуются (на бесцентровых шлифовальных станках или при обработке коротких заготовок на токарных автоматах).

Продвижение заготовок вперед осуществляется посредством цепной передачи, приводимой в движение электромотором. При этом скорость подачи может быть плавно уменьшена до положения «стоп» посредством фрикционного многодискового тормоза, соединенного с регулируемой электрической муфтой.

Движение загрузочно-разгрузочного механизма подачи так же, как и выброс изделия и закрепление зажимной втулкой заготовки, осуществляется с помощью кулачков управления, которые находятся на распределительном

валу. Цепная передача и распределительный вал работают синхронно.

Загрузочные (манипуляторные) уст* ройства портального типа нашли широкое применение в автоматических линиях с поперечным расположением станков. В схеме агрегатного построения портальных загрузочных устройств (рис. 6) использованы следующие функциональные элементы: гидравлический агрегат 1 (насосная станция); электрошкаф 2, содержащий электрооборудование, необходимое для работы загрузочного устройства с различными циклами; стойки 8 портала (высотой около 2000 мм); портал 4 прямоугольного профиля; манипулятор 5, имеющий обработанные плоскости для крепления загрузочного и разгрузочного узлов под различными углами; узел загрузки 6 (разгрузки) — механическая рука, состоящий из гидроцилиндра со стандартными ходами поршня 250, 400, 500, 600 мм, имеющий предохранительный механизм для удержания детали в захвате (в случае падения давления в гидросистеме), а также механизм, фиксирующий поршень в верхнем положении; узел зажима 7 (захват), обеспечивающий зажим деталей в широком диапазоне.

Загрузочное устройство может иметь стандартное А исполнение, когда двух-

Рис. 5. Загрузочный магазин «Хагенук»

захватный манипулятор расположен симметрично порталу, или исполнение Б с консольно вынесенным манипулятором.

Транспортно-загрузочные устройства. Используют в автоматических линиях с поперечным расположением станков со сквозной трассой транспортного потока, когда загрузочные устройства отсутствуют, а их функции выполняют транспортные устройства.

Транспортно-загрузочная система автоматической линии для фрезерноцентровальной и токарной обработки валов с цилиндрическими, коническими и фасонными ступенями представлена на рис. 7. Межстаночное перемещение заготовок осуществляется с помощью транспортных штанг 7. При передаче заготовок от загрузочного механизма 8 к фрезерно-центровальному / и далее к токарным полуавтоматам 2 транспортные штанги осуществляют продольное и вертикальное возвратно-поступательные движения.

Продольное перемещение штанг (вперед-назад) производится от качающего гидроцилиндра 3, установленного на разгрузочном магазине 9, вертикальное (вверх-вниз) --- с помощью подъемников 5 от гидроцилиндра 4, установленного на подславке и соединенного с приводной штангой 6, состоящей из отдельных секций. Переналадка линии при смене с одного вида обрабатываемого вала на другой выполняется регулировочной настройкой конвейера, а также наладкой каждого станка линии.

Транспортно-загрузочная система автоматической линии для токарной двусторонней обработки фланцевой детали показана на рис. 8. Станки соединены между собой самотечными лотками. Загрузочное устройство 2 представляет собой двух захватный поворотный манипулятор, один захват которого загрузочный, другой — разгрузочный. Заготовки устанавливают в приемный лоток /, являющийся

13 П/р И. А. Клусова13 П/р И. А. КлусоваРис. 7. Транспортно-загрузочная система для валовРис. 7. Транспортно-загрузочная система для валов

13 П/р И. А. Клусова

13 П/р И. А. Клусова

Рис. 7. Транспортно-загрузочная система для валов

Рис. 7. Транспортно-загрузочная система для валов

начальным накопителем. Из исходного положения загрузочное устройство 2 поворачивается так, что разгрузочный захват устанавливается напротив патрона станка и забирает обработанную деталь. Затем манипулятор поворачивается на угол 120° и подводит к патрону загрузочный захват с заготовкой. После установки заготовки манипулятор приходит в исходное положение. В этот момент загрузочный захват берет заготовку в при- ’5 емкой позиции лотка, а разгру- 5 зочный захват оставляет обра- £ ботанную деталь в подъемнике ^ отводящего лотка 3. После g этого цикл работы манипуля- « тора повторяется; обработан- g ная деталь поднимается и на- ” правляется в следующий ло- ^. ток, где она при помощи ме- к ханизма кантования 4 поворачи- g вается на 180°.

Для отделения заготовки от s общего потока в лотках пре- н дусмотрен механизм отсекания, 8 состоящий из двух управляе- ° мых упоров 5 и 6. С помощью * упора 5 происходит удержива- у ние потока деталей, а упор 6 8 производит поштучную выдачу ^ заготовок у позиции загрузки Й станка. На втором станке ? циклы загрузки аналогичны 8 первому станку с той лишь а разницей, что разгрузочный за- § хват 7 манипулятора направля- 8 ет обработанную деталь н eno- о. средственно в отводящий ло- н ток 8.

об Оригинальное решение за- . грузочно-разгрузочной и тран- s спортной системы применено °* фирмой ЭМАГ (ФРГ) в токарных станках с центральным приводом (рис. 9), на которых обрабатываются различные детали типа шпинделей одновременно с двух сторон.

Станок снабжен с одной стороны подводящим конвейером /, на котором находится запас заготовок. С другой стороны имеется конвейер 2 для отвода

Рис. 9. Транспортно-загрузочная система фирмы ЭМАГ (ФРГ) обработанных деталей. Над станком смонтирована портальная балка 3, на которой установлены манипуляторы 4 — загрузочный и разгрузочный.

Во время работы загрузочный манипулятор берет заготовку с подводящего конвейера и подает ее в шпиндель станка 5. После обработки левый манипулятор забирает изделие из шпинделя и ставит на отводящий конвейер. Такая загрузочно-разгрузочная и транспортная система может передавать заготовки и изделия не только поперек, но и вдоль станка.

Загрузочное устройство к гидроко- пировальному станку (рис. 10) предназначено для автоматической загрузки цилиндрических заготовок.

Заготовки ориентированно штабелем загружаются в бункер 11 с ворошителем 5, качающимся на оси 10. Из бункера заготовки попадают на плошад- ку /. При движении штока гидроцилиндра 5, соединенного с подающим механизмом 6, ролик 8 перемещает ворошитель 9, что исключает сводообразование в бункере.

Толкатель 7, закрепленный на подающем механизме, сдвигает одну заготовку на отсекатель 2. Заготовка, лежащая на призме 5, подается на ось центров станка и зажимается в цанговом патроне при подаче пиноли задней бабки.

При зажатии заготовки шток гидро- линдра возвращается в исходное положение и ворошитель освобождается. Отсекатель открывает окно подачи заготовок в призму.

Лоток 4, приводимый в движение штоком гидроцилиндра 12, в момент обработки детали закрыт. После окон-

13*

чания обработки лоток опускается для приема обработанной детали, которая по нему скатывается в приемную тару. Перед обработкой следующей детали лоток поднимается и дает возможность стружке свободно падать на поддон станка. Далее цикл повторяется.

Загрузочное устройство для вертикально-протяжных автоматов (рис. И) предназначено для подачи тяжелых валов к автомату мод. МП7Б76-1М65.

Тяжелые валы, как правило, обрабатываются на станках с большим рабочим ходом и большим тяговым усилием. Зона обработки в станках с большим рабочим ходом расположена высоко от основания станка, поэтому эти станки оснащаются механизмами для подъема и спуска заготовок.

Подъемник 3 с приводом от гидро- линдра 8 поднимает заготовку из наклонного лотка 6. Следующая заготовка придерживается отсекателем 7. Ползун / при отведенном столе перемещает заготовку в призму зажимного приспособления 2. Привод ползуна 9 осуществляется от гидроцилиндра 5.

Рис. 10. Загрузочное устройство к ги« дрокопировальному станку

Этим же движением обработанная заготовка выталкивается в призмы механизма разгрузки 10. Механизм разгрузки с приводом от гидроцилиндра опускает детали вниз на наклонный лоток 6.

Заготовка обрабатывается за два прохода с поворотом на 180°. Механизм поворота 4 крепится на корпусе зажимного приспособления. Поворачивается заготовка поворотным барабаном с цанговым захватом при разжатой заготовке. Приводится механизм поворота гидроцилиядром 5 через реечную передачу.

На рис. 12 изображена схема загрузки протяжного автомата мод. МП7Б76-1-006 для одновременной обработки четырех торцов крестовины дифференциала автомобилей.

Автомат, выполненный на базе серийного вертикально-протяжного станка, оснащен шестипозиционным штыревым поворотным магазином 9 с винтовым подъемником. Магазин крепится к тумбе станка кронштейном 10. Штыри, ориентирующие стопку заготовок на одной из позиций, находятся против отверстия в плите 2.

Заготовки загружаются и выгружаются механизмом загрузки, состоящим из гидроцилиндра 8, перемещающего по направляющим 4 ползушку с захватами 3. Зажимное приспособле

ние 6 с клиновым зажимом от гидроцилиндра 5 установлено на подводном столе 7.

Работает автомат следующим образом. Винтовой подъемник 1 с приводом от электродвигателя поднимает стопку заготовок на одной позиции магазина до тех пор, пока верхняя заготовка не окажется на уровне загрузки.

