Автоматическое ориентирование, транспортировка и поштучная выдача винтов для дальнейшего их использования в сборочном автомате

ВВЕДЕНИЕ

К мероприятиям по разработке новых прогрессивных технологических процессов относится и автоматизация, на ее основе проектируется высокопроизводительное технологическое оборудование, осуществляющее рабочие и вспомогательные процессы без непосредственного участия человека.

Одна из основных закономерностей развития техники на современном этапе заключается в том, что автоматизация проникает во все отрасли техники, во все звенья производственного процесса, вызывая в них качественные изменения, раскрывая невиданные ранее возможности роста производительности труда, повышение качества и увеличение выпуска продукции, облегчение условий труда. Однако еще имеется ряд проблем, от решения которых зависит ускорение развития средств автоматизации.

Разработчики изделий и создатели оборудования не имеют единой методологии, не достаточно освещены методы анализа степени подготовленности изделий к автоматизированному производству, методы анализа автоматических линий, их оснащенности средствами контроля и автоматического управления.

Развитие автоматизации на современном этапе характерно смещением центра тяжести разработок массового на серийное производство, составляющее основную часть приборостроительной отрасли. Другая характерная особенность современной автоматизации - расширение арсенала технических средств и, как следствие, многовариантность решения задач автоматизации производственных процессов.

Автоматы могут работать в тяжёлых, вредных и опасных для здоровья человека условиях. Поэтому автоматизация производства полностью исключает или существенно снижает отрицательное воздействие производственного процесса на человека, поскольку человек заменяется автоматами различного служебного назначения.

Экономические преимущества использования автоматических систем в производстве вытекают из их технических преимуществ. К экономическим преимуществам автоматизации можно отнести: возможность значительного повышения производительности труда; более экономичное использование физического труда, материалов и энергии; более высокое и стабильное качество продукции; сокращение периода времени от возникновения потребности в изделии до получения готовой продукции; возможность расширения производства без увеличения трудовых ресурсов.



1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

В данной работе рассмотрена задача автоматического ориентирования, транспортировки и поштучной выдачи винтов для дальнейшего их использования в сборочном автомате.



2. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЦЕССА

2.1 Классификация объектов производства

Эффективность автоматизации производства на базе промышленных автоматов зависит от степени унификации и нормализации объектов автоматизации и, в первую очередь, деталей. Основой унификации и стандартизации объектов механосборочного производства является их четкая классификация, которая облегчает выбор загрузочно-транспортных устройств для загрузки и выдачи деталей, позволяет оптимизировать параметры этих устройств, упрощает разработку автоматизированного технологического процесса, позволяет производить направленный анализ технологичности конструкции деталей.

2.2 Объект классификации

Деталь типа: валик с головкой, далее - винт (Рис.1):

- имеет резьбу

- имеет форму тела вращения

- симметричная

- имеет одну ось симметрии, параллельную оси вращения

- имеет одну плоскость симметрии

- простая в исполнении

- является проводником

- выполнен по ГОСТ 17473-80

- материал Ст3 ГОСТ 380-94

Рис.1 Винт М4х16 ГОСТ 17473-80 (масштаб 2:1)

2.3 Расчет центра тяжести винта

Деталь - винт: разбиваем на две простых фигуры (Рис.2), находим графически их центры тяжести, а потом рассчитываем центр тяжести детали. Y0=8 мм, r=3,6 мм пользуясь справочной информацией [1 с.28], получаем

Y1=4r/3р=0,4244r=1,53 мм

Z_c = (Y0+Y1)/2 = 4,765 мм

С=6,835 мм (от верхушки головки)

Рис. 2.

2.4 Автоматизированный процесс (рис. 3) включает в себя:

1 - загрузка винтов в бункерно-загрузочное устройство.

2 - предварительная ориентация, ориентация, подача в накопитель.

3 - поштучная выдача винта из накопителя, в ориентированном положении, через время t=10 с

На основании сказанного строится структурная схема перемещения объекта-винт.

Рис. 3.

3. БУНКЕРНЫЕ ЗАГРУЗОЧНО-ОРИЕНТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

3.1 Способы автоматического питания и ориентирования

Анализ действующих технологических процессов механической обработки резанием, проведенный ЭНИМС, показал, что от 20 до 70%вспомогательного времени для мелких и средних - изделий и от 50 до 70% для крупных изделий занимают установка и снятие изделия со станка, сборочного автомата. Автоматизация загрузки позволяет превратить простое оборудование в автоматическое и достигнуть сокращения вспомогательного времени, затрачиваемого на установку и съем изделий.

