RU2201885C2 - Вибролоток - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов по загрузке деталей в рабочую зону технологических машин. Техническим результатом заявленного устройства является новая конструкция вибровозбудителя негармонических колебаний, обеспечивающая расширение области существования управляемых режимов работы колебательной системы в условиях параметрического резонанса и возможности настройки и переналадки устройства, а также расширение возможностей вибролотка с точки зрения повышения его производительности. Для этого вибролоток содержит лоток, закрепленный на реактивной массе плоскими пружинами с возможностью качения, вибровозбудитель негармонических колебаний в виде электромагнита и якоря, датчик направления движения лотка, соединенный с элементом задержки, два источника питания, один из которых соединен с первым входом тиристорного коммутатора, второй вход которого соединен с элементом задержки. При этом вибровозбудитель негармонических колебаний снабжен вторым электромагнитом и вторым якорем. Причем оба электромагнита выполнены поперечными, а взаимодействующие с ними два якоря жестко закреплены на лотке со смещением относительно полюсов сердечников электромагнитов, датчик направления движения лотка соединен со вторым источником питания и выполнен в виде соединенных между собой механической части и логического элемента. При этом в качестве механической части используется один электромагнит и якорь вибровозбудителя, выполняющие функцию обеспечения электромагнитной постоянной жесткости подвеса лотка, а логический элемент выполнен с возможностью управления режимами вибровозбудителя и обеспечения негармонических колебаний лотка. 1 ил.

Description

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов и может найти применение в устройствах для автоматической загрузки деталей в рабочую зону технологических машин.

Известно вибрационное загрузочное бункерное устройство, содержащее чашу со спиральным лотком, закрепленную на опоре качения на реактивной массе с помощью пружин, жесткость которых соизмерима по усилию с взаимодействием полюсов постоянного магнита, и полюсов электромагнита с возможностью вращения, вибровозбудитель негармонических колебаний с кольцевым электромагнитом и якорем и блок управления с датчиком направления движения чаши и элементом задержки. Якорь устройства выполнен с постоянными магнитами, закрепленным при помощи плоских пружин большой жесткости, что обуславливает сдвиг относительно полюсов электромагнита, а блок питания выполнен в виде регулируемого источника постоянного тока, выход которого подключен к электромагниту, а управляющий вход - к датчику направления движения чаши через элемент задержки (а.с. СССР 1751108 А1, В 65 G 27/00, 1990).

Недостатком данного устройства является ограниченная область существования управляемых режимов работы колебательной системы в условиях параметрического резонанса. В устройстве необходимо применение пружин, соизмеримых по жесткости с силами взаимодействия полюсов электромагнита с постоянными магнитами якоря, что приводит к увеличению собственной жесткости системы и, следовательно, собственной частоты колебаний. Это приводит к сужению области устойчивости работы устройства, при этом ограничиваются возможность регулировки силы взаимодействия полюсов электромагнита, в случае отсутствия тока в электромагните, с постоянными магнитами якоря и настройка параметров колебания чаши.

Наиболее близким из известных технических решений является вибрационное бункерное устройство, содержащее чашу со спиральным лотком, установленную на опоре качения на реактивной массе с возможностью вращения и вибровозбудителя негармонических колебаний. Устройство снабжено датчиком направления движения чаши, задающим сигнал направления движения чаши в виде значения вектора скорости чаши, при этом вибровозбудитель негармонических колебаний выполнен в виде одного кольцевого электромагнита, закрепленного на реактивной массе, и кольцевого якоря, установленного на чаше, тем самым не обеспечивается относительное расположение полюсов якоря и полюсов электромагнита и ограничиваются технологические возможности устройства (а.с. СССР 1640065 А1, М.Кл. В 65 G 27/00, 1989).

Недостатком данного устройства является наличие вибровозбудителя негармонических колебаний в виде кольцевого электромагнита, кольцевой якорь которого не имеет заданной ориентации относительно полюсов электромагнита, тем самым не обеспечивается стабильный цикл движения чаши в начальный момент работы в тех случаях, когда полюса кольцевого электромагнита и кольцевого якоря полностью совпадают, либо отклонение от этого положения лежит в пределах зоны чувствительности датчика направления движения чаши, что существенно ограничивает технологические возможности данного устройства.