При отведенном столе ползушка перемещается вместе с заготовкой вправо до упора и устанавливает последнюю в призму зажимного приспособления. Заготовка зажимается, стол подводится вперед, происходит рабочий ход, за время которого ползушка с захватами возвращается в крайнее левое положение. После окончания рабочего хода происходит отвод стола, обратный ход рабочих салазок и одновременно разжим заготовки. При следующем перемещении ползушки вправо обработанная заготовка выгружается в наклонный лоток 11. Далее цикл работы повторяется.

Крестовины малых и средних размеров, для которых не требуется дополнительная ориентация относительно торца ступицы, можно обрабатывать на протяжных автоматах мод. МП7Б75-024 с бункерной загрузкой. Эти автоматы имеют большую производительность и дают наибольший экономический эффект.

Рис, 12, Схема загрузки автомата МП7Б76-1-006

Рис. 14. Схема загрузки автомата МП677Рис. 14. Схема загрузки автомата МП677

Рис. 14. Схема загрузки автомата МП677

Рис. 14. Схема загрузки автомата МП677

Заготовки загружают в бункер 1 (рис. 13). Наклонными планками, закрепленными на пластинах элеватора 2, заготовки захватываются, поднимаются до уровня лотка загрузки 3 и соскальзывают в него. В случае неправильной ориентации заготовок или при заполнении лотка детали возвращаются в бункер по лотку сброса. Угол наклона элеватора и лотка загрузки относительно вертикальной плоскости 15°. По лотку загрузки заготовки попадают в кассету механизма поворота 4 с приводом от гидроцилиндра 5. Механизм поворота разворачивает заготовку на 75° и по наклонному лотку последняя соскальзывает на плиту кронштейна 6. При отведенном столе ползушка с захватами 7 перемещает заготовку в призму зажимного приспособления 8, а обработанную заготовку выгружает в наклонный лоток 9. Привод ползушки осуществляется от гидроцилиндра 1L Заготовка зажимается клинорычажным механизмом с гидроцилиндром 10. Для очистки протяжек от стружки зажимное приспособление оснащено поворотной щеткой.

На рис. 14 изображена схема загрузки автомата МП677 для протягивания торцов крестовин с обеспечением симметричности обрабатываемых поверхностей. Это достигается попарным протягиванием противоположных торцов крестовины при базировании по другой паре цанг. Обработка производится на двух позициях с поворотом заготовки на 90°.

Крестовины загружаются в магазин стойкой, ограниченной тремя штырями. Толкатель 2 с приводом от гидроцилиндра / выталкивает нижнюю заготовку на подготовительную позицию и поворачивает отсекатель 3; стопка заготовок опускается на величину, равную высоте одной крестовины. При перемещении толкателя в крайнее левое положение отсекается стопка крестовины, расположенная выше отсекателя, а нижняя крестовина опускается на плиту. Одновременно две обработанные крестовины на призмах механизма подачи 4 выводятся из рабочей зоны на линию передвижения заготовок. Захваты механизма передвиже

ния 5, находящиеся в крайнем левом положении, опускаются и вместе с крестовинами перемещаются вправо до упора. Крестовина с подготовительной позиции и крестовина, обработанная на первой позиции, перемещаются в призмы механизма подачи, последняя при этом звездочкой 6 от упора 7 поворачивается на 90°, а крестовина, окончательно обработанная на второй позиции, планками 8 перемещается на лоток сброса и далее в тару для обработанных заготовок. Захваты возвращаются в исходное положение.

Механизмы подачи подают заготовки в рабочую зону на опоры 9. Призмы 10 через клиноплунжерные пары с приводом от цилиндров 11 фиксируют заготовки и зажимают их. Происходит рабочий ход, разжим, возврат заготовок на линию передвижения. Далее цикл повторяется.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ЗАГРУЗКИ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ И ГПС

Использование промышленных роботов (ПР) в системе «станок-робот» На станках, где главное движение — вращение заготовки, важно установить ее без биения, соосно шпинделю. При этом точность позиционирования, обеспечиваемая современным ПР, обычно недостаточна; к тому же собственной погрешности позиционирования манипулятора сопутствует ряд трудно устранимых технологических погрешностей. Поэтому нередко создают специальные захваты, дающие возможность самоустановки изделия на станке при фиксации его по технологическим базам, например, при установке в центрах. Нередко такие захваты обеспечивают и прижим торца заготовки к поверхности патрона; для этого же используют узлы и приспособления станка.

Однако в ряде случаев поверхности базирования заготовки столь неопределенны, что ее приходится фиксировать в приспособлении-спутнике. Такой метод базирования удобен при переустановке с позиции на позицию. В этом случае ПР должен манипулировать заготовкой совместно с приспособлением-спутником либо должна

быть предусмотрена возможность замены спутника.

Дополнительные трудности возникают при межоперационном манипулировании заготовкой, дающей при обработке сливную стружку. Для их преодоления стальные заготовки обрабатывают резцами с накладными твердосплавными пластинками; используют также ступенчатую заточку на передней поверхности режущего инструмента. Чаще ПР применяют на таких операциях, где образуется легко удаляемая стружка скалывания (при обработке чугуна или бронзы).

Стабильному взаимодействию ПР с металлорежущим станком препятствует недостаточная стойкость режущего инструмента и необходимость его смены при переходе к новому виду обработки. Для выполнения замены инструмента, особенно на станках с ЧПУ, используют специализированные ПР.

Еще одна технологическая трудность при автоматизации механической обработки с помощью ПР заключается в очистке заготовок от стружки и эмульсии и в удалении заусенцев. Для очистки создано немало пневматических приспособлений, в рабочую камеру которых ПР вносит заготовку, поворачивая ее под струями сжатого воздуха. Для снятия заусенцев существует ряд приспособлений, успешно взаимодействующих с ПР.

Нередко конфигурация заготовки при переходе к следующей операции меняется столь радикально, что фиксировать ее прежним схватом не удается; то же самое наблюдается и при смене базовых поверхностей для зажима. Обычно это затруднение преолодевают применением двуруких манипуляторов или так называемых «узких* двойных захватов, которые поворачиваются к заготовке (или различным заготовкам) то одной, то другой стороной. В случае, когда набор необходимых захватов должен быть увеличен, а универсальные захваты неприменимы, используют устройства для автоматической смены захватов.

Нередко комплект захватов устанавливают в гнездах специального стеллажа. Захват ПР вводится в специальное гнездо, после чего следует команда на освобождение манипуля-

тора от захвата. Затем по программе манипулятор выходит на стыковку со следующим захватом, замок которого фиксируется на посадочной поверхности манипулятора.

Наконец, для автоматизации системы «станок—ПР» желательно, особенно при выполнении чистовых и отделочных операций, использовать приборы активного контроля. При этом установка такого прибора не всегда рациональна, так как приводит к увеличению загрузки ПР. Предпочтительнее оснастить сам станок контрольно-измерительным устройством или захват ПР датчиком для контроля размеров (существуют модели, обеспечивающие контроль линейных размеров с точностью до ±1 мкм).

Применение ПР для загрузки АЛ. На традиционных АЛ загрузка корпусных заготовок на непрерывный конвейер, стационарную позицию или приспособление-спутник выполняется оператором; эта операция связана с тяжелым физическим трудом. Для автоматизации этого процесса используют ПР, конструкция и принцип работы которых зависят от принятой системы подачи заготовок на АЛ. Компоновки загрузочных позиций АЛ и станков должны быть удобны для обслуживания их как оператором, так и ПР.

При использовании ПР на АЛ для обработки тел вращения (при этом ПР загружает заготовки из тары в рабочую зону' первого станка) в конструкции станков необходимо предусматривать автоматический зажим детали в патроне, центрах или захват конца детали поводком и фиксацию в автоматических тисках в зависимости от вида обработки. Для правильного базирования деталей типа фланцев особенно важно обеспечить автоматическое поджатие заготовки к торцу патрона. При необходимости рабочие позиции должны быть оснащены датчиками, контролирующими правильность и надежность базирования деталей; устройствами автоматического открытия и закрытия защитных экранов (щитков), ограждающих зону обработки; устройствами очистки базовых поверхностей устройств для закрепления заготовок.

Загрузочные позиции АЛ должны быть организованы таким образом, чтобы оператор работал в условиях соблюдения требований техники безопасности.

Для подачи заготовок используют поддоны, кассеты и другие виды тары, которые в заготовительном производстве заполняются заготовками обычно в ориентированном положении.

Использование ПР фирмы Фанук (Япония) в составе автоматизированных производств показало, что он может складывать детали в штабель и брать из штабеля (с поддонов) заготовки, что избавляет от необходимости применения дополнительных устройств (питателей, позиционеров). Заготовки, для возможности передачи их с помощью ПР на станок, могут быть сложены в несколько штабелей различной высоты в пределах запрограммированной высоты. Принцип работы

ПР следующий. Взяв очередную заготовку и загрузив ее в станок, ПР возвращает обработанную деталь и складирует в штабель. В данном примере заготовки уже доставляются на обработку в ориентированном положении, в других случаях ориентация выполняется ПР или специальным устройством. Например, в АЛ фирмы Кайяба (Япония) для бесцентрового шлифования деталей типа валиков с центральным отверстием сложной формы использован подвижный напольный робот, снабженный элементами адаптации.

Заготовки (рис. 15, а), расположенные рядами внакат (рис. 15, б), доставляет рабочий в тележке. Размеры заготовок: наружный диаметр 26— 35 мм, длина 425—618 мм, диаметр отверстий не регламентируется; масса каждого вала 1,1—2,6 кг. Заготовки уложены рядами осью вдоль длинной

стороны тележки; ряды заготовок могут быть неполными и неровными по высоте.