Особое значение имеет вопрос ориентирования деталей и загрузки при автоматизации процессов сборки, так как форма готовых деталей, подаваемых на сборку, сложнее формы заготовок, предназначенных для обработки на станках.

В автоматических загрузочных устройствах большое внимание уделяют также транспортным операциям, так как при автоматизации загрузочных операций детали следует не только ориентировать, но и подать на рабочую позицию автоматического станка или иной рабочей машины в требуемом положении, т. е. в процессе загрузки необходимо перемещать деталь, не нарушая приданной ей ориентации (или иногда менять одно ориентированное положение на другое). При этом для перемещения изделий используются три типа сил: сила тяжести, внешняя приложенная сила и сила инерции.

В зависимости от применения той или иной силы или комбинации их различают три вида транспортирования изделий: 1) самотечное, под действием силы тяжести; 2) принудительное, под действием приложенной внешней силы; 3) вибрационное, под действием инерционных сил

Самотечное транспортирование не требует ни источника энергии, ни двигателя, ни специальных механизмов и поэтому находит большое применение. Однако применение его ограничивается тем, что перемещение изделий происходит с ускорением и часто скорости бывают настолько велики, что оказываются опасными для изделий. Кроме того, самотечный транспорт можно использовать только в случае перемещений сверху вниз.

Самотечный способ транспортирования несколько улучшается при колебаниях, перпендикулярных направлению движения. Скорость скольжения при этом можно регулировать частотой колебаний, а само движение может осуществляться при наклонах значительно меньших угла трения. Установки для такого полусамотечного движения относительно несложны и занимают по высоте меньше места.

Принудительный транспорт позволяет перемещать объекты в любом направлении равномерно, ускоренно, замедленно и т. д.

Вибрационный транспорт является в некоторой мере промежуточным между самотечным и принудительным. Так как изделия движутся силами инерции, а не направляются сопровождающими изделие жесткими толкателями, то движение может приостановиться и ждать, пока освободится место для транспортируемых изделий, как это имеет место в самотечном транспорте. Изделия можно перемещать под очень небольшим углом вниз, горизонтально и даже под небольшим углом вверх, т. е. так, как это позволяет принудительное транспортирование. Кроме того, на вибрационном транспорте очень удобно осуществлять ориентирование изделий сложной формы.

Несмотря на то, что в русской и иностранной литературе можно встретить описания загрузочных приспособлений 60 -70-летней давности, еще до сих пор автоматизация загрузки и особенно ориентирования является далеко не изученным и весьма сложным вопросом. Однако в последние годы он выделяется в самостоятельную отрасль науки.

Загрузочные приспособления могут состоять из одних лотков, в которых изделия перемещаются самотеком непосредственно в зону обработки, как это имеет место, например, в бесцентрово - шлифовальных станках. При некотором усложнении к лотковым магазинам ЛМ (рис. 4, а) добавляют питатель П, действующий синхронно с другими исполнительными органами станка, т. е. связанный с рабочим циклом станка. Этот питатель выбирает из выходного отверстия лотка по одной заготовке и подает ее в зону обработки.

Рис. 4. Разновидности загрузочных устройств

Для увеличения емкости лотку придают форму зигзага, спирали и т.п. В результате стремления еще больше увеличить емкость возникли так называемые ящично-магазинные загрузочные приспособления, состоящие из магазина М и лотка Л (рис.4,б).

Следует иметь в виду, что увеличение объема емкости ограничивается возникновением чрезмерного давления верхних слоев деталей на нижние, что ведет к сводообразованию, затрудняющему выдачу изделий. Этот тип приспособлений не всегда удовлетворяет требованиям практики, так как в его емкость изделия укладываются в ориентированном положении.

В бункерные загрузочные приспособления изделия загружаются в неориентированном положении - навалом (рис.4,в). Емкость этих приспособлений принято называть бункером Б, откуда и возникло название приспособлений.

Бункерные загрузочно-ориентирующие устройства (БЗОУ) выполняют значительно более сложные функции, чем магазинные. Эти устройства имеют захватывающие и ориентирующие механизмы, которые выбирают из общего навала изделия и выдают их в одном или нескольких определенных положениях на транспортное устройство, представляющее собой большей частью лоток. Таким образом, бункерные загрузочные устройства в отличие от магазинных несут функции ориентирования. В устройстве, показанном на рис. 4, в, ножевой толкатель 1 выбирает из навала и поднимает детали в ориентированном положении, а сбрасыватель 2 сталкивает с толкателя 1 лишние или неправильно ориентированные изделия.

