Узлы механических БЗУ

Бункер– механизм или емкость, в которую загружаемые заготовки помещаются навалом и из которого механизм захвата извлекает заготовки поштучно или порционно.

Наиболее распространенные формы бункеров показаны на рис. 2.38. По конструкции бункера бывают цилиндрическими, коничес-

Рис. 2.38 – Схемы бункеров

кими и ковшеобразными. Их выполняют с одной емкостью для накопления и выборки заготовок (рис. 2.38, а) и с двумя емкостями, соединяемыми одна с другой (рис. 2.38, б). В последнем случае одна емкость, предбункер 1, служит для сосредоточения основного запаса заготовок, а другая емкость, собственно бункер 2, – для выборки заготовок. Заготовки из предбункера в бункер обычно перемещаются постепенно под действием сил тяжести. Иногда предбункер выполняют отдельно, и его можно располагать вертикально.

Первая группа бункеров имеет широкое применение, но обладает рядом недостатков: интенсивное ворошение заготовок в результате воздействия движущегося захватного органа приводит к забоинам и царапинам на поверхностях заготовок; большое накопление заготовок в бункере, а, следовательно, и значительное давление верхних слоев на нижние, затрудняет подготовкузаготовок к захвату и приводит к падению производительности загрузочного устройства.

Вторая группа свободна от недостатков бункеров первой группы и может быть рекомендована для загрузочных устройств, требующих обеспечения большой емкости бункера. Однако конструктивно она сложнее.

Механизмы захвата предназначены для выборки находящихся в беспорядочном состоянии заготовок из бункеров. От конструкции захватных органов во многом зависит производительность и надежность работы бункерно-загрузочных устройств.

Захватные органы выполняют в виде крючков, прямоугольных и фигурных вырезов на диске, штырей, труб и т. п. Крючки (рис. 2.39, а) – распространенный захватный и ориентирующий орган в БЗУ. Их обычно делают круглого сечения, а захватную часть (изогнутый конец) с боковых сторон срезают. Такая формаобеспечивает проход крючков в щель, меньшей по размерам, чем диаметр приемной трубки, что предохраняет выпадение заготовок из трубки.

Рис. 2.39 – Разновидности крючковых и штыревых захватных органов

Для выборки небольших колпачков крючки делают заодно с диском (рис. 2.39, б). Захватные органы для цилиндрических колпачков и втулок выполняют с поворотными крючками (рис. 2.39, в), которые захватывают заготовки при тангенциальном расположении крючков 1, а выдают их в лоток при радиальном расположении 2. Такой способ захвата и выдачи упрощает отвод заготовок при переполнении лотка, лишние заготовки падают в бункер.

Для выборки стеклянных заготовок (бусинок диаметром 3,5мм с отверстием 2,5 мм, длиной 2 мм) применяют захватные органы с одним крючком (рис. 2.39, г). На рис. 2.39, д показан захватный орган в виде непрерывного ремня 1, на котором закреплены штыри 2, осуществляющие захват заготовок (например, низких колпачков). Захватный орган в виде кольца с тангенциальным расположением крючков (штырей) показан на рис. 2.39, е. В нижнем положении штыря колпачок надевается на штырь, а в верхнем – спадает в приемную трубку.

Число крючков на диске определяется производительностью, длинойзаготовки и обычно равно 8-16. Захватный орган с тангенциальным расположением штырей на внутренней поверхности кольца имеет 35-70 штырей. Диаметр по крючкам – 350-400 мм, а по штырям – до 700 мм.

Из перечисленных захватных органов наиболее производительными являются захватные органы, имеющие штыри, расположенные тангенциально.

Рис. 2.40 – Разновидности щелевых захватных органов

Для выборки заготовок со шляпками, шайб и т. п. применяют захватные органы, имеющие щель. На рис. 2.40, а показано сечение качающегося сектора, стенки 1 и 2 которого образуют щель. При качательном движении сектора, в нижнем его положении заготовки западают в щель, а в верхнем соскальзывают в лоток. Форму и размеры щели выбирают в зависимости от конфигурации заготовки (рис. 2.40, а, б, в). Применяют также захватные органы в виде доски 1 (рис. 2.40, г), совершающей возвратно-поступательное движение. Верхний торец доски 2 захватывает заготовки 3 в бункере и транспортирует их вверх, где они скатываются и западают в щель лотка 4.

Для выборки заготовок со шляпками также применяют захваты в виде лопастей 1, закрепленных на барабане 2 (рис. 2.40, д). При вращении барабана лопасти захватывают заготовки и транспортируют их вверх, где они перекатываются в лоток 3. Чаще всего лопастные захватные органы применяют для подачи тонкостенных заготовок (гильз).

