Файл: Классификация абзоу по способам подготовки к захвату.pdf

Классификация АБЗОУ по способам подготовки к захвату
Эти способы можно сгруппировать по следующим признакам: по виду сил,
осуществляющих подготовительное движение; по конструктивным особенностям бункера; по геометрическим свойствам и форме заготовок; по характеру подготовительного движения заготовок; по направлению подготовительного движения.
На рисунке 1 слева показано АБЗОУ с наклонным дном (крючковое), по
которому заготовки под действием сил тяжести передвигаются от места засыпки
к захватным органам. Интересно отметить, что заготовки типа стакана с
центром тяжести, смещенным ближе ко дну, и длиной больше диаметра при
свободном движении одной штуки стремятся двигаться лежа. При движении в
общей массе каждая заготовка выбирая путь наименьшего сопротивления,
стремится двигаться стоя, дном вниз.
Рисунок 1
Наклон дна бункера к горизонту под углом α
д
, большим угла трения, создает возможность движения заготовок под действием силы тяжести из бункера к захватным органам. Разложив силу тяжести заготовки на две составляющие, видим, что составляющая Gsinα
д будет перемещать заготовку к захватным органам, а

составляющая Gcosα
д
− прижимать ее ко дну бункера. Если длина заготовки типа стакана больше диаметра и центр тяжести смещен ко дну, то заготовка в общей массе стремится «встать», а под воздействием пары сил G sinα
д и f G cosα
д
(где f −
коэффициент трения скольжения) и давления последующих заготовок будет стремится опрокинуться открытой частью к захватному органу, т.е. принять положение благоприятное для захвата крючком. Если длина заготовки типа стакана меньше диаметра и центр тяжести смещен ближе ко дну, то такая заготовка будет скользить дном. В этом случае, очевидно, благоприятным будет захват заготовок за наружную поверхность карманом.
Если на вращающийся горизонтальный диск насыпать заготовки (рисунок 1 по
центру), то они будут перемещаться под действием сил трения и центробежных сил к периферии, поштучно отделяясь от общей массы. Если по периферии расположить
захватные органы типа окон или карманов, то заготовки будут забрасываться в них
с большой силой. При этом центр тяжести заготовки будет стремится занять возможно низшее положение, «стоячая» заготовка будет стремится лечь, плоская заготовка −
расположиться на диске своей большей поверхностью, заготовка со смещенным центром тяжести относительно средины − двигаться центром тяжести вперед. В
соответствии с этими доминирующими положениями и следует проектировать расположение карманов.
Автоматическое дозирование количества поступающих заготовок, чтобы
бункер не переполнялся и не возникло заклинивания захватных органов, достигается
регулировкой высоты отверстия воронки над диском или специальной заслонкой.
Внутри конического бункера могут быть установлены ворошители заготовок
(рисунок 1 справа), которые побуждают их к движению, разрушают систематически образующиеся своды, производят поштучное разделение заготовок и создают предварительную ориентацию.
При вращении наклонного диска или барабана, у которого захватные органы
расположены на внутренней поверхности, происходит непрерывное пересыпание
заготовок. Этот способ ворошения, иногда с дополнительными ворошилками,
используют почти во всех АБЗОУ в качестве средства подготовки к захвату.
Конструкция бункера должна обеспечивать наилучшие условия подготовки заготовок к захвату.