Данное устройство имеет низкий технический уровень, что обусловлено конструктивным исполнением вибровозбудителя негармонических колебаний, кольцевой якорь которого не имеет заданной ориентации относительно полюсов кольцевого электромагнита, тем самым не обеспечивается стабильный цикл движения чаши в начальный момент работы в тех случаях, когда полюса кольцевого электромагнита и кольцевого якоря полностью совпадают, либо отклонение от этого положения лежит в пределах зоны чувствительности датчика направления движения чаши, что существенно ограничивает область существования управляемых режимов работы колебательной системы в условиях параметрического резонанса и, следовательно, ухудшает технические возможности данного устройства.

Важнейшей задачей данного изобретения является создание вибролотка с новой конструкцией вибровозбудителя негармонических колебаний, выполняющего функции измерения параметров движения лотка и функции возбудителя колебаний на базе двух поперечных электромагнитов, один из которых выполняет функцию постоянной электромагнитной жесткости и является механической частью датчика направления движения лотка, а второй электромагнит подключается и отключается схемой управления к источнику постоянного тока в зависимости от сигнала, снятого с катушки первого поперечного электромагнита, тем самым расширяются возможности настройки и переналадки устройства. Относительное смещение полюсов якорей и полюсов сердечников электромагнитов обеспечивается применением плоских пружин, что приводит к увеличению области существования управляемых режимов работы колебательной системы в условиях параметрического резонанса и расширению технологических возможностей устройства в начальный момент работы.

Техническим результатом заявленного устройства является новая конструкция вибровозбудителя негармонических колебаний, обеспечивающая расширение области существования управляемых режимов работы колебательной системы в условиях параметрического резонанса и возможности настройки и переналадки устройства, а также расширение возможностей вибролотка с точки зрения повышения его производительности.

Технический результат достигается тем, что вибролоток, включающий лоток, закрепленный на реактивной массе плоскими пружинами с возможностью качения, вибровозбудитель негармонических колебаний в виде электромагнита и якоря, датчик направления движения лотка, соединенный с элементом задержки, два источника питания, один из которых соединен с первым входом тиристорного коммутатора, второй вход которого соединен с элементом задержки, при этом вибровозбудитель негармонических колебаний снабжен вторым электромагнитом и вторым якорем, причем оба электромагнита выполнены поперечными, а взаимодействующие с ними два якоря жестко закреплены на лотке со смещением относительно полюсов сердечников электромагнитов, датчик направления движения лотка соединен со вторым источником питания и выполнен в виде соединенных между собой механической части и логического элемента, при этом в качестве механической части используется один электромагнит и якорь вибровозбудителя, выполняющие функцию обеспечения электромагнитной постоянной жесткости подвеса лотка, а логический элемент выполнен с возможностью управления режимами вибровозбудителя и обеспечения негармонических колебаний лотка.

Создание новой конструкции вибролотка с вибровозбудителем негармонических колебаний, снабженным вторым электромагнитом и вторым якорем, причем оба электромагнита выполнены поперечными, а взаимодействующие с ними два якоря жестко закреплены на лотке со смещением относительно полюсов сердечников электромагнитов, датчиком направления движения лотка, соединенным со вторым источником, при этом в качестве механической части используются один электромагнит и якорь вибровозбудителя, выполняющие функцию обеспечения электромагнитной постоянной жесткости подвеса лотка, а логический элемент выполнен с возможностью управления режимами вибровозбудителя и обеспечения негармонических колебаний лотка, что увеличивает область существования регулируемых колебаний лотка при параметрическом резонансе и расширяет технологические возможности настройки и переналадки устройства, расширяя возможности вибролотка с точки зрения повышения его производительности.

Данное устройство представлено на чертеже, на котором представлен общий вид устройства.