Производительным способом выборки заготовок со шляпками (до 220 шт/мин) является круговая щель 5 (рис. 2.40, е), образованная дном бункера 4 и вращающимся диском 3, в которую западают заготовки 1, захватываются и транспортируются подпружиненными собачками 2.

В качестве захватного органа часто применяют диски с прямоугольными и профильными вырезами. На рис. 2.41, а показан диск 1 с прямоугольными вырезами 2 для захвата цилиндрических заготовок 3, а на рис. 2.41, б – с профильными вырезами 1 для захвата шайб 2. Диск устанавливают в донной части бункера.

Рис. 2.41 – Механизмы захвата и ориентирования

Захватные органы в виде цилиндрического барабана 1 с про­фильными вырезами 2 на торце (рис. 2.41, в) применяют для подачи низких колпачков со сферическим донышком 3. Для таких же колпачков применяют диск 1 (см. рис. 2.41, г) с карманчиками 2, расположенными по окружности. Карманчики делают съемными на случай замены при износе.

Весьма производительные (до 200 шт/мин) захватные органы в виде зубчатых дисков 1 (рис. 2.41, д). По окружности диска расположены зубцы 2, между которыми располагаются заготовки (высокие и средние колпачки). Вверху бункера происходит отсортировка колпачков: запавшие вверх донышком выпадают из диска, а запавшие донышком вниз передаются в приемный лоток.

Выборку цилиндрических заготовок можно производить с по­мощью трубки. На рис. 2.41, е показана вращающаяся трубка 1, вмонтированная в донную часть бункера. Трубка имеет палец 3, который при вращении ворошит заготовки 2, вследствие чего они западают в трубку. Захватные трубки могут быть и с возвратно-поступательным движением, в этом случае на верхнем торце трубки делают наклонный срез, способствующий лучшему западанию заготовок в трубку. Производительность таких захватных органов до 40 шт/мин.

Рассмотренные разновидности захватных органов являются наиболее распространенными и могут служить исходной базой при проектировании бункерно-ориентирующих устройств.

Механизм ориентацииосуществляет ориентирование заготовок в пространстве. Процесс ориентирования заготовок лежит в основе построения любого автоматического загрузочного устройства, осуществляющего подачу штучных заготовок в рабочую позицию в строго определенном рабочем положении. Поэтому выбор принципа построения и разработка механизма ориентации является одним из главнейших вопросов проектирования автоматических загрузочных устройств.

Трудность создания механизмов ориентации обусловлена необходимостью соблюдения ряда условий: укладка всех заготовок в требуемом положении, надежность прохождения заготовок в механизме ориентации и выдачи их в лоток, исключение возможных повреждений заготовок в процессе ориентирования, обеспечение требуемой производительности. Несоблюдение одного из этих условий может привести к тому, что механизм ориентации не обеспечит требуемой производительности.

Для разворота заготовок в требуемое положение используют, с одной стороны, особенности формы заготовок (наличие отверстия, паза, бурта, головки) или смещения их центра тяжести относительно оси симметрии, с другой стороны, форму ориентирующего звена (фасонные вырезы, щель и др.). В зависимости от выбора той или иной особенности формы заготовки и формы ориентирующего звена различаются и способы ориентирования. Например, если заготовка имеет отверстие, а ориентирующее звено вид крючка, то такой способ ориентирования называют “надевание заготовки на крючок”.

Если для ориентирования принимают головку заготовки, а ориентирующее звено – сектор со щелью, то такой способ называют “ориентирование щелью”, или “западание в щель”.

Ориентирование заготовок может производиться в один и в два приема. Ориентирование в один прием осуществляется в процессе захвата заготовок. Например, в крючковых загрузочных устройствах заготовка захватывается крючком за отверстие. Следовательно, захват заготовок является в то же время и процессом окончательного ориентирования. Ориентирование в два приема осуществляется раздельно: предварительное, называемое первичным – во время захвата, окончательное, называемое вторичным – при прохождении через вторичный механизм ориентации. Например, в дисковых загрузочных устройствах предварительное ориентирование длинных цилиндрических колпачков производится при западании их в прямоугольные вырезы диска, а окончательное – при транспортировании в верхнем положении специальным механизмом вторичной ориентации.

Окончательное ориентирование заготовок может осуществ­ляться как внутри бункера, так и вне его. При этом вторичное ориентирование может осуществляться в несколько этапов. В многопозиционных загрузочных устройствах механизмы ориентирования встраивают в захватный диск, поэтому заготовки такими захватно-ориентирующими устройствами выдаются из бункера в лоток окончательно ориентированными. В ряде конструкций бункерно-загрузочных устройств предварительное или первичное ориентирование производится внутри бункера, а вторичное – вне бункера. Механизм ориентации в этом случае можно устанавливать в начале, середине или в конце лотка.