ПР 4 (рис. 15, в) по сигналу с накопителей достает из кассеты 5 с помощью электромагнитного захвата и адаптивного щупа несколько заготовок и укладывает их в накопитель загрузочного устройства 3. Вначале манипулятор ПР быстро опускается над тележкой с заготовками. Затем его движение замедляется и щуп, установленный на захватном устройстве, мягко соприкасается с верхним рядом заготовок, проходя по всей поверхности их укладки вдоль короткой стенки тележки. Это позволяет без специального программирования добиться постепенного опорожнения тележки с заготовками, несмотря на то, что число заготовок и способ их укладки в тележке точно не регламентированы.

Если при опускании манипулятора захват развивает излишнее давление, то датчик, который принимает сигнал от щупа, отключает привод манипулятора. То же происходит и в случае, когда манипулятор встречает препятствие при движении по горизонтали.

Загрузочное устройство ориентирует заготовки определенным образом и укладывает их в желоб ленточного конвейера 2, который передает их к станкам 1 для дальнейшей обработки.

Загрузочное устройство не только служит накопителем, дающим сигнал роботу, когда запас заготовок в нем иссякает, но и определяет правильность ориентации заготовок на выходе. Поскольку обычно около половины заготовок оказывается ориентировано неверно, то кантователь 6 загрузочного устройства переворачивает их перед укладкой в желоб ленточного конвейера.

Работа накопителя организована так, что подача заготовок на станок не прерывается, когда оператор заменяет тележки с заготовками. Далее, когда конвейер передает заготовку на станок, через систему управления посылается сигнал загрузочному устройству на подачу следующей заготовки. Наконец, когда в накопителе загрузочного устройства остается мало заготовок, система управления также посылает сигнал роботу на подачу партии заготовок

из тележки (около половины заготовок верхнего ряда). Если ПР не обнаруживает в тележке заготовок, он дает сигнал оператору.

Для загрузки в станок корпусных деталей сложной формы обычно используют универсальные шарнирносбалансированные манипуляторы; их устанавливают на полу (рис. 16, а) либо крепят к стене или потолку. Заготовки 1 поступают в специальном поддоне 2. Оператор с помощью манипулятора 5, имеющего кнопочное управление, перемещает заготовку на конвейер 4 АЛ. Грузоподъемность современных манипуляторов различных типов до 3 т; регулируемая скорость перемещения груза до 50 м/мин.

Шарнирно-сбалансированный манипулятор представляет собой многозвенный механизм с приводами в каждом звене. При любых расположениях звеньев в пространстве и массе удерживаемого груза (в пределах грузоподъемности) манипулятор находится в равновесии. Поэтому человек осуществляет только подачу управляющих сигналов, двигая рукоятку манипулятора, а вся работа по перемещению груза выполняется приводами звеньев манипулятора.

При сравнении шарнирно-сбалансированных манипуляторов с ручным управлением и грузоподъемных устройств типа тельферов, кран-балок, талей можно отметить ряд преимуществ манипуляторов: меньшее время загрузки-разгрузки, освобождение рук оператора для свободного позициони- пования заготовки или обработанной детали для возможности ее пространственной ориентации при установке в тару. Недостаток шарнирно-сбалансированных манипуляторов с ручным управлением — ограниченная грузоподъемность и передача груза на небольшое расстояние.

Для деталей типа валов подача заготовок на АЛ производится в кассетах (рис. 16, б). В этом случае кассету / устанавливают на тактовый столик б, откуда ПР 4 подает заготовки 5 для обработки на станок 5, а после обработки — на конвейер 2 для передачи на последующий станок. Применение ПР позволяет упростить конструкцию первого станка АЛ, так как он не

Рис. 16. ПР для загрузки АЛРис. 16. ПР для загрузки АЛ8)8)будет иметь свое загрузочно-разгрузочное устройство. Однако вследствие малой вместимости кассет их необходимо часто заменять.

Рис. 16. ПР для загрузки АЛ

Рис. 16. ПР для загрузки АЛ

8)

8)

Для увеличения запаса заготовок применяют специальную тару в виде магазина 1 (рис. 16, в), в котором заготовки 3 установлены в несколько

ярусов. Благодаря тому, что они расположены вразрядку, ПР 2 может подвести захватное устройство к каждой ячейке магазина. При отсутствии заготовки в ячейке тактильный датчик ПР дает команду на переход к следующей ячейке. Взятую из магазина заготовку ПР устанавливает в тран-

спортный спутник 4 конвейера 5.

Применение РТК* Наиболее эффективно использование ПР в сочетании со станками с ЧПУ в серийном производстве. Это обусловлено как заложенной в конструкции ПР способностью к быстрой переналадке, так и необходимостью повышения производительности труда в данном виде производства, имеющем наибольший удельный вес в промышленности.

В данном случае автоматизированные РТК могут компоноваться так, что один ПР обслуживает один станок или группу станков. Первое исполнение целесообразно применять в тех случаях, когда штучное время обработки не превышает 3—5 мин. В противном случае применяют второе исполнение. Кроме того, комплексы могут быть напольными и подвесными.

Напольную компоновку целесообразно использовать только при загрузке деталей массой до 10 кг в случаях обслуживания ПР одного станка. Такие ПР имеют небольшие габариты, не мешают оператору вести наблюдение за процессом работы, а также выполнять наладку и ремонт оборудования комплекса.

Во всех других случаях применяют подвесную компоновку комплекса.

Получили распространение комплексы с круговой и линейной- компоновочными схемами. Анализ вариантов компоновок показывает, что по размерам занимаемой площади, удобству обслуживания и наблюдения за работой оборудования линейная компоновка предпочтительнее.

Анализ линейной компоновки РТК показал, что наиболее рациональна подвесная компоновка ПР с плече- локтевой схемой руки, обеспечивающей обслуживание большой загрузочной зоны. По этой компоновке выполнены ПР, входящие в состав автоматизированных участков механической обработки типа АСВР, разработанные в ЭНИМСе.

РТК типа АСВР представляет собой автоматизированную систему, включающую в себя программируемое технологическое оборудование, ПР, вспомогательные транспортно-накопительные устройства, а также устройства обеспечения безопасной работы ПР.

Автоматизированные комплексы применяют для размерной обработки широкой номенклатуры машиностроительных деталей типа валов, запускаемых в производство небольшими партиями.

Рассмотрим автоматизированный технологический комплекс мод. АСВР-01, который предназначен для токарной обработки валов средних размеров диаметром 50—140 мм и длиной до 1400 мм, массой до 160 кг в условиях серийного и мелкосерийного производства. Производительность комплекса — до 50 000 дет/год. Суммарная потребляемая мощность участка 125 кВт, его габаритные размеры 18 000X6 000X38 000 мм.

На РТК обрабатываются наружные и внутренние торцовые поверхности валов со ступенчатым и криволинейным профилем различной сложности в один или несколько проходов, а также нарезаются крепежные резьбы.

Комплекс (рис. 17) включает фрезерно-центровальный станок мод. МР-179, два токарных полуавтомата мод. 1Б732ФЗ, ПР мод. УМ160Ф281.01, комплекс вспомогательного оборудо-. вания и систему обеспечения безопасной работы комплекса.

Станки /, 3 устанавливаются вдоль монорельса робота 2 между его опорными колоннами. Непосредственно перед станками находятся промежуточные позиции 5. Тара с подставками 4 расположена напротив опорных колонн ПР. Комплекс оснащен защитным устройством 6.

Промышленный робот мод. УМ160Ф2.81.01 выполняет установку— снятие деталей в рабочую зону станков, их межстаночное транспортирование, а также ряд вспомогательных операций (измерение, контроль и др.).

Робот комплектуется широкодиапазонными быстросменными захватными устройствами для деталей типа тел вращения. Захватные устройства оснащаются встроенными датчиками контроля правильности базирования детали на станке, а также датчиком определения положения деталей, находящихся в позициях транспортной системы.

вид Aвид AРис. 17. Общий вид автоматизированного РТК мод. АСВР-01Рис. 17. Общий вид автоматизированного РТК мод. АСВР-01

вид A

вид A

Рис. 17. Общий вид автоматизированного РТК мод. АСВР-01

Рис. 17. Общий вид автоматизированного РТК мод. АСВР-01

Технические данные ПР

Грузоподъемность, кг. .160

Число рук 1

Число единиц обслуживаемого технологического оборудования . . . .1—4

Число захватов . . . .1 (2)

Число степеней подвижности (без учета захвата) 4 Максимальный ход (каретки), мм 16 500

Угол поворота («плечо») 90° Угол поворота («локоть») 90° Привод манипулятора Гидравлический

Тип привода перемещений Шаговый

электро-двигательс гидроуси-лителем

Точность позиционирования, мм ±1,5

Нормальное давление в гидросистеме, Па . . .630

Время смены захватов, мин 1

Наибольший диаметр транспортируемых заготовок, мм 400

Наибольшая длина транспортируемых заготовок, мм 1700

Масса манипулятора, кг6500

Габаритные размеры, мм18 000X

Х3 640ХXI 500

В электросхеме ПР предусмотрено устройство светозащиты, обеспечивающее безопасную эксплуатацию обслуживаемого ПР оборудования.