Вибролоток состоит из лотка 1, закрепленного на реактивной массе 2 плоскими пружинами 3 с возможностью качения, и вибровозбудителя негармонических колебаний в виде электромагнитов 4 - 9. К нижней части лотка 1 жестко прикреплены якоря 4 и 5 вибровозбудителя негармонических колебаний, при этом второй якорь 4 взаимодействует с вторым поперечным электромагнитом 6, 8, обеспечивая постоянную электромагнитную жесткость подвеса лотка на реактивной массе, одновременно являясь механической частью датчика направления движения лотка, а якорь 5 обеспечивает передачу лотку усилий взаимодействия с поперечным электромагнитом 7, 9. Для обеспечения устойчивой работы устройства в начальный момент работы с помощью плоских пружин 3 полюса якорей 4 и 5 смещены влево относительно полюсов сердечников поперечных электромагнитов 6, 8 и 7, 9 на величину ¹/₄ ширины полюса соответственно.

Вибровозбудитель негармонических колебаний состоит из двух поперечных электромагнитов 6, 8 и 7, 9, жестко закрепленных на реактивной массе 2, снабженных катушками электромагнитов 8 и 9, а также сердечниками электромагнитов 6 и 7 соответственно. Поперечные электромагниты 6, 8 и 7, 9 взаимодействуют друг с другом посредством соответствующих якорей 4 и 5, жестко закрепленных на лотке 1 со смещением. Второй поперечный электромагнит 6, 8 вибровозбудителя выполняет функцию обеспечения постоянной жесткости подвеса лотка 1 на реактивной массе 2 при продольном его перемещении, создавая усилие, направленное к положению нулевого смещения полюсов второго якоря 4 относительно полюсов сердечника электромагнита 6 и приложенное через второй якорь 4 к лотку 1. Поперечный электромагнит 6, 8 вибровозбудителя является также механической частью датчика 4, 6, 8, 12 направления движения лотка 1.

Вибролоток снабжен датчиком направления движения лотка 1, состоящим из механической части в виде поперечного электромагнита 6, 8 и якоря 4 и логического элемента 12, обеспечивающим необходимую обратную связь для работы вибровозбудителя. В процессе работы лоток 1 вместе с жестко прикрепленным к нему вторым якорем 4 совершает колебательные движения в продольном направлении, при этом меняется площадь перекрытия полюсов второго якоря 4 и сердечника электромагнита 6, а следовательно, и площадь сечения магнитного потока в зазоре, таким образом меняется индуктивное сопротивление в катушке электромагнита 8 поперечного электромагнита 6, 8. Изменение значения тока в катушке 8 обрабатывается логическим элементом датчика направления движения лотка 12, после чего необходимый сигнал подается на элемент задержки 13, позволяющий компенсировать потери на диссипацию энергии, и далее на тиристорный коммутатор 10. К силовому входу тиристорного коммутатора 10 подключен источник постоянного тока 11, а к выходу - катушка 9 поперечного электромагнита 7, 9.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени лоток 1 находится в крайнем левом положении. При включении устройства электрический ток с источника постоянного тока 14 подается на катушку электромагнита 8 поперечного электромагнита 6, 8, при этом, благодаря смещению полюсов второго якоря 4 и сердечника электромагнита 6 в результате взаимодействия второго якоря 4, жестко закрепленного на лотке 1, и поперечного электромагнита 6, 8, лотку передается усилие, направленное в сторону увеличения площади перекрытия полюсов якоря 4 и сердечника электромагнита 6. Лоток 1 приобретает ускорение и движется в правую сторону с увеличивающейся скоростью до совпадения полюсов якоря 4 и сердечника электромагнита 6 поперечного электромагнита 6,8. В момент прохождения которого знак усилия взаимодействия второго якоря 4 и поперечного электромагнита 6, 8, приложенного к лотку 1, меняет свой знак на противоположный, однако за счет сил инерции лоток 1 продолжает свое движение в правую сторону, причем скорость его движения уменьшается.

После остановки лотка 1 начинается его движение в левую сторону. Отклонение лотка 1 от положения совпадения полюсов второго якоря 4 и сердечника электромагнита 6 поперечного электромагнита 6, 8 максимально, следовательно, площадь сечения магнитного потока минимальна, что приводит к увеличению до максимума значения индуктивного сопротивления в катушке электромагнита 8 и, следовательно, понижению до минимума значения тока в катушке электромагнита 8 поперечного электромагнита 6, 8. Событие понижения до минимума значения тока в катушке электромагнита 8 поперечного электромагнита 6, 8 определяется логическим элементом датчика направления движения лотка 12, и на элемент задержки 13 подается сигнал события смены знака скорости лотка 1.