Следует иметь в виду, что БЗОУ имеют непостоянную производительность, несколько колеблющуюся во времени. Так, например, при каждом ходе толкатель 1 может поднимать разное количество деталей. Для того чтобы компенсировать колебание производительности бункера при постоянной производительности обслуживаемого им станка, необходимо иметь накопленный запас деталей. Детали накапливаются в магазине А1 и запас их играет роль своего рода аккумулятора: в период пониженной производительности бункера детали подаются в станок за счет расходования запаса в магазине, который пополняется в период повышенной производительности бункера. Часто роль магазина играет обычный лоток и специального ящичного магазина А1 делать не нужно.

Детали выдаются из БЗОУ с помощью отсекателя О, который работает по циклу, диктуемому станком, или с помощью питательного механизма. В некоторых, довольно редких случаях, необходимо применять как отсекатель, так и питатель (питатель на рис. 4, в показан пунктиром).

Автоматическое ориентирование деталей сложных форм полностью осуществить в бункере обычно не удается. Так, например, детали в виде валиков с несимметрично расположенной проточкой могут выходить из бункера проточкой вперед или проточкой назад, т. е. в двух возможных положениях. В бункере только уменьшается количество возможных положений, или, как говорят, деталям придается первичное ориентирование. В таких случаях необходимо дополнительно произвести в специальных устройствах вторичное ориентирование, после которого детали движутся к рабочей зоне только в одном, определенном положении. В приведенном на рис. 4, г устройстве имеется специальный механизм автоматической ориентации АО, окончательно ориентирующий все детали проточкой вперед.

Итак, бункерное загрузочно-ориентирующее устройство представляет собой группу механизмов, принимающих детали навалом и подающих их к рабочей зоне машины строго ориентированными в пространстве и во времени.

На практике все описанные типы загрузочных приспособлений не изживают друг друга, так как каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Иногда отдельные типы приспособлений комбинируются друг с другом, например, бункерный с магазинным (рис. 4, в).

Несмотря на то, что БЗОУ являются наиболее совершенными устройствами и имеют наиболее высокую степень автоматизации, они все же не могут применяться во всех случаях. Часто препятствием к их применению является громоздкость устройства, хрупкость, ажурность изделий и склонность их к слеживанию и сцеплению.

Ознакомление с различными типами загрузочных приспособлений позволяет сделать вывод, что они состоят из следующих целевых механизмов: бункеров, лотков, магазинов, отсекателей, питателей и автоматических ориентирующих устройств (для вторичного ориентирования). Ниже рассматривается подробнее каждый из этих типов целевых механизмов.

Своеобразие работы бункера заключается в том, что почти все известные рабочие механизмы загружаются сырьем или полуфабрикатами в строго определенном положении; в бункер же детали засыпаются навалом и занимают в нем произвольные положения. Цель бункера - выбрать из навала по одной детали и придать ей первичную ориентацию. Бункер выдает детали неритмично, через различные промежутки времени. Однако в определенные отрезки времени производительность бункера можно считать примерно постоянной, т. е. бункер имеет некоторую среднюю производительность Qср. Для деталей сравнительно простых форм первичная ориентация в бункере является достаточной, все детали выходят из бункера в одном определенном положении и вторичного ориентирования в специальных ориентирующих устройствах не требуют.

Вынос деталей из навала может осуществляться принудительно специальными механизмами по одной или по несколько штук с одновременным приданием им первичной ориентации (табл. 1). Принудительный вынос выполняется карманами, крючками, лотками или лопастями. Применение тех или иных устройств для выноса деталей из навала определяет тип бункера.

Таблица 1

Способы выноса деталей из навала

Способ выноса	Принудительно специальными механизмами	Параметрически
	Поштучно	Партиями	Непрерывным потоком
	Карма-ном	Крючком	Лотком	Лопастью	Собст-венным весом	Силой трения	Силой инерции
Тип бункера	Кар-манчи-ковый	Крю-ковый, штырьевой	Секторный, ножевой дисковый	Лопаст-ный, щелевой, барабан-ный	Трубча-тый	Фрикци-онный	Вибра-ционный

Параметрически, т. е. без механизмов, вынос и первичное ориентирование деталей в бункерах можно осуществлять, используя собственный вес деталей, силы трения между деталями и рабочими поверхностями бункера или с помощью сил инерции, возникающих в результате сообщения рабочим поверхностям бункера колебательного (вибрационного) движения.