Для классификации механизмов ориентирования выделяют шесть основных, наиболее распространенных способов ориентирования:

I – надевание заготовки на крючок;

II – западание заготовки в щель;

III – западание заготовки в фасонный вырез по профилю заготовки;

IV – поворот заготовки на фасонных губках и других опорах;

V – западание заготовки в фасонный вырез по расположению центра тяжести;

VI – западание заготовки в трубку;

Устройства, осуществляющие первичную ориентациюзаготовок, встречаются редко, так как первичная ориентация обеспечивается обычно одновременно с захватом (см. например рис. 2.42).

При выпадании заготовок в приемное окно его ширина ограничивает производительность БЗУ. Иногда для повышения производи­тельности окно расширяют, допуская потерю ориентации заготовок. Выпадающие заготовки попадают на лоток с направляющими лопастями и получают первичную ориентацию в процессе движения. В этом случае лоток с направляющими лопастями будет являться устройством первичной ориентации.

Механизмы,осуществляющие одновременно захват и первичную ориентацию заготовок, могут выполнять первичную ориентацию следующим образом:

1)путем западания заготовок в карман;

2)лотками в виде щелей и трубок;

3)надеванием заготовок на крючок или штырь.

Первичная ориентация западанием в простые карманы применяется в дисковых БЗУ для заготовок типа валиков и дисков (рис. 2.42, в, г, д).

Ориентация лотком в виде трубки (рис.2.42, е) применяется для заготовок типа втулок и валиков в диапазоне: l/d = 0,2…4. При этом трубка может иметь вращательное, возвратно-поступательное и слож­ное движения.

Ориентация лотком в виде щели (рис. 2.42, ж) применяется в секторных и лопастных БЗУ для заготовок типа диска, пластины, а также в центробежных БЗУ (рис. 2.42, з). Ориентация заготовок надеванием на крючок или штырь применяется для втулок, гильз в крючковых БЗУ (рис. 2.42, и).

	и

Рис. 2.42 – Механизмы для захвата и первичной ориентации

Устройства,осуществляющие вторичную ориентацию заготовок, конструктивно весьма разнообразны. Вторичная ориентация может быть произведена: 1) в захватном органе и 2) в отдельном устройстве.

Вторичная ориентация в захватном органе использует особенности геометрической формы заготовок или смещение центра тяжести отно­сительно середины заготовки.

Механизмы,осуществляющие захват и двойную ориентацию одновременно, построены на принципе использования геометрической формы заготовок. Полная ориентация заготовок происходит непосредственно в захватном органе БЗУ. Захват и двойная ориентация происходят следующими способами:

1) по внутренней поверхности заготовки – надеванием на крючок или штырь в штыревых и крючковых БЗУ;

2) по профилю заготовки – западанием в профильный карман в карманчиковых БЗУ;

3) с использованием головок или уступов – западанием в щель в секторных, щелевых и других БЗУ.

Для одного и того же типа заготовок приемлемыми могут ока­заться несколько типов БЗУ. При выборе наиболее рациональной конструкции БЗУ первостепенное значение имеет следующее: 1) по­ложение, в котором заготовки должны выходить из лотка; 2) распо­ложение и число оборотов вала, от которого конструктивно просто осуществить привод; 3) характер исполнительного механизма и про­стота конструкции БЗУ в целом.

2.7. Вибрационные бункерные

загрузочные устройства

Появившиеся сравнительно недавно в машиностроении вибрационные бункерные загрузочные устройства (питатели) являются новой разновидностью автоматических загрузочных устройств и обладают целым рядом преимуществ по сравнению с другими типами БЗУ. Эти устройства сравнительно просты по конструкции. Отсутствие в них движущихся захватно-ориентирующих органов исключает возможность заклинивания заготовок, в связи с этим отпадает необходимость в предохранительных механизмах.

В вибрационных бункерных загрузочных устройствах (ВБЗУ) со спиральным лотком можно предотвратить падение и удары заготовок друг о друга, нарушающие чистоту поверхностей точных деталей, поступающих на сборку и контроль. Постоянная равномерная скорость движения заготовок по лотку создает благоприятные условия для осуществления ориентации сложных заготовок внутри бункера.

В ряде случаев ВБЗУ являются единственно возможным средством автоматизации загрузки заготовок, например, деталей часового и радиотехнического производства, где заготовки весьма малы, обладают малой прочностью и имеют склонность к взаимному сцеплению (например, рубиновые камни, стеклянные, пластмассовые, слюдяные детали и т. п.).

В машиностроительной промышленности заготовки с крупными заусенцами, например, поковки колец подшипников, могут эффективно загружаться в автоматическое оборудование только при помощи ВБЗУ.

Благодаря использованию резонансного принципа работы ВБЗУ для привода их требуется значительно меньшее возмущающее усилие, чем для вибропитателей других конструкций.

Рассмотрим некоторые конструкции вибрационных загрузочных устройств.