По истечении фиксированной задержки тиристорный коммутатор 10 подключает источник постоянного тока 11 к катушке электромагнита 9 поперечного электромагнита 7, 9, что приводит к увеличению суммарного магнитного потока в поперечных электромагнитах 6, 8 и 7, 9 и якорях 4 и 5 соответственно, и следовательно, к увеличению силы взаимодействия якорей 4 и 5 с поперечными электромагнитами 6, 8 и 7, 9 соответственно.

Лоток 1 под действием усилия взаимодействия якорей 4 и 5 с сердечниками электромагнитов 6 и 8 поперечных электромагнитов 6, 8 и 7, 9 соответственно, приобретает ускорение и движется в левую сторону с увеличивающейся скоростью до совпадения полюсов якорей 4 и 5 и сердечников электромагнитов 6 и 8 поперечных электромагнитов 6, 8 и 7, 9 соответственно. В момент прохождения которого знак усилия взаимодействия якорей 4 и 5 и сердечников электромагнитов 6 и 8 поперечных электромагнитов 6, 8 и 7, 9, соответственно приложенного к лотку 1, меняет свой знак на противоположный, однако за счет сил инерции лоток 1 продолжает свое движение в левую сторону, причем скорость его движения уменьшается.

После остановки лотка 1 начинается его движение в правую сторону. Отклонение лотка 1 от положения совпадения полюсов второго якоря 4 сердечника электромагнита 6 поперечного электромагнита 6, 8 максимально, следовательно, площадь сечения магнитного потока минимальна, что приводит к увеличению до максимума значения индуктивного сопротивления в катушке электромагнита 8 и, следовательно, понижению до минимума значения тока в катушке электромагнита 8 поперечного электромагнита 6, 8. Событие понижения до минимума значения тока в катушке электромагнита 8 поперечного электромагнита 6, 8 определяется логическим элементом датчика направления движения лотка 12, и на элемент задержки 13 подается сигнал события смены знака скорости лотка 1. По истечении фиксированной задержки тиристорный коммутатор 10 отключает источник постоянного тока 11 от катушки электромагнита 9 поперечного электромагнита 7, 9, что приводит к уменьшению суммарного магнитного потока в поперечных электромагнитах 6, 8 и 7, 9 и якорях 4 и 5 соответственно до уровня взаимодействия якоря 4 и сердечника 6 поперечного электромагнита 6, 8 и, следовательно, к уменьшению силы взаимодействия якорей 4 и 5 с поперечными электромагнитами 6, 8 и 7, 9 соответственно.

Таким образом, лоток 1 движется в правую сторону с меньшим ускорением, чем в левую сторону. В дальнейшем устройство работает аналогично. Изменение величины усилия приводит к изменению частоты собственных колебаний системы и к несимметричному закону колебаний лотка, вызывающему транспортирование находящихся на нем деталей.

Claims (1)

1. Вибролоток, включающий лоток, закрепленный на реактивной массе плоскими пружинами с возможностью качения, вибровозбудитель негармонических колебаний в виде электромагнита и якоря, датчик направления движения лотка, соединенный с элементом задержки, два источника питания, один из которых соединен с первым входом тиристорного коммутатора, второй вход которого соединен с элементом задержки, отличающийся тем, что вибровозбудитель негармонических колебаний снабжен вторым электромагнитом и вторым якорем, причем оба электромагнита выполнены поперечными, а взаимодействующие с ними два якоря жестко закреплены на лотке со смещением относительно полюсов сердечников электромагнитов, датчик направления движения лотка соединен со вторым источником питания и выполнен в виде соединенных между собой механической части и логического элемента, при этом в качестве механической части используется один электромагнит и якорь вибровозбудителя, выполняющие функцию обеспечения электромагнитной постоянной жесткости подвеса лотка, а логический элемент выполнен с возможностью управления режимами вибровозбудителя и обеспечения негармонических колебаний лотка.