Магазины накапливают и сохраняют детали в ориентированном положении.

Лотки осуществляют в основном транспортные операции по перемещению деталей между целевыми механизмами БЗОУ или к рабочим органам машин. В некоторых случаях они одновременно играют роль магазина, а иногда используются также для вторичного ориентирования.

0тсекатели и питательные устройства работают синхронно с рабочими органами машин, подавая детали к рабочим органам в определенные периоды рабочего цикла, т. е. ориентируют детали во времени.

Устройства автоматического ориентирования осуществляют, как указывалось выше, вторичное ориентирование деталей сложных форм.

3.2 Вибробункер

Вибратор (рис.5 поз.2) предназначен для возбуждения колебаний рабочего органа вибрационных загрузочных устройств. Он представляет собой систему, состоящую из верхней и нижней масс, связанных между собой упругой подвеской, в данном случае она выполнена в виде 4-х наклонных пластинчатых рессор и 4-х плоских пружин предназначенных для изменения жесткости системы.

Чаша (рис.5 поз. 1) вибробункера крепится к верхней массе.

Вибратор содержит один центрально-расположенный электромагнит, части магнитопровода которого прикреплены к верхней и нижней массе разделены между собой горизонтальным воздушным зазором.

Амплитуда колебаний регулируется изменением напряжения в катушке электромагнита с помощью переключателя, встроенного в пульт управления (рис.5 поз.3).

Пульсирующее усилие, возникающее при включении электромагнита в сеть, приводит к винтовым гармоническим колебаниям верхней массы относительно нижней.

Вибраторы рассчитаны для эксплуатации при следующих климатических условиях [4 c.112]:

- в диапазоне температур от +10^оС до +35^оС;

- относительной влажности воздуха до 80% при 20^оС;

- атмосферном давлении 760 ± 30 мм. рт. ст.

Рис.5.

Обозначения:

1- чаша

2- вибратор

3- пульт управления

3.3 Расчет параметров вибробункера с электромагнитным приводом

Габаритные размеры вибробункеров в основном зависят от формы и размеров загружаемых деталей. В расчете используется справочная информация [4 c.135 ]

глубина (м) вибробункера

h = (0,2 ? 0,3)D=228*0.2=0,0456 м

внутренний диаметр (м) вибробункера зависит от длины перемещаемых деталей (большие величины коэффициентов принимаются для меньших диаметров вибробункера:

D = (6 ? 12)l=0.019*12=0,228 м

где

l = (0 ? 250)

длина загружаемых деталей, мм. l=0.019 м

Коэффициент проходимости деталей в вибробункере

з_{пр =} (G- W_o) / G= (0,001681-0,0023)/0,0023=0,27

G=0,001681 кг

где G -- вес детали, перемещаемой в вибробункере, кг; W_o -- сопротивления, встречающиеся на пути детали при перемещении ее в вибробункере, в виде неровностей поверхности (шероховатость и кривизна стенок вибробункера и т. д.), кг.

Практически

? _пр = (0,2 ? 0,97)l

(большие значения ? _пр принимают для загружаемых деталей большей длины).

? _пр = 0,27

Одновременное движение лотка вибробункера и детали определяется неравенством

F_тр => F_c

где F_тр -- сила трения между поверхностью лотка вибробункера и перемещаемой в бункере деталью, кг; F_c -- сила сопротивления перемещению детали по поверхности лотка вибробункера, кг; шаг спирального лотка вибробункера

s = 1,5h_д + ? , где h_д

высота перемещаемой детали в плоскости, перпендикулярной ее движению по лотку вибробункера, м;

s= 0,015 м

? = 0,0015 ? 0,005 -- толщина стенки лотка, м;

угол подъема лотка вибробункера

tg? = s/? D,

принимают угол

? = 2-4^o [1. c. 75];

принимаем ? = 3^o

ширина (мм) лотка вибробункера

В = b_д + (2 ? 3), где b_д=0,007 м

ширина перемещаемой детали, м;

B=0,009 м

средняя скорость (мм/сек) перемещения деталей в пандусе вибробункера

v_{ср = Ql / 60k}

_Vср=0.08 м/с

где Q -- производительность вибробункера, шт/сек;

k = 0,5 ? 0,8

коэффициент заполнения вибробункера;

производительность (шт/сек) вибробункера при установившемся режиме работы

Q = v_срpk/l

Q=0,7 шт/с

где р = 0,27 -- вероятность ориентации деталей в пандусе вибробункера; l -- длина перемещаемой детали в направлении ее движения вдоль лотка, м.