2.7.1. Бункерное загрузочное устройство с

многослойными подвесками

На рис. 2.45 показана конструкция ВБЗУ для небольших заготовок.

ВБЗУ состоит из чаши 1, на внутренней цилиндрической поверхности которой имеется спиральный лоток 2. Днище чаши 3 укреп­лено на трех многослойных подвесках 4, представляющих наборы плоских рессор.

В центре нижнего массивного основания 5 укреплен электромагнит 6, якорь которого 7 крепится к днищу чаши 3. Для виброизоляции бункер расположен на резиновых амортизаторах 8. Регулирование производительности осуществляется изменением тока, подаваемого в электромагнит, которое производится при помощи встроенного реостата 9.

Резонансная настройка питателя может регулироваться путем изменения количества пластин в пакетах многослойных подвесок 4.

Рис. 2.45 – ВБЗУ с многослойными подвесками

2.7.2. ВБЗУ с подвеской чаши на цилиндрических стержнях

На рис. 2.46 показана конструкция ВБЗУ с подвеской чаши на цилиндрических стержнях. ВБЗУ состоит из чаши 13, на внутренней цилиндрической поверхности которой выполнена спиральная ка­навка призматической формы, в которой вмещаются цилиндриче­ские детали в один ряд. Чаша 13 вместе с конусом 12 крепится к днищу 11. Днище ВБЗУ укреплено на трех наклонных цилиндрических пружинных стержнях 2, закрепленных зажима­ми в верхнем 1 и нижнем 5 башмаках. Стержни расположены таким образом, что проекция их на горизонтальную плоскость перпендикулярна к радиусу в точках крепления их к днищу 11. Для уменьшения габаритов питателя при определенной рабо­чей длине пружинных стержней 2 крепление их к нижней плите 8 осуществляется зажимами 5 с нижней стороны плиты.

Привод питателя осуществляется от вертикального электро­магнитного вибратора 3, установленного в центре плиты 8. Якорь вибратора 14 выполнен из пластин электротехнической стали, па­кет которых при помощи планок крепится к основанию якоря.

Для изоляции днища бункера от проникновения магнитных сило­вых линий, которые могут намагничивать подаваемые детали, между основанием якоря и днищем установлена алюминиевая прокладка 15. Сердечник электромагнита состоит из набора Ш-образных пластин 10, изготовленных из электротехнической стали, прикрепляемых к основанию вибратора при помощи пла­нок. На средний выступ набора надевается катушка 9 с обмот­кой, через которую пропускается переменный ток.

Вертикальные колебания якоря вибратора за счет изгиба наклонных стержней 2 преобразуются в колебания чаши питате­ля по винтовой линии. Такое колебательное движение заставляет детали, лежащие на поверхности конуса 12, сползать к спираль­ной канавке и подыматься по ней вверх.

Для виброизоляции загрузочное устройство установлено на трех витых цилиндрических пружинах 4 сравнительно небольшой жесткости. Устранение чрезмерной подвижности питателя дости­гается установкой на основании 7 оси 6 с резиновой втулкой, ко­торая входит в отверстие плиты 8 с небольшим зазором. Эта ось, обеспечивая амортизированной системе две степени свободы: пе­ремещение по вертикали и вращение вокруг вертикальной оси, ограничивает возможность остальных перемещений.

Особенностью таких конструкций вибрационных бункерных загрузочных устройств, является применение цилиндрических стержней в качестве упругих подвесок.

Применение цилиндрических стержней вместо плоских пружин вызвано следующими соображениями.

Частота собственных колебаний ВБЗУ должна быть вполне определенной и зависит она от жесткости пружин, на которых подвешена чаша питателя.

Пластинчатые рессорные пружины имеют жесткость, сильно зависящую от направления их изгиба. Поэтому жесткость каждой пру­жины, закрепленной в системе ВБЗУ, в значительной мере будет зависеть от точности ее установки. Неодинаковая жесткость пружин, на которых подвешивается чаша устройства, нарушает движение за­готовок по спиральному лотку и требует дополнительной работы по настройке ВБЗУ.

Круглые цилиндрические стержни имеют одинаковую жесткость в любом радиальном направлении и поэтому менее чувствительны к погрешностям сборки. Расчет их упругих свойств, а, следовательно, и параметров собственных колебаний ВБЗУ прост и точен. Кроме того, цилиндрические стержни допускают устранение погрешностей расчета простым способом регулировки резонансной настройки.

Необходимость регулирования резонансной настройки вызывается тем, что при проектировании вибрационного устройства не всегда удается точно определить массы и моменты инерции частей ВБЗУ из-за их сложной конфигурации. Поэтому частота собственных коле­баний системы изготовленного загрузочного устройства может оказаться несколько выше или ниже расчетной. Удаление даже на несколько герц от резонансной области увеличивает требуемое для привода ВБЗУ возмущающее усилие в несколько раз.