Робот оснащен датчиками внешней информации и обеспечивает выполнение широкого круга операций, включая поиск деталей в накопителе, измерение диаметра и длины заготовки, отбраковку заготовок, имеющих недопустимые отклонения размеров, загрузку- разгрузку станков, межстаночное транспортирование деталей, их перебазирование, промежуточное складирование и укладку деталей в выходные позиции участка.

Управление всей электроавтоматикой комплекса осуществляется системой ЧПУ ПР как координирующей

системой управления при групповом обслуживании станков.

Вспомогательные операции по управлению системами ЧПУ станков, например перемотка перфоленты в исходное положение, пуск системы в работу, которые ранее должен был выполнять оператор, осуществляются автоматически по командам от системы управления ПР.

Комплекс оснащен комплектом вспомогательного оборудования: тарой с подставками, промежуточной позицией, датчиками положения.

Тара сварной конструкции предназначена для установки и хранения деталей у станков. Тара выполнена в виде направляющих, к которым крепятся планки с рядами призматических пазов.

Нахождение очередных заготовок или пустых позиций для укладки готовых деталей осуществляется по сигналам датчика, установленного на захватном устройстве.

С целью удовлетворения требований техники безопасности обслуживающего персонала ПР оснащен защитным устройством, обеспечивающим аварийный останов при соприкосновении с внешними объектами в процессе его перемещения.

Робот оснащен развитой информационной системой и соответствующими каналами связи с устройством ЧПУ, позволяющими исключить возможность одновременного нахождения человека и ПР в одной определенным образом заданной зоне рабочего пространства.

Подобная система должна формировать командный сигнал на аварийный останов ПР в опасной для человека зоне рабочего пространства. Для этого необходимо обеспечить регистрацию пространственного положения ПР и местонахождение обслуживающего персонала в рабочей зоне ПР.

Положение ПР регистрируется бесконтактными выключателями БВК-201-24 (12 шт.), расположенными на монорельсе.

Местоположение обслуживающего персонала в рабочей зоне ПР может быть определено различными способами, в соответствии с требованиями и условиями работы РТК. Для этих

Рис. 18. Схема устройства светозащиты

целей могут быть использованы конечные выключатели, расположенные на трапиках и срабатывающие под действием массы человека, светолокационные системы устройства ограждения и т. д.

Путем анализа информации с местонахождения ПР и обслуживающего персонала должен вырабатываться командный сигнал на аварийный останов движения ПР в зоне, опасной для человека.

В состав устройства светозащиты (рис. 18) входят стойки светоизлуча- теля 1 и светоприемников 4, применяемых попарно, а также блок логических преобразователей 5.

Назначение стоек излучателей и

фотоприемников состоит в регистрации момента появления человека в соответствующей зоне рабочего пространства ПР — загорается светофор 2. Светофор выключается нажатием оператором на кнопку 3.

Блок логических преобразователей (БЛП) осуществляет логическое преобразование сигналов фотоприемников и сигналов, характеризующих местонахождение ПР в соответствии с конкретной схемой РТК, и вырабатывает соответствующие командные сигналы аварийного останова движения ПР и сброса этой команды. Информация о местонахождении ПР поступает на БЛП с бесконтактных микровыключателей.

Конструктивно БЛП выполнен в виде навесного блока с разъемами для подключения стоек светоизлучателей и фотоприемников, бесконтактных микровыключателей, входным разъемом питания, поступающим из шкафа электроавтоматики, и выходным командным разъемом, связывающим БЛП с системой ЧПУ.

Устройство светозащиты работает следующим образом. При входе человека в какую-либо зону рабочего пространства происходит пересечение светового луча, включаются все лампочки-светофоры стоек, ограничивающих эту зону. Если ПР находится в рабочей зоне либо входиз в нее, что регистрируется соответствующими бесконтактными выключателями, то формируется команда на аварийное торможение и выключение движения ПР, которая поступает с БЛП в устройство ЧПУ, прекращая движение ПР. При необходимости может быть вновь дано разрушение на отработку прерванной программы ПР нажатием человеком на одну из кнопок «Сброс», находящихся на стойках, ограничивающих запрещенную зону работы ПР.

Комплекс (см. рис. 17) оснащен специальными устройствами, обеспечивающими безаварийность его работы.

К этим устройствам относят: «контактные усы», расположенные на руке ПР и предохраняющие его от поломки в процессе загрузки станков;

фотоимпульсные датчики приводов ПР, предохраняющие его от перегрузок;

тактильные датчики захвата робота, контролирующие правильность установки детали в станок.

Использование свойств адаптации к изменяющимся условиям внешней среды значительно повышает надежность работы участка. Так, захват либо установка деталей в тары-накопители осуществляется в адаптивном режиме с использованием электромеханического тактильного датчика.

Алгоритм работы. Применение гибкой системы управления оборудованием позволяет начинать работу в последовательности, зависящей от комплекса исходного состояния.

Программа работы состоит из не

скольких подпрограмм (ожидания вызовов, загрузки и разгрузки станков), которые могут быть реализованы в любой последовательности.

Подпрограмма ожидания вызывается после обслуживания каждого из станков комплекса. На основании информации, поступающей с датчиков основного (станков) и вспомогательного (ложементов и тары) технологического оборудования с учетом выбранного приоритета, она обеспечивает вызов соответствующих подпрограмм обслуживания станков (разгрузки-загрузки).

Подпрограмма загрузки станка обеспечивает последовательную реализацию следующих действий: перемещение ПР над ложементом станка; захват детали из ложемента либо промежуточной тары; перемещение руки ПР в зону обработки; движение детали в патрон; поджим детали задним центром; зажим детали кулачками патрона; вывод руки ПР из зоны обработки.

После выполнения подпрограммы загрузки автоматически закрываются защитные экраны станков и подается команда на начало обработки детали на станке.

В случае отсутствия деталей в ложементе или в промежуточной таре блокируется переход к подпрограмме загрузки данного станка.

Подпрограмма разгрузки станка обеспечивает последовательную реализацию следующих действий: перемещение ПР в рабочую зону станка; перемещение руки ПР в зону обработки; захват обработанной детали; разжим кулачков патрона и отвод заднего центра; вывод руки ПР с деталью из рабочей зоны станка.

После выполнения этих операций в зависимости от состояния оборудования комплекса ПР может выполнять следующие действия: загрузить следующий по техпроцессу станок; уложить детали в ложемент следующего по техпроцессу станка, если он свободен; уложить детали в промежуточную тару-накопитель.

По окончании подпрограммы разгрузки осуществляется переход к подпрограмме ожидания вызовов.

Робот перемещается в зону магазина- накопителя, рука опускается на уро-

Рис. 19. Подпрограмма ожидания

вень осей заготовок, лежащих в ложементах тары. Далее каретка робота начинает перемещаться в продольном направлении, при этом рука робота с захватом, оснащенным электромеханическим тактильным датчиком, начинает поиск заготовок. Тактильный датчик выполнен в виде штыря, на конце которого располагается коромысло с датчиком положения, позволяющее зафиксировать ось заготовок. При соприкосновении с заготовкой тактильный датчик начинает перемещаться вверх до тех пор, пока датчик положения не подаст сигнал в систему ЧПУ робота о том, что «захват» находится на оси заготовки. Далее каретка перемещается на величину, равную расстоянию между центрами захвата и информационным штырем, в результате чего захват руки ПР находится

над деталью. После этого происходит захват заготовки и дальнейшее ее транспортирование. Деталь устанавливается аналогично.

При загрузке фрезерно-центровального станка с помощью измерительных электрических датчиков измеряется длина заготовки. Если заготовка не выходит за пределы допусков по припуску и геометрии, система ПУ робота анализирует ее истинное положение в данный момент с программируемым и автоматически корректирует его, перемещая каретку робота в ту или иную сторону. В результате рука ПР вносит заготовку в зажимное приспособление станка, где она зажимается симметрично относительно режущего инструмента, что позволяет предотвратить его поломку при осевом смещении заготовки в исходной таре, а также

предотвратить выход из строя токарных станков.

Программа работы ПР должна состоять из следующих подпрограмм: ожидания; загрузки станка; разгрузки станка; загрузки ложементов и тар; разгрузки ложементов.

Подпрограмма ожидания обеспечивает восприятие роботом вызовов на обслуживание станков с требуемым приоритетом. Последний устанавливается исходя из требований техпроцесса. В общем случае приоритет должен определяться машинным временем данного станка.

На рис. 19 дан пример подпрограммы ожидания, которая может быть принята за основу.

Отличия реальных программ от описанной связаны в основном с особенностями загрузки, разгрузки и управления конкретными станками.

Для проверки работы участка под нагрузкой осуществляется отработка всего цикла работы автоматизированного участка при покадровой и автоматической отработке программы ПР.

При покадровом режиме контролируется правильность составления управляющей программы (УП).

Перед автоматической работой участка полностью загружается входная тара участка. Цикл заканчивается полной обработкой всех деталей на участке.

Основным требованием при построении ГПС и РТК является создание широкоуниверсальных, переналаживаемых загрузочно-накопительных устройств (ЗНУ) для хранения заготовок и подачи их в зону захвата ПР. К ЗНУ в составе ГПС и РТК предъявляется ряд требований по гибкости: а именно конструкции ЗНУ должны отвечать условию многономенклатуркости обрабатываемых деталей; ЗНУ могут быть включены в общий материальный поток транспортно-складской системы автоматизированного комплекса или участка; должны иметь емкость, достаточную как для работы ГПС в автономном режиме, так и с подключением его в автоматизированную транспортноскладскую систему комплекса. В целях максимальной полноты информационного потока в ГПС ЗНУ должны иметь локальные системы управления, вхо

дящие в общую иерархическую систему управления участком.