Колебания вибробункера осуществляются с помощью электромагнитных вибраторов, работающих с частотой 50 и 100 гц. Частота 100 гц применяется у вибробункеров для перемещения небольших деталей с диаметром бункера до 0,25 м, частота 50 гц -- для вибробункеров с диаметром бункера до 0,5 м.

На основании наблюдения за работой вибробункеров можно сделать вывод, что их целесообразно использовать для перемещения мелких деталей.В данной работе рассматривается мелкая деталь. Вибрационные бункера нормализованы.

3.4 Выбор вибробункера на основании проведенных расчетов. Выбираем ВБ1601 [7].

Описание вибратора ВБ1601:

- диаметр вибратора 0,016 м

- высота вибратора 0,0135 м

- средняя скорость движения детали 0,1 м/c

- закон колебаний гармонический

- питание от сети переменного тока 220 в

- потребляемая мощность 40 Вт

- масса загружаемых деталей до 1 кг

3.5 Чаша ВБЗОУ

Чаша вибробункера (Рис.6) служит накопительным бункером, предназначенным для предварительной ориентации детали и последующей ее транспортировки к ориентирующему и отсекающему устройствам. Она состоит из дна и стенки, имеющей пандус (Рис.7).

Рис.6

Рис.7



4. ОРИЕНТАЦИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ [8]

Детали входят в соединение друг с другом цилиндрическими поверхностями, или, реже, плоскостями. В соответствии с этим рассмотрим, прежде всего, следующие случаи ориентации:

1) ориентация по одной наружной цилиндрической поверхности;

2) ориентация по двум наружным цилиндрическим поверхностям с параллельными осями;

3) ориентация по двум наружным цилиндрическим поверхностям с перпендикулярными (пересекающимися) осями;

4) ориентация по одной внутренней цилиндрической поверхности;

5) ориентация по двум внутренним цилиндрическим поверхностям с параллельными осями;

6) ориентация по одной наружной и одной внутренней цилиндрическим поверхностям с перпендикулярными осями;

7) ориентация пластины по плоскостям;

8) ориентация по одной плоскости и одной наружной цилиндрической поверхности;

9) ориентация по одной плоскости и одной внутренней цилиндрической поверхности.

Перечисленные девять случаев ориентации, конечно, не исчерпывают разнообразных сочетаний поверхностей, особенно, если учесть, что в процессе сборки, состоящем из нескольких операций, детали последовательно наращиваются (собираются) на частично собранный подузел. Однако разбор этих случаев позволит решать и иные задачи.

Ориентация по одной наружной цилиндрической поверхности может производиться либо в призмах, либо по габариту. В этом случае ориентацию по оси (в центрах) или по торцам (в чашках) приходится отбросить, так как концы валика должны быть свободны для ввода его в соединение.

При ориентации валика в призмах, в свою очередь, можно различать два случая. Первый случай, когда валик забирается из питательного лотка призмой и доводится до плоского неподвижного упора, и второй случай, когда валик забирается плоским толкателем и доводится до неподвижного упора в виде призмы.

К способам ориентации следует, прежде всего, предъявить требование, чтобы колебание размеров детали в пределах допуска мало отражалось на ее положении. Подходя к оценке способов ориентации валика в призмах с этой точки зрения, ' можно сделать вывод, что первый случай (неподвижный плоский упор) лучше, так как центр валика переместится при изменении размера цилиндра на половину, величины этого изменения. При втором случае ориентации перемещение центра валика будет равно половине изменения размера цилиндра, деленной на синус половины угла между щеками призм.

Ориентация валика по габариту, т. е. расположение валика в питателе, имеющем отверстие, равное наружному диаметру валика, значительно хуже установки по призмам, так как отверстие, в котором располагается валик, несколько больше его наружного диаметра и неизвестно, какое положение в этом отверстии занимает валик.

Ориентация детали или подузла по двум цилиндрическим поверхностям (рис.8 б) с параллельными осями может производиться либо по клину и плоскости, либо по габариту.