Например, в конструкции крючкового АБЗОУ заготовки типа стаканов с
длиной больше диаметра в процессе движения по наклонному дну от места засыпки к
захватным органам стремятся попасть в вертикальное положения, дном вниз.
Одновременно с этим изменение конфигурации дна от плоского в сечении I−I, к полукруглому в сечении II−II и полукруглому с канавкой в сечении III−III заставляет заготовки укладываться на образующую (рисунок 2 слева). Эксперименты показывают,
что для стаканов с отношением l:d = 3 благоприятное положение занимают до
70…80% заготовок.
Рисунок 2
Для улучшения захвата на диске АБЗОУ наряду с захватными органами 1 могут быть нанесены дополнительные пазы 2, в которых размещаются захваченные заготовки (рисунок 2 справа). В нижней части АБЗОУ заготовки по пазам перемещаются под действием силы тяжести в захватные органы.
Классификация АБЗОУ по способам ориентирования заготовок.
Можно разделить на три группы:
Первая − ориентирование заготовок в захватных органах в один прием (захват заготовок только в одном, заданном положении или в нескольких положениях, но с удалением обратно в бункер заготовок в неправильном положении).
Вторая − ориентирование заготовок в захватных органах в два или несколько приемов (вторичное ориентирование может осуществляться в самих захватных органах или в приемнике).

Третья − со вторичным ориентированием в отдельном дополнительном устройстве − селекторе.
Из примеров первой группы показаны крюковое АБЗОУ (рисунок 3, слева),
которое захватывает заготовки типа стаканов за внутреннюю поверхность и тем самым ориентирует их. Секторное АБЗОУ (рисунок 3 по центру) захватывает заготовки типа стержней с головкой в щель, в которой заготовки зависают в единственно возможном положении. В карманчиковых АБЗОУ (рисунок 3 справа)
захват и ориентирование в один прием достигается формой карманов точно соответствующей наружной поверхности заготовок.
Рисунок 3
Из АБЗОУ второй группы можно рассмотреть дисковое АБЗОУ с захватными органами в виде карманов, имеющих форму прямоугольника, в которые заготовки типа стакана могут запасть в четырех положениях: дном вправо, дном влево, дном вниз и дном вверх (рисунок 4).
Рисунок 4

Перемещаясь при вращении диска в верхнее положение, заготовки, запавшие дном вверх, выпадут обратно в бункер, а остальные опрокинуться из тангенциальных карманов в радиальные пазы, перегородка между которыми выполнена в форме призмы. Заготовки имеющие смещенный центр тяжести расположенные дном влево −
опрокинутся в левый паз, а размещенные дном вправо − в правый паз. Таким образом,
заготовки при попадании в захватный орган получают первичную ориентацию, а потом при дальнейшем движении переориентируются в окончательное положение с помощью призм в радиальных пазах.
Для заготовок сложной формы простейшие АБЗОУ с захватом и
ориентирвоанием в один или два приема в самих захватных органах или в приемнике
могут оказаться непригодными. В этом случае для ориентирования можно разделить
АБЗОУ на два или три самостоятельных устройства. Первое производит поштучное отделение и захват заготовок в любом положении, второе осуществляет первичное ориентирование, причем часть заготовок, не получивших первичную ориентацию удаляется из потока, третье производит вторичное, окончательное ориентирование.
Такие АБЗОУ относятся к третьей группе.
Классификация АБЗОУ по способу выдачи заготовок из захватных органов.
Передача заготовок из движущихся захватных органов в неподвижный лоток- накопитель производится через промежуточный элемент приемник. Приемник обычно
жестко связан с АБЗОУ, а лоток-магазин является быстросменным.
Все конструкции АБЗОУ можно разделить на группы в зависимости от способа расположения приемника, вида сил, с помощью которых выдаются заготовки и характера траектории движения заготовок из захватных органов в приемник.
По расположению приемника все АБЗОУ подразделяют на две группы: выдачей заготовок внутрь конструктивного элемента (рисунок 5), передающего движение захватным органам, и с выдачей наружу. Ко второму варианту относятся все АБЗОУ
которые есть у нас − секторное, крючковое, зубчатое и т.д. Первый вариант
выглядит так.

