Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние теории и практики автоматизации загрузки и транспортировки штучных объектов, задачи разработок и исследований 10
1.1. Обзор состояния существующих автоматических загрузочных устройств для штучных объектов 10
1.2. Классификация объектов и особенности их штучной выдачи из БАЗУ 21
1.3. Цель и задачи исследования 23
Выводы к главе 1 25
ГЛАВА 2. Методика исследования отдельных элементов автоматического загрузочного устройства и автоматического загрузочного устройства в целом для штучных малогабаритных объектов произвольной формы и размеров 26
2.1. Определение критериев и методика оценки возможности автоматизации процесса штучной выдачи из россыпи малога баритных объектов произвольной формы и размеров 26
2.1.1. Тетраэдр (правильный четырехгранник) 28
2.1.2. Гексаэдр 30
2.1.3. Октаэдр 32
2.1.4. Додекаэдр 34
2.2. Экспериментальные исследования процессов штучной выдачи из россыпи малогабаритных объектов произвольной формы и размеров 38
2.3. Требования к захватному органу и предконтактная характеристика вакуумного захватного органа 41
2.4. Специальные установки для экспериментальных исследований 45
2.5. Исследование силовых характеристик вакуумного захватного органа 51
2.6. Методика проведения экспериментальных исследований 55
2.6.1. Исследование изменения коэффициента транспортирования объекта из россыпи при различных режимах работы захватного органа загрузочной ёмкости 55
2.6.2. Разработка алгоритма движения элементов захватного органа АЗУ 62
2.6.2.1. Алгоритм движения элементов ЗО загрузочной ёмкости по варианту 1 64
2.6.2.2. Алгоритм движения элементов ЗО загрузочной ёмкости по варианту 2 70
Выводы к главе 2 75
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования процесса штучной выдачи из россыпи малогабаритных объектов и транспортирования их в рабочую зону 76
3.1. Экспериментальное исследование АЗУ при режиме работы 30 загрузочной емкости по варианту 1 для объекта, имеющего величину К0о =1,00 76
3.2. Экспериментальное исследование АЗУ при режиме работы 30 загрузочной емкости по варианту 2 для объекта, имеющего величину Коо = 1,00 94
3.3. Экспериментальное исследование АЗУ при режиме работы ЗО загрузочной емкости по варианту 1 для объекта, имеющего величину Коо = 0, 32 111
3.4. Экспериментальное исследование АЗУ при режиме работы ЗО загрузочной емкости по варианту 1 для объекта, имеющего величину Коо = 0,32 128
Выводы к главе 3 149
ГЛАВА 4. Новые конструкции захватных органов и бункерного загрузочного устройства 150
4.1. Бункерное загрузочное устройство 150
4.2. Вакуумный захват с гибкими элементами 155
4.3. Вакуумный захват с эластичной диафрагмой 160
Выводы к главе 4 164
Заключение 166
Список использованной литературы 168
Приложение 174
- Обзор состояния существующих автоматических загрузочных устройств для штучных объектов
- Требования к захватному органу и предконтактная характеристика вакуумного захватного органа
- Экспериментальное исследование АЗУ при режиме работы 30 загрузочной емкости по варианту 2 для объекта, имеющего величину Коо = 1,00
- Вакуумный захват с эластичной диафрагмой
Введение к работе
Целью экономической стратегии правительства России был и остается неуклонный подъем материального и культурного уровня жизни народа. Реализация этой цели в предстоящем периоде требует ускорения социально-экономического развития, всемерной интенсификации и повышения эффективности производства на базе научно-технического прогресса.
Главная задача состоит в повышении темпов и эффективности развития экономики на базе ускорения научно-технического прогресса, технического перевооружения и реконструкции производства и в достижении на этой основе дальнейшего подъема благосостояния Российского народа.
Повышение производительности труда возможно главным образом за счет разработки и внедрения прогрессивных технологических процессов, оборудования и комплексно-автоматизированных систем.