С помощью рассуждений, аналогичных предыдущим, можно сделать вывод, что лучшим способом установки является ориентация с неподвижной плоскостью (рис.8 в) и передвижным клином (рис.8 г). Установка по габариту для двух цилиндрических поверхностей (рис.8 д) с параллельными осями является менее надежной и, следовательно, менее желательной, чем для одной цилиндрической поверхности, Рис.8 б,в,г,д

Так как диаметры отверстий в толкателе должны быть увеличены еще за счет колебания расстояния между осями.

Ориентация по двум наружным цилиндрическим поверхностям с пересекающимися осями может производиться в двух призмах, причем нижняя призма должна иметь возможность смещения, а верхняя призма должна иметь возможность поворота относительно собственной оси.

Установка по одной внутренней (Рис.9) цилиндрической поверхности: может производиться только по габариту с помощью штифта. Штифт рекомендуется выполнять трехгранным с концом, заточенным на конус. Это дает возможность применения отдельных деталей.

Такого рода установку даже для прессовых соединений, так как вводимая в отверстие деталь при этом не сможет войти в трехгранное отверстие плиты, на которой осуществляется сборка (запрессовка). Устройство механизма, управляющего движением центрирующего штифта, должно быть таким, чтобы гарантировать обязательный вывод штифта после сопряжения. Ориентировка по двум внутренним цилиндрическим поверхностям с параллельными осями может производиться либо двумя трехгранными штифтами, либо трехгранным и ромбическим.

Ориентировка по одной наружной и одной внутренней цилиндрической поверхностям с перпендикулярными (пересекающимися) осями производится так, что наружная поверхность ориентируется по призме, а внутренняя по трехгранному штифту

При этом наружная цилиндрическая поверхность, в общем случае, будет лежать только на одной стороне призмы, что допустимо.

Ориентация пластины по плоскостям производится либо по трем жестким упорам двумя толкателями, либо, что более удобно, по двум упорам одним самоустанавливающимся толкателем

Рис.9. Двойная ориентация платы с двумя отверстиями

Ориентация по одной плоскости и по одной наружной цилиндрической поверхности может производиться по неподвижной призме и плоскому толкателю либо по плоскому упору и призматическому толкателю. Первый способ установки является менее точным, но конструктивно более удобным.

Ориентация по одной плоскости и одной внутренней цилиндрической поверхности производится по трехгранной призме и упору.

Конструкция детали такова, что при выдаче из бункерно-ориентирующих устройств может происходить сцепление в виде двух или более винтов, образование которого приводит к прекращению выдачи детали из бункера. Деталь имеют простую геометрическую форму, удобные технологические базы. В геометрии детали отсутствуют сложные в исполнении элементы. Являясь симметричной, простой деталью, винт уменьшает количество возможных положений на лотке, тем самым упрощая процесс ориентации.

Первичная ориентация осуществляется в бункере: под действием вибрации винты «заползают» по пандусу; в нем выполнена канавка (Рис.10) необходимая для более плотного прилегания торцов деталей друг к другу, исключения «парной» подачи. Канавка выполнена

на протяжении транспортировки винта до сброса в воронку. На данном этапе винт может подаваться головкой вперед либо головкой назад, что не принципиально.

Рис.10.

Вторичная ориентация происходит в пандусе идущем сразу за пандусом чаши, в нем тоже выполнена канавка, переходящая в паз (Рис.11) предотвращающий «парную» подачу деталей. Необходимо, чтобы на стыке не было заусениц или неровностей. На этом этапе винт ориентируется головкой вверх.

Рис.11.



На накопителе установлена воронка (Рис.12), через нее винт попадает в накопитель.

Рис. 12. 1- пандус ,2- воронка ,3- трубка

Ручеек также выполняет роль накопителя. В накопителе установлен датчик. При применении блока электроники это дает возможность настраивать работу вибратора разбивая ее по временным интервалам.

4.1 Расчет угла, установления накопителя (Рис.13)

Рис. 13

Накопитель расположен под углом, для того, чтобы винты без дополнительных действий, «своим» ходом подавались к отсекателю. Проведем расчет угла, необходимого для самостоятельного скатывания.