Рисунок 5
В первом случае габариты устройства уменьшаются, но усложняется эксплуатация, поэтому более распространен вариант выдачи наружу.
По виду сил, выдающих заготовки из захватных органов, все АБЗОУ разделяют на: 1) с выдачей заготовок под действием сил тяжести (наши: крючковое, секторное,
караманчиковое); 2) с выдачей заготовок одновременной под действием сил тяжести и инерции (рисунок 5); 3) с выдачей заготовок под действием внешних сосредоточенных сил − подпружиненными собачками (наше: зубчатое).
Первые два способа выдачи упрощают конструкцию АБЗОУ, но при этом ограничивают производительность. В третьем случае она выше.
Выдача заготовок из захватных органов происходит, либо по плавной непрерывной траектории (рисунок 5), либо по траектории представляющей ломаную кривую (секторное). Очевидно, что первый способ более производительный.
Для подачи на многопозиционные станки количество приемников может быть больше одного.
Из рассмотренных классификаций видно, что разнообразие конструкций
АБЗОУ определяется типом и размерами заготовок, а устойчивое и надежное
качество работы их в основном зависит от типа захватных органов, способа
подготовки заготовок к захвату, способа ориентирования и выдачи заготовок в
приемник.
Кроме этого при проектировании АБЗОУ конструктору предстоит решить ряд
второстепенных вопросов. Например, как лучше определить расположение АБЗОУ,
выбрать тип стойки, тип привода, способ устранения переполнения заготовками
лотка и т.д.

Основы проектирования механических АБЗОУ
При проектировании АБЗОУ конечной целью является создание конструкции,
обеспечивающей непрерывную устойчивую работу без задержек и заданную
производительность. Поскольку отбор изделий захватными органами из бункера
является случайным (вероятностным) процессом, то производительность АБЗОУ
всегда имеет колебания относительно некоторого среднего значения. Чем
совершеннее АБЗОУ, тем меньше колебания производительности АБЗОУ.
На основании изложенного можно отметить следующие основные принципы проектирования загрузочных устройств:
1. АБЗОУ должно быть спроектировано на среднюю производительность,
бóльшую, чем производительность оборудования, чтобы при вероятностных колебаниях производительности оно обеспечило питание оборудования без пропусков.
Такую работу называют работой с переполнением. Величину переполнения рекомендуется брать 10…20% от производительности оборудования.
2. Для обеспечения непрерывной подачи изделий к оборудованию при возможных колебаниях производительности АБЗОУ рекомендуется проектировать лоток-магазин такой длины, чтобы обеспечить запас изделий в нем на 0,2…0,5 мин работы технологического оборудования.
3. Величина объема бункера должна обеспечить работу АБЗОУ без пополнения при ручной загрузке в течение 5…10 мин; без пополнения при загрузке бункера транспортерами в течение 2…5 мин.
Рабочий объем бункера (в м
3
) вычисляют исходя из его геометрической формы:
,
где Q
д
− производительность загрузочного устройства, шт/мин; Т
0
− время, в течение которого АБЗОУ должно работать без досыпки бункера, мин; V
0
− объем одного изделия по внешнему контуру (Это важно! Никакие полости и отверстия не
учитываются. Представьте себе сплошную гильзу, вот так и считают объем,
поскольку объем полости находящейся внутри не может быть полезно использован
другими гильзами, поэтому и учитывают именно занимаемый объем, т.е. по
внешнему контуру), м
3
; ε − коэффициент заполнения объема (меньше единицы).