Анализ существующих ЗНУ для металлорежущих станков токарной группы в составе ГПС и РТК показывает, что традиционные устройства не отвечают вышеуказанным требованиям и предназначены для узкого диапазона типоразмеров деталей, разработаны для каждого конкретного станка и несут в себе элементы механизации, но не автоматизации производства. В целях повышения гибкости производства, уменьшения номенклатуры вновь разрабатываемых устройств, снижения трудоемкости проектирования и изготовления ГПС и РТК применяют модульные загрузочно-накопительные устройства (МЗНУ). В основу МЗНУ положен агрегатно-модульный принцип построения, при котором каждый из модулей выполняет определенные технологические функции, полный набор которых сводится к операции подачи заготовки в зону захватного устройства ПР.

Функцию подачи заготовок на исходную точку перед началом их транспортирования в зону станка может возложить на себя как МЗНУ, переместив очередную заготовку под захватное устройство ПР, так и сам робот, выполнив по программе движение выбора заготовки. Связь между зонами станка и МЗНУ состоит в том, чтобы обеспечить такую взаимную ориентацию их баз, которая бы позволила максимально сократить необходимое число степеней подвижности робота.

Существующие методы сетевой оптимизации позволяют автоматизировать процесс проектирования и выбора компоновок ГПС и РТК. Такой подход позволяет решать задачи трех типов: известны рабочая зона станка и применяемый робот. В этом случае решение является однозначным и задача состоит в выборе предлагаемой компоновки МЗНУ;

известна рабочая зона станка, существует компоновка МЗНУ. Задача подобна первой и состоит в определении конструкции (типа) применяемого робота;

известна лишь рабочая зона станка. В этом случае необходимо решать задачу оптимизации структуры ком-

Рис. 20. Модульно-агрегатная система для загрузочно-накопительных устройств

плекса.

Задача выбора оптимальных компоновок ГПС, МЗНУ и робота заметно упрощаются, если имеется банк данных модулей, т. е. если разработано достаточное число модулей и исполнительных механизмов МЗНУ и ПР. Задача состоит в том, чтобы создать модульно-агрегатную систему для загрузочно-накопительных устройств.

На рис. 20 представлены варианты компоновок МЗНУ. Первый из них (рис. 20, а) представляет собой тактовый стол с возможностью продольного и вертикального позиционных перемещений. Второй вариант (рис. 20, б) представляет МЗНУ для ГПС и РТУ, состоящий из станков с вертикальным расположением шпинделя (сверлильные, вертикально-фрезерные, расточные станки с ЧПУ) и промышленных роботов напольного типа.

Все модули загрузочных устройств по функциональному назначению можно классифицировать на следующие группы: модули / основных движений

(рис. 20, а, б); переходные модули 2; модули 3 базирования заготовок; вспомогательные модули 4; базовые модули 5. Перечисленные модули относятся к механической системе. Кроме них, существуют модули гидро- и пневмоаппаратуры, электроаппаратуры и системы управления.

Модульно-агрегатированные системы ПР и МЗНУ позволяют решать задачи создания новых компоновок ПР и МЗНУ, входящих в состав ГПС.

АВТОМАТИЗАЦИЯ

ЗАГРУЗКИ РОТОРНЫХ И РОТОРНО-КОНВЕЙЕРНЫХ ЛИНИЙ

Особенностью автоматических роторных и роторно-конвейерных линий (АРЛ и АРКЛ) по сравнению с другими типами технологических машин является обработка ПО в процессе их непрерывного транспортирования со-

вместно с обрабатывающим инструментом по замкнутым траекториям.

В АРЛ инструменты, скомпонованные в автономные инструментальные блоки (рис. 21), размещены на рабочих позициях по окружности вращающегося технологического ротора и получают необходимые технологические движения от привода посредством исполнительных органов, установленных на тех же рабочих позициях ротора.

В АРКЛ инструменты размещены в гнездах бесконечнозамкнутого, непрерывно движущегося цепного конвейера (рис. 22), огибающего обслуживающие роторы, на рабочих позициях которых установлены только исполнительные органы с приводом технологического движения. И только на участках огибания роторов транспортно-инструментальным конвейером инструменты сопрягаются с соответствующими исполнительными органами ротора и получают необходимые технологические движения.

В металлообработке АРЛ и АРКЛ преимущественно используют для переработки штучных ПО и (пока ограниченно) для переработки непрерывного материала (проволоки, прутков).

Для передачи штучных ПО в инструментальные блоки технологического ротора АРЛ используют специальные транспортные роторы (см. рис. 21), представляющие собой диски с размещенными по их окружности захватными органами, принимающими ПО. Транспортные роторы вращаются синхронно с технологическими роторами от общего привода АРЛ.

При необходимости транспортные роторы могут выполнять и дополнительные функции: изменение высоты русла потока ПО, их ориентации, шагового расстояния между ПО в потоке и др. Например, изменение высоты русла потока ПО в транспортном роторе АРЛ (рис. 23) достигается за счет установки захватных органов 2 на направляющих штангах 3 с возможностью вертикального перемещения. Вертикальные перемещения захватным органам сообщаются в процессе вращения ротора от неподвижного цилиндрического пазового кулачка 5.

На рис. 24 показана компоновка стационарной САЗ с транспортным

Рис. 21. Технологический ротор АРЛ с транспортными роторами:

/, 3 — барабаны; 2, 4 — исполнительные органы технологического ротора; 5, 8 — механические кулачковые приводы исполнительных органов; 6 — вал ротора; 7 —• инструментальный блок; 9, 10 — транспортные роторы

ротором АРЛ, осуществляющим переориентацию ПО после приема из шиберного питателя 1 САЗ. Для переориентации ПО захватные органы 6 транспортного ротора установлены в диске с возможностью осевого поворота и снабжены зубчатыми венцами в хвостовой части. Зубчатые венцы захватных органов зацеплены с зубчатыми рейками, получающими возврат-

Рис. 22. Обслуживающие роторы АРКЛ с транспортно-инструментальным конвейером:

/, 2, 7 — обслуживающие роторы; 3,5 — исполнительные органы роторов; 4 — транспортно-инструментальный конвейер с инструментальными блоками; 6, 8 — инструменты

но-поступательное движение от исполнительных органов ротора. Для контроля положения ПО в захватных органах транспортного ротора может устанавливаться путевой датчик 5, который в случае поступления из САЗ неправильно ориентированного ПО подает сигнал в соответствующие устройства АР Л.

В стационарных САЗ АР Л и АРКЛ используют известные конструкции БЗУ и ОУ, применяемые для загрузки ПО и в другие типы ТМ. Аналогичны и конструкции лотков-накопителей, механизмов поштучной выдачи, питателей.

Для загрузки в транспортные роторы АР Л ПО формы тел вращения широко применяют шиберные питатели, одна из типовых конструкций которого показана на рис. 25. Подобный питатель используют для подачи ПО в захватный орган 5 в горизонтальном положении. Питатель состоит из корпуса 2, закрепленного с помощью кронштейна 7 на станине линии. Как правило, шибер 1 получает перемеще

ние (холостой ход) через толкатель 6 и стержень 10 от кулачка 12, установленного непосредственно на оси транспортного ротора АРЛ. Рабочий ход шибера осуществляется с помощью пружин 11. Величина хода шибера регулируется гайками 9. Прокладка 8 амортизирует удары толкателя о корпус питателя. ПО подаются к питателю из лотка 3 и удерживаются на позиции шибера подпружиненной собачкой 4.

Использование шиберного механизма для одновременной отрезки и загрузки ПО в транспортный ротор АРЛ (рис. 26) позволяет перерабатывать на АРЛ и непрерывный материал (проволоку, прутки). Подача непрерывного материала в механизм отрезки осуществляется, например, роликовой подачей 4 через направляющую втулку 5, являющуюся одновременно и отрезной матрицей, до регулируемого упора 8. Шибер 6, выполняющий одновременно и функцию отрезного ножа, поступательным движением вперед отрезает штучный ПО от непрерывного материала и подает его в

Рис. 23. Транспортный ротор с изменением высоты русла потока ПО:

/ — пружина; 2 — захватный орган; 3 — штанга; 4 — ролик; 5 — цилиндрический пазовый кулачок; 6 — зубчатое колесо; 7 — вал; 8 — инструментальный блок технологического ротора

захватный орган транспортного ротора АР Л.