[1 c.75-79,378]

Исходные данные:

- масса винта m= 0,001681 кг

- коэффициент трения покоя и скольжения совпадают м= 0.17

- ширина паза в желобке для винта a= 0,0045 м

- диаметр головки винта D= 0,007 м

- диаметр винта d= 0,004 м

Расчет:

Возьмем идеальный случай, когда винт располагается строго по центру ручейка (Рис.14)

Рис.14

Пользуясь формулами [1 с.75] рассчитаем площадь контакта винта с ручейком (Рис.15)

F=(rl-c(r-h))/2

Рис.15

Используется справочная информация

h= 1.25 мм l= 6.11 мм б=99⁰59^І r=3.5 мм С=5.36 мм

тогда F=0,000009325 м²,

следовательно F=0,00001865 м²

Расчет угла, под которым расположен накопитель (для самостоятельного перемещения винтов).(Рис.16)

Исходные данные [1 c.77,328,663]:

Вес детали m= 0,001681 кг

Коэффициент трения покоя м=0,15

Коэффициент трения скольжения м=0,15

Необходимо найти угол б

Рисуется чертеж сил действующих на винт.

Рис.16

При достаточно малых углах наклона винт будет покоиться в ручейке.

При этом сила трения покоя F_тр.п уравновешивает силу F, составляющую силы тяжести, направленную вдоль наклонной плоскости.

С увеличением угла б, сила трения покоя растет при некотором угле б

она достигает максимального значения



Отсюда

При дальнейшем увеличении угла б винт заскользит по направляющей,

а сила трения является силой трения скольжения

Подставляем имеющиеся значения:

F_тр.п.max=0,00276

Исходя из экспериментальных данных возьмем угол б=30⁰

Тогда получим F_тр.ск.=0,002425

Условие скольжения винта

Соответственно берем угол б=30⁰



5. ОТСЕКАТЕЛИ

Отсекатель отделяет от общей массы по одной детали, которая дальше самотеком поступает к рабочему месту. Отсекатель необходим, если в процессе транспортирования заготовки требуется изменить ее положение или направление движения, а так же в случаях, когда заготовки тяжелые, чтобы исключить действие веса всех заготовок на питатель.

Отсекатели обеспечивают синхронную выдачу деталей из магазина, т.е. осуществляют ориентацию во времени. Деталь отделяется от общего потока, после чего под действием силы тяжести она поступает в механизм межпозиционного транспортирования.

Рис.17. Типы отсекателей

По устройству различают два вида отсекателей: штифтовые и барабанные.

Штифтовые отсекатели (рис. 17, а) могут иметь прямолинейное возвратно-поступательное или качательное движение. В обоих случаях работа отсекателя сводится к поочередному действию двух штифтов: один удерживает очередную заготовку, а другой - все остальные. Штифты располагаются параллельно друг другу на расстоянии, равном размеру заготовки.

Штифтовые отсекатели имеют тот недостаток, что в одном из положений (нейтральном) при недостаточной скорости отсекателя возможно проскальзывание нескольких заготовок. Вторым недостатком штифтовых отсекателей является невысокая производительность (100 - 120 заготовок в минуту), так как скорость отсекания не может быть больше минимальной скорости движения заготовок.

На рис. 18, б показан кулачковый Отсекатель, в котором вместо штифтов имеется пара кулачков 1, установленных под некоторым углом так, что при вращении один из них выпускает деталь, а другой удерживает остальные.

Барабанные или дисковые отсекатели представляют собой различного рода диски с выемками под заготовки. На рис. 17, в, г показаны два варианта барабанных отсекателей. Работа их сводится к тому, что при поворачивании на некоторый угол диск захватывает заготовку и подает ее, одновременно удерживая остальные. Скорость действия этих отсекателей зависит от приводного механизма и скорости перемещения заготовок. Эти отсекатели работают более спокойно, чем штифтовые.

5.1 Отсекатель штифтового типа (Рис.18).

Конструкция и принцип работы. Отсекатель возвратно-поступательного действия. Лоток по которому транспортируются детали имеет два боковых отверстия в которых стержни 1 и 2 совершают обратные друг другу поступательные движения. Поступательные движения им передает рычажный механизм 3, который имеет колебательные движения вокруг своей оси.

В момент выхода из отверстия стержня 1 деталь Б перемещается на место детали А, дальше проход закрыт стержнем 2, а следующая за Б деталь поступает на место Б. Когда совершается обратное колебание, рычажный механизм приводит в действие стержни и стержень 1 возвращается в лоток а

стержень 2 выходит, тем самым освобождая проход детали А, и она продолжает движение в питатель. Образуется замкнутый цикл.