Наиболее важны данные задачи для машиностроительного комплекса, в котором, прежде всего для отраслей приборостроения и электронной промышленности на технологических операциях автоматической загрузки из россыпи штучными объектами рабочих позиций (заготовки корпусов светодиодов, гранулированные материалы), производства изделий бриллиантовой промышленности (алмазное сырье, полудрагоценные и драгоценные камни).
Создание и использование высокопроизводительного автоматизированного технологического оборудования, обладающего повышенным качеством, надежностью и долговечностью, является важнейшим фактором увеличения эффективности производства, требует новых методов проектирования, изготовления и эксплуатации прогрессивной техники, базирующейся на достижениях научно-технического прогресса. Использование этих достижений осуществляется по двум направлениям: создание принципиально новых моделей технологического оборудования и средств механизации и автоматизации производства; модернизация ранее созданных моделей технологического оборудования, заключающаяся в создании более совершенных модификаций с улучшенными технико-экономическими показателями.
Задачи технологии и автоматизации взаимосвязаны и определяются характером производства. Так в мелкосерийном и серийном производствах необходимо применять гибкие производственные системы (ГПС), исполнительными основными элементами которых является широко переналаживаемые на типоразмер объектов производства (заготовок, деталей и т.п.) автоматические загрузочные устройства (АЗУ), а также роботы и манипуляторы. Крупносерийное и массовое производства требуют использования узко переналаживаемых на типоразмер объектов АЗУ повышенной производительности до (40 ... 120) шт/мин.
Одной из основных задач автоматизации производственных процессов является задача автоматической загрузки технологического оборудования штучными объектами.
Широко используемые в промышленности бункерные автоматические загрузочные устройства (БАЗУ), основанные на традиционных способах подготовки штучных объектов к захвату, сопровождающихся интенсивным взаимным движением объектов в россыпи, штучного отделения объектов по их меньшему габаритному размеру и последовательного перемещения на позиции ориентирования, работоспособны только с малогабаритными объектами, имеющими геометрическую форму, близкую к правильным геометрическим телам: шару, цилиндру, кубу, призме и т.п.. Поэтому существующие БАЗУ не отвечают возрастающим требованиям широкой переналадки на типоразмер объектов, не обеспечивают требуемой повышенной производительности для объ-
7 требуемой повышенной производительности для объектов средних габаритных размеров и неработоспособны с крупногабаритными объектами.
Интенсивное развитие в машиностроительном комплексе отраслей приборостроения, вычислительной техники, электротехнической и электронной промышленностей характеризуется расширением номенклатуры специфических штучных объектов производства, обладающих малой жесткостью и устойчивостью по отношению к воздействиям внешних сил, нестабильностью опорных поверхностей, слабо выраженными признаками асимметрии, а также объектов, не допускающих их интенсивное взаимное движение при расположении в россыпи. Для этих объектов использование БАЗУ практически исключается.
Развитие указанных областей приборостроительного комплекса с расширенной номенклатурой штучных объектов производства, обладающих малыми жесткостью, устойчивостью, габаритными размерами и специфическими свойствами, исключающими их интенсивное взаимное движение в россыпи, требует создания принципиально новых АЗУ, к которым предъявляются следующие требования: исключение воздействия на россыпь объектов внешних сил, разрушающих их геометрическую форму и эксплуатационные свойства; увеличение производительности процессов, обеспечивающих загрузку объектами рабочих позиций; обеспечение возможности широкой переналадки исполнительных органов АЗУ на типоразмер объектов; обеспечение возможности простой компоновки с существующим оборудованием; обеспечение удобства и простоты переналадки и обслуживания.
Целью работы является разрешение проблемы штучного захвата из россыпи, размещенных навалом в бункере малогабаритных объектов произвольной формы и размеров, и последующего их транспортирования на рабочую
8 позицию за счет разработки методов проектирования специальных АЗУ с многофункциональным захватным органом, обеспечивающих решение этой проблемы.