Область применения стационарных САЗ для загрузки ПО в АР Л и АКР Л ограничена динамическими условиями передачи ПО из стационарного питателя в движущиеся транспортное устройство линии (транспортный ротор или конвейер). В общем случае длительность технологического цикла передачи ПО состоит из трех интервалов:

Тп= G+ ^+^3,

где ^ = V^g — время передачи ПО из лотка-накопителя стационарной САЗ на позицию выдачи шиберного питателя; g — ускорение свободного паде-

,■■ Г 4sp

ния; /2 = I/ ~—"время передачи

у /шах

ПО из питателя в захватный орган ротора (рис. 27); sp — путь передачи ПО, м; sp max = /шах— максимально допустимое ускорение передачи ПО, м/с2; /8 — время, в течение которого шибер питателя совершает холостой ход. Принимая для интервала холо-

Рис. 24. Компоновка стационарной САЗ с транспортным ротором АР Л, осуществляющим переориентацию ПО:

1 — шиберный питатель; 2 — стационарное БЗУ; 3 — лоток-накопитель; 4 — транспортный ротор; 5 — датчик ориентированных ПО; б — захватный орган; 7 — ползун; 8 —- вал; 9 — стакан; 10 — цилиндрический пазовый кулачок

сто го хода шибера закон синусоидального ускорения, при котором /3 =

6,3sp /шах6,3sp /шахДЛЯ /шах < 2g получимДЛЯ /шах < 2g получимокончательноокончательно

6,3sp /шах

6,3sp /шах

ДЛЯ /шах < 2g получим

ДЛЯ /шах < 2g получим

окончательно

окончательно

Таким образом, максимальная производительность Л max стационарной САЗ в конечном итоге ойределяется размерами ПО и для различных ПО может быть равна:

/, мм

d, мм

Тп mln > с

П max» шт/мин

40

10

0,193

312

40

15

0,217

277

Рис. 25. Шиберный питатель для подачи цилиндрических ПО в транспортный ротор АР Л

Если учесть, что в АР Л шаг между рабочими позициями h в несколько раз превышает участок пути Sn, на котором происходит передача ПО, и составляет 80—150 мм, то максимальная возможная производительность АР Л из условия передачи ПО будет еще меньше.

Увеличить производительность стационарных САЗ для автоматической загрузки ПО в АР Л и АРКЛ позволяет использование фрикционных дисковых питателей, осуществляющих передачу ПО непосредственно в пазы дискового транспортного ротора (рис. 28). В такой конструкции питателя плоские ПО 7, поступающие из лотка-накопителя 8, захватываются фрикционным диском 9 питателя, подаются к диску 4 транспортного ротора и под действием подпружинен

ной собачки 6 заходят в пазы 2 транспортного ротора. При дальнейшем вращении ротора ПО захватывается выступами 5 его диска, удерживаются охватом 3 и совмещаются с гнездами транспортного цепного конвейера 1 и передаются в него. Попутное движение фрикционного диска питателя и диска транспортного ротора на участке передачи ПО позволяет осуществлять загрузку АРКЛ из стационарных САЗ с производительностью более 300 шт/мин.

Обеспечить загрузку ПО в АР Л и АРКЛ на высоких транспортных скоростях вращения роторов позволяет и применение кассетных роторных САЗ (рис. 29), на рабочих позициях которых размещаются кассеты 4 с предварительно ориентированными ПО и шиберные питатели 2 для передачи

Рис. 26. Механизм отрезки и загрузки штучных ПО из непрерывного материала:

/ — приемный транспортный ротор штучных ПО; 2 — захватный орган ротора; 3 — исходный непрерывный материал проволока); 4 — роликовая подача; 5 -— направляющая втулка и отрезная матрица; 6 — отрезной нож и подающий шибер; 7 — механизм отрезки и загрузки ПО; 8 — регулируемый упор

ПО с рабочих позиций роторной САЗ в инструментальные блоки технологического ротора при совместном синхронном вращении кассетной роторной САЗ и технологического ротора. Однако автоматическая замена кассет, осуществляемая из неподвижных лотков 7, 8 может производиться на малых скоростях вращения роторов или при периодическом (револьверном) вращении роторов АР Л, что в

Рис. 27. К анализу условий передачи ПО шиберным питателем в движущийся захватный орган транспортного ротора:

1 — ПО; 2 — лоток-накопитель; 3 — шибер питателя; 4 — транспортный ротор

конечном счете снижает действительную производительность АР Л и АРКЛ.

Рис. 28. Фрикционный дисковый питатель с дисковым пазовым транспортным ротором для загрузки плоских ПО в АРКЛРис. 28. Фрикционный дисковый питатель с дисковым пазовым транспортным ротором для загрузки плоских ПО в АРКЛПоэтому для обеспечения загрузки ПО в АР Л и АРКЛ с производительностями от 500 до 1000 и более штук в минуту широко используют роторные САЗ (см. гл. 8). Роторные САЗ благодаря многопозиционности имеют значительно бдлыпую производительность по сравнению со стационарным САЗ и, кроме того, обеспечивают передачу ПО в рабочие позиции роторов АР Л при высоких скоростях вращения вследствие сопряжения рабочих позиций САЗ с захватными органами транспортного ротора на участке <р, достаточном для передачи ПО из роторной САЗ в транспортный ротор с минимальным ускорением

Рис. 28. Фрикционный дисковый питатель с дисковым пазовым транспортным ротором для загрузки плоских ПО в АРКЛ

Рис. 28. Фрикционный дисковый питатель с дисковым пазовым транспортным ротором для загрузки плоских ПО в АРКЛ

Рис. 29. Кассетная роторная САЗ для загрузки в АР Л предварительно ориентированных ПО:

/ — пазовый кулачок; 2 — шиберный питатель; 3 — механизм поштучной выдачи; 4 — кассета с ориентированными ПО; 5 — транспортный ротор; б — технологический ротор; 7 — лоток для приема пустых кассет; 8 — лоток-накопитель для полных кассет

(рис. 30, а). Для этого захватным органам транспортного ротора обеспечивается возможность радиального перемещения. Еще более благоприятные условия для передачи создаются в АРКЛ, где в качестве транспортного устройства линии используется цепной конвейер, огибающий роторную САЗ. В этом случае передача ПО из рабочих позиций роторной САЗ происходит на еще большем участке при совместном движении рабочей позиции

Рис. 30. К анализу условий передачи ПО роторной САЗ:

а — в транспортный ротор АРЛ: / —• роторная САЗ; 2 — транспортный ротор; 3 —* захватный орган; 4 — ПО; б — в транспортный цепной конвейер АРКЛ: 1 — роторная САЗ; 2 — транспортный цепной конвейер; 3 — ПО

Рис. 31. Схемы автоматической загрузки ПО в многономенклатурные АРКЛ с использованием комплексов однономенклатурных САЗ:

а — однороторной компоновки: / — транспортный конвейер; 2—5 — роторные САЗ;

б — двухроторной компоновки: 1—4 — роторные БЗУ; 5—8 — роторные ОУ; 9 —* транспортный конвейер

роторной САЗ и гнезда транспортного конвейера (рис. 30, б).

Роторные САЗ позволяют эффективно решать задачу автоматической загрузки ПО нескольких различных номенклатур в многономенклатурные АРКЛ высокой производительности (рис. 31). Транспортный конвейер в этом случае последовательно огибает ряд однономенклатурных роторных САЗ, выдающих в гнезда конвейера соответствующие номенклатуры ПО. Шаг рабочих позиций роторный САЗ и шаг гнезд транспортного конвейера кратны между собой, причем наименьшее общее кратное (НОК) равно числу номенклатур ПО, одновременно обрабатываемых в АРКЛ. Длина участков конвейера между рабочими позициями соседних роторных САЗ, выраженная в числах шагов гнезд конвейера, должна быть кратна числу меньшему или большему числа подаваемых номенклатур ПО на единицу.

Для загрузки ПО в многономенклатурные АРКЛ могут быть использованы как однороторные САЗ (рис. 31, а), так и САЗ двухроторной компоновки (рис. 31, б). В последнем случае длина участков конвейера между рабочими позициями роторных БЗУ и ОУ для загрузки одной номенклатуры ПО, выраженная в числах шагов гнезд конвейера, должна быть кратна числу номенклатур подаваемых ПО.

При небольшом числе одновременно обрабатываемых номенклатур ПО или для малогабаритных ПО может быть использована многономенклатурная САЗ, имеющая многосекционное многономенклатурное БЗУ 1 с предбунке- ром-распределителем ПО (рис. 32).

В таком роторном БЗУ бункер 9 разделен вертикальными перегородками на ряд секций 8 с захватывающими органами 10 для соответствующих номенклатур ПО. Для обеспечения непрерывной подачи различных ПО в соответствующие секции бункера роторного БЗУ при его непрерывном вращении над бункером соосно ему

Рис. 32. Многономенклатурное роторное БЗУ с предбункером-распредели- телем

на основании 6 установлен предбун- кер-распределитель 4. Предбункер- распределитель выполнен в виде ряда кольцевых концентрических секций 5, имеющих наклонное дно 7 и сообщающихся посредством лотков 2 с соответствующими секциями бункера БЗУ. Число кольцевых секций предбункера равно числу секций бункера БЗУ. Предбункер-распределитель установлен на валу 3 роторного БЗУ и вращается вместе с ним, поэтому ПО, подаваемые из стационарных транспортных средств, беспрерывно поступают в кольцевые концентрические секции предбункера и распределяются по соответствующим секциям бункера роторного БЗУ.

Таким образом, стационарные и роторные САЗ позволяют эффективно решать разнообразные задачи автоматической загрузки АР Л и АРКЛ штучными ПО.

Автоматизация загрузки прессов штучными заготовками/В. Ф. Прейс, И. С. Бляхеров, В. В. Прейс, Н. А. Усенко. М.: Машиностроение, 1975. 280 с.

Автоматизированные комплексы механической обработки валов с использованием промышленных роботов. Методические рекомендации/В. С. Белов, В. А. Кудинов, Ю. Г. Козырев и др. М.: ВНИИТЭМР, 1985. 56 с.

Автоматические линии в машиностроении: Справочник. В 3-х т. М.: Машиностроение, 1985. Т. 3. Комплексные автоматические линии и уча- стки/Под ред. А. И. Дащенко, Г. А. Навроцкого. 1985, 480 с.