Величины V
0
, Т
0
и Q
д должны быть заданы. Величина коэффициента ε
определяется экспериментально. Для этого берут пустой сосуд с известным объемом
V
1
и засыпают в него исследуемые изделия (до верху, но без горки − вровень с краем.
Это имитация хаотично расположенных в бункере заготовок. Нужно ведь оценить
сколько их там поместится именно при произвольном расположении). Затем определяют количество изделий А
1
, поместившихся в сосуде (достают по штучке и
считают − один, два, три и т.д. пока не кончатся).
Тогда
ε = (V
0
·А
1
)/V
1
Чем длиннее изделие или чем сложнее его форма, тем меньшую величину будет иметь коэффициент заполнения. Например, для цилиндрических изделий длиной l и диаметром d при различных отношениях экспериментально получено:
l/d
1,00 1,40 1,60 3,00
ε
0,73 0,65 0,60 0,57
Рациональным рабочим объемом бункера, кроме того, следует считать тот
объем, при котором возможен захват изделий. Например, для дисковых механизмов
захвата и ориентации рациональным можно считать заполнение до середины диска.
При необходимости увеличения продолжительности работы бункера без
загрузки следует установить предбункер, объем которого определяют аналогично в
зависимости от увеличения времени.
Различают теоретическую и действительную производительность АБЗОУ. Под теоретической производительностью понимают число заготовок, которое может выдать АБЗОУ в единицу времени. Действительной производительностью называют реальное число заготовок, которое выдает бункер в единицу времени.
Теоретическая производительность:
Q
т
= k·n·a
1
·a
2
·a
3
·a
4
,
где k − число захватных органов; n − число оборотов или число ходов захватных органов в минуту (например, в секторном АБЗОУ нет вращающегося диска, поэтому
берут число качаний сектора в минуту); а
1
− число изделий которое может быть захвачено одним захватным органом (в крючковом АБЗОУ на один крючок может
попасть только одно изделие, так же и в карманчиковом, поэтому а
1
= 1. А вот в
секторном в один сектор их много поместится, поэтому а
1
= ну надо в сектор
АБЗОУ их положить и посчитать. По схеме более-менее понятно должно быть);

СХЕМУ НЕ РИСОВАТЬ! УЖЕ БЫЛА, ЭТО ДЛЯ ИЛЛЮСТРАЦИИ
а
2
− число параллельных рядов захватных органов (ну скажем дисков с крючками
может быть и 2 или 3, секторов тоже, правда у нас таких АБЗОУ нет и в
большинстве случаев а
2
=1); а
3
− число возможных захватов и выдач одним захватным органом за один оборот или цикл движения (тут прямо совсем сложно, в основном а
3
=1 − это когда за один оборот скажем карманчиковое АБЗОУ выдает 1 заготовку.
НО! В АБЗОУ может быть и 2 магазина − справа и слева, тогда за полоборота в
карман может попасть заготовка, выпасть в магазин, а за оставшиеся полоборота
в тот же карман попадает другая заготовка и выпадает во второй магазин, тогда и
этот коэффициент будет уже 2. Но такие АБЗОУ бывают редко); a
4
− коэффициент меньше единицы, зависящий от абсолютных размеров изделия.
Приближенно для всех типов АБЗОУ коэффициент a
4
можно определить по эмпирической зависимости
, где l − длина изделия; R −
радиус расположения захватных органов.
Отношение действительной производительности к теоретической называют коэффициентом выдачи
η = Q
д
/Q
т
. Соответственно
Q
д
= Q
т
·η
Коэффициент выдачи η в формуле действительной производительности всегда меньше единицы и является комплексной характеристикой.
Окружную скорость движения захватных органов можно определить как
,
где R − радиус расположения захватных органов; n − число оборотов или ходов захватных органов в минуту.

Число захватных органов определяется по формуле
, где m − шаг между захватными органами.
При проектировании АБЗОУ величину радиуса расположения захватных органов рекомендуют брать не менее десяти…пятнадцати длин изделия: R ≥ (10…15)l.
Для приближенных расчетов производительности можно ориентироваться на результаты экспериментальных исследований некоторых основных типов АБЗОУ.
Тип АБЗОУ
k
max
, шт.
R
max
, м
v
рек
, м/с
Крючковое
10…12 0,16 0,5…0,6
Карамнчиковое с вертикальным диском
20…30 0,2 0,3…0,4
Зубчатое
50…70 0,2 0,2…0,3
Карманчиковое с наклонным диском
60 0,2 0,1…0,15
Секторное
1 0,5 40…50
Число качаний
При заданной окружной скорости захватных органов изделие может быть захвачено, только при условии, если имеется зазор по шагу Δ
m
(рисунок).
За время прохождения захватным органом пути, равного Δ
m
, изделие,
подготовленное к захвату, должно успеть продвинуться на позицию захвата.