Достоинства:

- простота изготовления

- малые затраты материала

- возможность применения в качестве возвратно-поступательного движетеля электромагнитных, пневматических, гидравлических и прочих систем

- может работать под углом

- не критична к «наползанию» винтов

Недостатки:

- возможность перекоса платы при смещении штока привода

- дребезг всего механизма при передаче колебаний от вибропривода

Рис. 18.

5.2 Отсекатель тип 2 (Рис.19).

Он устроен по такому же принципу, как отсекатель штифтовой.

Но имеет существенные доработки механизма фиксации отсекающих стержней.

Рис.19

Достоинства:

- двухярусная плата увеличила жесткость конструкции

- за счет пружины устранен дребезг

- более высокое и надежное центрирование уменьшает вероятность перекоса и заклинивания

- возможность применения в качестве возвратно-поступательного движителя электромагнитных, пневматических, гидравлических и прочих систем

- может работать под углом

- не критична к «наползанию» винтов

Недостатки:

- увеличение объема используемых материалов

- усложнение конструкции

5.3 Отсекатель тип 3:

Отсекатель построен по принципу штифтового на рис.17 а

Рис.20

Достоинства:

- все достоинства штифтового отсекателя

- использование стандартных деталей

Недостатки:

- малая производительность

5.4 Отсекатель тип 4

Конструкция и принцип работы. Отсекатель возвратно-поступательного действия. На накопителе (Рис.21 поз.1) по которому транспортируются винты установлен перепускатель (поз.3) который совершает возвратно поступательные движения. Поступательные движения ему передаются от пневмо-привода (поз.2) .

В момент нахождения перепускателя в одном из крайних положений

Винт проходит через скругленный паз, в его стенке. Внутренний зазор между стенками имеет длину диаметра шляпки винта. Винт упирается во вторую стенку. Затем перепускатель устанавливается во второе положение и винт проходит через паз во второй стенке. Цепляется за штифт (поз.4), переворачивается в склиз, откуда скатывается в патрон. Образуется замкнутый цикл.

Достоинства:

- все достоинства штифтового отсекателя

- использование стандартных деталей

- исключает «двойную подачу», которая возможна в штифтовом отсекателе при износе , отсекающих стержней

Недостатки:

- малая производительность

- большая материалоемкость

Рис.21



6. Питатели

Для детали - винт в качестве питателя используется тот же склиз. То есть устройство отсекателя смонтировано непосредственно в самом питателе. Таким образом накопитель, отсекатель и питатель составляют единый элемент, который является высокотехнологичным.



7. Склиз

Склиз (Рис.22) установлен на конце питателя. Он служит для плавного переворачивания винта в ориентированное положение подачи, его в патрон.

Рис.22



8. Сборочный механизм

После поступления винта в патрон (рис.22 поз.4). Происходит центрирование винта, при помощью ориентаторов 3 . После установления детали в исходное положение боек 2 дожимает винт в патрон 4. Затем привод зажимает винт и доставляет винт в ориентированном положении к месту сборки, с последующим завинчиванием.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсовой работы был разработан автоматический процесс выдачи детали данной в задании. Было спроектировано сборочное приспособление для подачи детали в соответствии с поставленной задачей. Описан автоматизированный участок с применением бункерно-загрузочных устройств, ориентируещего приспособления, отсекающих механизмов, транспортеров.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.И. Анурьев Справочник конструктор машиностроителя. Изд. 8-е переработанное и дополненное. М., Машиностроение, 2001, -920с. Т.1

2. В.И. Анурьев Справочник конструктор машиностроителя. Изд. 8-е переработанное и дополненное. М., Машиностроение, 2001, -912с. Т.2

3. В.И. Анурьев Справочник конструктор машиностроителя. Изд. 8-е переработанное и дополненное. М., Машиностроение, 2001, - 864с. Т.3

4. Автоматизация производственных процессов. Шаумян Г.А. Высшая школа, 1967, -172с.

5. Автоматизация процессов в машиностроении. Учеб. пособие для вузов.

М., Высшая школа, 1973, -456с.

6. Комплексная автоматизация производства. Л.И. Волкевич, М.П. Коваль

-М.: Машиностроение, 1983, 269 с.

7. Научно-технический портал http://masters.donntu.edu.ua/

8. Научно-техническая электронная библиотека http://www.erudition.ru/