Артоболевский С. И. Технологические машины-автоматы. М.: Машиностроение, 1964. 179 с.

Артоболевский И. И., Кулешов Е. М. Основы теории подачи деталей при действии на них нескольких движущих сил//Теория машин автоматического действия. М.: Наука, 1970. С. 119—125.

Белянин П. Н. Промышленные роботы и их применение: Робототехника для машиностроения. 2-е изд., пе- рераб. и доп. М.: Машиностроение, 1983. 311 с.

Блехман И. И., Джанелидзе Г. Ю. Вибрационное перемещение. М.: Наука, 1964. 410 с.

Бобров В. П. Проектирование загрузочно-тр анспортных устройств к станкам и автоматическим линиям. М.: Машиностроение, 1964. 289 с.

Бобров В. Пм Чеканов Л. И. Транспортные и загрузочные устройства автоматических линий. М.: Машиностроение, 1980.

Быховский И. И. Основы теории вибрационной техники. М.: Машиностроение, 1969 . 363 с.

И. Гавриш А. П. Двойных Н. А. Автоматические загрузочные устройства для промышленных роботов. Киев:

Техника, 1985. 176 с.

Ганзбург Л. Б., Федотов А. И. Проектирование электромагнитных и магнитных механизмов: Справочник. Л.: Машиностроение. 1980. 364 с.

Гибкие производственные ком- плексы/Под ред. П. Н. Белянина и В. А. Лещенко. М.: Машиностроение, 1984. 384 с.

Гибкое автоматическое произ- водство/Под ред. С. А. Майорова, Г. В. Орловского, С. Н. Халкиопова. Л.: Машиностроение, 1985.

Гончаревич И. Ф., Фролов К- В* Теория вибрационной техники и технологии. М.: Наука, 1981. 319 с.

Гордон А. В., Сливинская А. Г. Электромагниты постоянного тока. М.—Л.: Госэнергоиздат, 1969. 446 с.

Гринштейн Я. Г., Вайсман Е. Г. Системы питания автоматов в приборостроении. М.: Машиностроение, 1966. 179 с.

Иванов А. А. Проектирование систем автоматического манипулирования миниатюрными изделиями. М.: Машиностроение, 1981. 271 с.

Камышный Н. И. Автоматизация загрузки станков. М.: Машиностроение, 1977. 288 с.

Клусов И. А. Технологические системы роторных машин. Машиностроение, М., 1976. 232 с.

Козырев Ю. Г. Промышленные роботы: Справочник. М.: Машиностроение, 1988. 376 с.

Кошкин Л. Н. Комплексная автоматизация производства на базе роторных линий. М.: Машиностроение. 1972. 351 с.

Кошкин Л. Н. Роторные и роторно-конвейерные линии. М.: Машиностроение, 1986. 400 с.

Лавендел Э. Э. Синтез оптимальных вибромашин. Рига: Зинатне, 1970. 251 с.

Левин В. И. Вероятностные автоматы и их применение. Рига: Зи-

натне, 1971, с. 181—199.

Малкин Д. Д. Пути повышения производительности вибропитателей// Часы и часовые механизмы. Вып. 2, 1969, с. 17—25.

Малов А. Н. Загрузочные устройства металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1972. 396 с.

Малов А. Н., Прейс В. Ф. Механизация и автоматизация штамповочных работ. М.: Машиностроение, 1955. 308 с.

Маткин Ю. Л., Камыш- ный Н. И., Клусов И. А. Вибрационные устройства загрузки штучных заготовок в технологическое оборудование. М.: НИИмаш, 1983. 32 с.

Маткин Ю. Л., Клусов И. А., Варьяш Г. М. Модульный принцип агрегатирования вибрационных загрузочных устройств. М.: ВНИИТЭМР, 1986. 44 с.

Медвидь М. В. Автоматические ориентирующие загрузочные устройства и механизмы. М.: Машиностроение, 1963. 299 с.

Научно-технические достижения в машиностроении/И. А. Клусов, Г. М. Варьяш, Ю. Л. Маткин, И. К. Мешкова. Тула: Приок. кн. изд-во, 1987. 96 с.

Норицин И. А., Власов В. И. Автоматизация и механизация технологических процессов ковки и штамповки. М.: Машиностроение, 1967. 388 с.

Плоткин Е. М., Левин Ю. Ш. Комплексная механизация на предприятиях радиопромышленности и приборостроения. М.: Машиностроение, 1968. 288 с.

Повидайло В. А. Расчет и конструирование вибрационных питателей. М.: Машгиз, 1962. 150 с.

Повидайло В. А., Щигель В. А. Конструкция и расчет вибрационных бункерных питателей с гиперболоидным торсионом//Автоматизация производственных процессов в машиностроении и приборостроении. Львов, 1972, вып. 12. С. 115—122.

Поляков В. Ам Усенко Н. А., Фомина И. В. Математическое описание процесса ориентирования деталей на виброприводах//Автоматизация технологических процессов. Тула, 1981. С. 58—65.

Прейс В. В. Технологические роторные машины: Вчера, сегодня, завтра. М.: Машиностроение, 1986.

Промышленные роботы для миниатюрных изделий/Под ред. В. Ф. Шаньгина. М.: Машиностроение, 1985. 264 с.

Проников А. С. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1978. 592 с.

Рабинович А. Н. Автоматическое ориентирование и загрузка штучных деталей. Киев: Техника, 1968. 290 с.

Рекомендации по проектированию клещевых подач с пневмоприводом для ленточного материала. Воронеж.: ЭНИКМАШ, 1978. 48 с.

Роботизированные производственные комплексы/Под ред. Ю. Г. Козырева, А. А. Кудинова. М.: Машиностроение, 1987. 272 с.

Розен Г. М., Убрятов А. А., Петин А. А. Механизация и автоматизация листовой штамповки в автомобилестроении. М.: Машиностроение, 1983. 327 с.

Современные промышленные роботы: Каталог/Под ред. Ю. Г. Козырева, Я. А. Шифрина. М.: Машиностроение, 1984. 152 с.

Усенко Н. А., Бляхеров И. С. Автоматические загрузочно-ориенти- рующие устройства. М.: Машиностроение, 1984. 112 с.

Черпаков Б. И. Загрузочные и транспортные устройства в автоматизированном производстве. М.: Высшая школа, 1977. 55 с.

Черпаков Б. И., Великович В. Б. Сокращение ручного труда при применении промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1985. 48 с.

Шапран В. 3. Автоматические питатели заверточных машин. Киев: Техника, 1969. 253 с.

Шаумян Г. А. Комплексная автоматизация производственных процессов. М.: Машиностроение, 1973.

Якубович В. И. Вибрационное перемещение при колебаниях несущей плоскости по произвольной эллиптической траектории//Механизация и автоматизация производства. 1966. № 8. С. 6—8.

Яхимович В. А. Транспортнозагрузочные и сборочные устройства и автоматы. Киев: Техника. 1976. 192 с.

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

Бункерные загрузочные устройства (БЗУ) — Захватные органы 138 — Классификация БЗУ 137—153 — Принцип работы БЗУ и функциональные действия в них 130—137 — Расчет процесса ориентирования 165—167 — барабанно-лопастные с предбунке- ром — Схема 173

— вибрационные 134, 136, 137 — см. также ВЗУ

— дисковые с крючками 132—134

— дисковые с ориентированием в захватных органах 130—134

— дисковые с хордальными крючками и предбункером — Схема 172

— с механическим приводом — Методика проектирования 163—165 — Производительность 154—163 — Расчет амортизаторов-вибраторов 173—175 — Расчет амортизаторов-вибраторов 173— 175 — Расчет и проектирование бункера 171, 172 — Расчет мощности привода 172, 173 — Расчет процесса выдачи 167 — 171 — Циклограмма 153—163 — роторных систем автоматической загрузки 269—275 — шиберные 133—136 — элеваторные 134—136

Бункерные загрузочные устройства роторные с индивидуальными захватывающими органами 297 — Конструирование основных элементов 298—305

— с возвратно-поступательно движущимися трубками — Анализ влияния состояния поверхности предметов обработки 316 — Анализ влияния степени опорожнения бункера БЗУ 316 — Анализ естественных и статических характеристик роторного БЗУ 315, 316 — Расчет производительности 313—316

— с вращающимися воронками — Расчет производительности 305—313

Вибраторы электромагнитные — Схемы 185—188

Вибрационные загрузочные устройства (ВЗУ) — Дорожка захвата 200 — Классификация и структура 176— 190 — Принцип вибротранспортирования предметов обработки (ПО) 214— 228 — Разделители потока ПО 201 — Расчет и проектирование — см. Расчет и проектирование ВЗУ — Схемы упругих систем 177—180 — Схемы электромагнитных вибраторов 185—

188 — Сумматоры потока ПО 200, 201 — Устройства выдачи ПО 201, 202 — Устройство захвата 199, 201— Чаши 193—202 — бункерные 190—193 — лотковые 210—214

— модульного построения — Вибровозбудители252—254 — Конструк

тивная схема 251 — Структура 246— 252 — Упругие системы 254, 256 Вибровозбудители 252—254

Вибротранспортирование 214—228 — Расчетная схема 216 — Структурная схема алгоритма расчета процесса 218, 219 — Структурная схема алгоритма синтеза параметров 223 — Схема возбуждения эллиптических колебаний 216 — Схема синфазного возбуждения гармонических колебаний 214 Загрузка — Тенденции и перспективы развития механизации и автоматизации 15, 16

— автоматизированная технологических машин предметами обработки непрерывного типа 10—12 — Схемы 12, 13

— автоматизированная технологических машин штучными предметами обработки 8—10 — Схемы 9

— автоматическая в современной технике 7—13

— групповая 115—122

— робототехнических комплексов и гибких автоматизированных систем — Алгоритм работы 385—388 — Использование промышленных роботов в системе станок—робот 376, 377 — Применение ПР для загрузки АЛ 377— 381 — Применение РТК 381—385 — роторных и роторно-конвейерных линий — Автоматизация 388—395 — станок — см. Загрузочные устройства

Загрузочные устройства для вертикально-протяжных автоматов 371—376 — для многошпиндельных патронных автоматов 361—365

— к гидрокопировальному станку 371 — магазинные для пруткового материала 365—368

— транспортно-загрузочные 368—371 Захваты в грейферных питателях — Виды 78

Захватывающие органы роторных БЗУ в виде вращающихся воронок 299—303

— в виде возвратно-поступательно движущихся трубок — Конструирование 298, 299

Кассетирование 115— 122 — В иброме- ханические системы 116, 117 — Си- стемы без вторичного ориентирования

— групповое 116—122

Кассеты — Виды и методы использования 122—129 — Кассетная сборка несложных узлов 124, 125 — Кассетная сборка прецизионных узлов 124, 125 — Классификация способов размещения заготовок 123, 124 — Понятие 115 — для межоперационного транспортирования и хранения заготовок в ориентированном положении 125—127 — сквозные 128, 129

— унифицированные технологические — Модульная конструкция 129 Ключи ориентации ПО 325—338

Лотки закрытые 94

— змейковые 97, 98

— с пневмоподушкой 98—108

— угловые 94, 95

Лотки-магазины 87—109

Магазин кассетный этажерочного типа 125, 126

Магазины — см.Л о тки-магазины

Манипулирование бесконтактное миниатюрными предметами 351—358 Механизм блокировки 61, 62 — кулачковый получервячный 63, 64 — мальтийский 63

— многофункциональный электромагнитный поперечного действия 246— 256 — Порядок расчета 253 — Расчетные зависимости определения конструктивных параметров 255

— передаточный байонетный 59, 60 — передаточный клиновой 60, 61 — передаточный реечно-зубчатый 61 — поштучной выдачи 109—114 — Виды 110—113

— с обгонной муфтой 65

— съема неправильно ориентированных предметов обработки 284—286 — торможения 67

— фиксации 67, 68

— фрикционный 64

— храповой 65

— шарнирно-зубчатый 64, 65

Накопители вибрационные 202—205

Операция технологическая — Структурная модель 8

Ориентаторы гравитационные 278 — поворотные 278—282

Ориентирование в механических БЗУ 344—351

Ориентирующие устройства (ОУ) — Алфавит технических решений ориен- таторов 323, 324 — Графы различимых положений 321—323 — Структура ОУ и положения предметов обработки (ПО) на вибродорожке 317— 324 — Схемы ориентирования ПО на вибродорожке 327—332 — Типы 325— 338 — Физические способы ориентирования 318 — активные 339—341

— комбинированные 343—344

— роторных систем автоматической загрузки 275—282

— пассивные 341—343

Отсекатели роторной САЗ групповые гибкие 276, 277 — комбинированные 276—278 — пружинно-рычажные 275, 276

Переориентаторы 350, 351

Переход технологический 7,8 —

Структурная модель 8

Питатели — Загрузка 62 — Источник движения 58 — Типы и структура 58— 63 — Удаление предметов обработки (ПО) — Фиксация ПО 62, 63 — грейферные 77—80 — Схема 79 — комбинированные 80, 81 — револьверные 63—68

— шиберные 68—77 — Схемы возможных компоновок 72—75

Подача листов — Устройства автоматизированной подачи 56, 57

— материала — Подготовка к подаче 17—19

— полос 54—56

— прутков 53—54

Подачи валковые 19—24 — Кинематическая схема 20 — Технические характеристики 24 — клещевые и ролико-клиновые 32 53 — Конструктивные схемы и отличительные особенности 34—44 — Поверочный расчет 49—53 — Проектировочный расчет 46—49 — Характеристики 45

Подъемники вибрационные 202 204 Предбункера-накопители (операцион-

ные) для ВЗУ 205—210 — Компоновочные схемы

Предбункер роторных БЗУ — Конструирование 304, 305, 269—275 Приводы ВЗУ — Типы 183

Расчет и проектирование вибрационных загрузочных устройств (ВЗУ) — Комбинированные упругие системы для ВЗУ с разделительным возбуждением колебаний 236—241

— Параметры типовых электромагнитов 241—243

— Производительность ВЗУ 229—231 — Расчет основных элементов чаши 231, 232

— Расчет упругих систем ВЗУ 232— 241

— Расчет электромагнитов привода ВЗУ 241—245

— Упругая система из пружинных стержневых элементов 232—236 — Формулы для вычисления моментов инерции геометрических тел 234—236 Роботы промышленные 81—86 — Технологическая классификация 83

Система автоматической загрузки двухроторная 294—297

Система автоматической загрузки роторная с вращающимися воронками 291, 292 — с качающимся дном 297 — с компоновкой ориентирующего устройства в отдельном роторе 292— 295 — со стержневыми захватывающими органами 286, 287 — с трубчатыми захватывающими органами 287—289, 291

Системыавтоматическойзагрузки

(САЗ) — Классификация 13—15 Системыавтоматическойзагрузки

(САЗ) роторные — Классификация и области применения 265—269 — Классификация функциональных связей 262

Конструкции основных функциональных устройств 269—286 — Модели структуры 260—265 — Принцип работы 289—291

Типовые компоновочные решения 286—297

Тара герметичная 127, 128

Устройства бункерные загрузочные — см. Бункерные загрузочные устройства — валковые подающие с приводом от делительного механизма — Определение необходимого крутящего момента на выходном валу делительного механизма 30, 31 — Расчет точности шага подачи для заданного режима работы 31, 32 — валково-секторные подающие 21,22, 24—30 — Кинематическая схема 21, 22 — Определение необходимого тянущего усилия ведущего валка 26, 27 — Расчет геометрических размеров звеньев исполнительных механизмов 25, 26 — Расчет точности шага подачи для заданного режима работы 27— 30 — Требования к конструкции 24, 25 — вибрационные загрузочные — см. Вибрационные загрузочные устройства — вибророторные загрузочные 256— 259 — выдающие 283—286

— накопительно-передающие 275—282 — накопительные 202—210

— наматывающие 19

— ориентирующие — см. Ориентирующие устройства

— подготовки к ориентированию 333, 338, 339

— правильно-разматывающие 17—19 — транспортно-несущие 283—286

Чаши вибрационных загрузочных устройств — Конструктивные признаки 195—198 — Конструкции 198—202 — Структурная схема элементов 194 — Технолограмма элементов 193, 194

L*н

+ 4.873 <'-».«^.)-

» = ^-( 0,388+9,746-~0’0625<=) ;

*Н X/н /

(33)

*нJ

(38)

с = 4»-Г 1,61 +

. Пооогп< 2,67л (/— 0,251н) ].

+ U,ООО COS11^J ,

(39)

3,25$н . 2,67л (< — 0,25<н) . а ту5 smх—2L- ;

(40)

3,255ц е..

ав шах —75— 1(^0

для участка V, при значении текущего времени 0,4375 /н < / < 0,8125/н:

S = SH[o,599+1,61

- 1,625 ^-°fW.1;(42)

/н J

Значение aj оценивает начало ин

тервала выдачи в циклограмме. Конеч-

автоматическая загрузка технологических машин

Справочник

Под общей редакцией заслуженного деятеля науки и техники РСФСР д-ра техн, наук И. А. Клусова

Москва

• Машиностроение* 1990

ББК 34.5-5-05я2 А22

УДК [621.86.067.2-52:621.9.06] + 621.757.002.5 + 621.979 (035)

Авторы: И. G. Бляхеров, Г. М. Варьяш, А. А. Иванов,И. А. Клусов, Г, В. Комаров, Ю. Л. Маткин, А. Ю. Махлин,В* А, Поляков, Be Be Прейс, Н. А. Усенко, Б, И, Черпаков,

Ge Шаршов

Рецензент канд. техн, наук Б, А. Усов

Автоматическая загрузка технологических машин: Справоч- А22 ник/И. С. Бляхеров, Г. М. Варьяш, А. А. Иванов и др.; Под общ. ред. И. А. Клусова. —Мд Машиностроение, 1990. —400 с.: ил.

ISBN 5-217-01111-4

Приведены сведения по автоматизации загрузки станков, прессов и сборочных машин. Даны рекомендации по выбору и расчету рациональных конструкций при решении вопросов повышения производительности машин и качества продукции. Изложены современные достижения в области разработки конструкций и компоновок средств автоматизации технологических машин. Даны сведения по автоматизации подачи прутков, проволоки, листов, полос, лент, а также штучных заготовок.

Для инженерно-технических работников машиностроительных предприятий, может быть полезна студентам втузов.

ISBN 5-217-01111-4 © И. С. Бляхеров, Г. М. Варьяш, А. А. Иванов и др., 1990

СПРАВОЧНОЕ ИЗДАНИЕ

БЛЯХЕРОВ Игорь Соломонович,

ВАРЬЯШ Георгий Михайлович, ИВАНОВ Анатолий Андреевич и др.