Научная новизна работы заключается в следующем:
В исследовании критерия формы и размеров необработанных алмазов - как типичных представителей малогабаритных объектов произвольной формы и размеров.
В исследовании значимости совокупности факторов, влияющих на величину коэффициента транспортирования, как показателя эффективности штучного отделения из россыпи малогабаритных объектов произвольной формы и размеров.
В разработке методики проектирования и испытаний захватных органов и бункерного автоматического загрузочного устройства.
Научные положения, выносимые на защиту:
Результаты исследования геометрической формы малогабаритных объектов произвольной формы и размеров и влияния совокупности факторов на эффективность штучного отделения объекта из россыпи.
Методика проектирования и испытания бункерного автоматического загрузочного устройства.
Принципиально новая схема бункерного автоматического загрузочного устройства.
Практическая ценность заключается:
В разработке принципиально новых конструкций устройств штучного отделения из навала малогабаритных объектов произвольной формы и их транспортирования на позицию обработки, внедрение которых обеспечит автоматизацию процесса штучного отделения из россыпи малогабаритных объектов произвольной формы и размеров.
В разработке принципиально новых конструкций захватов, внедрение которых обеспечит автоматизацию процесса подачи штучных объектов на рабочую позицию.
9 В установленных технологических параметрах процессов подготовки объектов к захвату, их захвату, отделения и транспортирования из россыпи, штучного отделения.
Реализация работы. Полученные в диссертационной работе результаты внедрены на предприятии ЗАО «Пола+» г. Москва в технологическом процессе изготовления заготовок корпусов светодиодов, на предприятии ОАО «2МПЗ» г. Москва в технологическом процессе изготовления мембран, в учебный процесс ГОУ ВПО МГАПИ и в ГОУ ВПО МО Международного университета природы, общества и человека г. Дубна по направлениям подготовки дипломированных специалистов 657800 «Технология машиностроения», 652000 «Механотроника» и 654300 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств». За промышленный образец захватного органа автор диссертационной работы награжден бронзовой медалью ВДНХ СССР.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на двух Международных научно-технических конференций «Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надежности»(Сафага (Египет) 12-19 марта 2005 г., Сусс (Тунис) 9-16 октября 2005 г.).
Публикация. По материалам выполненной диссертации опубликовано пять статей и получено пять авторских свидетельства на изобретения.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Она содержит 174 стр. основного текста, 84 рисунка, 194 таблицы, список литературы из 70 наименований и приложения на 5 страницах.
Обзор состояния существующих автоматических загрузочных устройств для штучных объектов
При решении задач комплексной автоматизации технологических процессов исследованию и разработке автоматических загрузочных устройств (АЗУ) посвящены научные труды известных ученых И.И. Артоболевского, СИ. Артоболевского, Б.С. Балакшина, В.П. Боброва, А.П. Владзиевского, Л.И. Волчке-вича, Э.П. Давыденко, А.А. Иванова, Н.И. Камышного, И.И. Капустина, И.А. Клусова, B.C. Корсакова, Л.Н. Кошкина, Э.Э. Лавендела, М.С. Лебедовского, Д.Д. Малкина, А.Н. Малова, В.М. Медвидя, М.П. Новикова, И.П. Повидайло, В.Ф. Прейса, А.Н. Рабиновича, М.А. Усенко, А.И. Федотова, Г.А. Шаумяна, Н.И. Шерешевского, А.С. Щербакова, В.А. Яхимовича и многих других ученых [1 - 6, 8 - 12, 14, 16 - 20, 22 - 24, 26, 28 - 30, 32, 35, 36 - 40, 42, 43, 47-51, 55,56].
Загрузочные устройства для объектов могут быть представлены тремя основными группами: 1) загрузочные устройства для крупногабаритных и массивных штучных объектов, продолжительность обработки которых значительно превышает время загрузки. К ним относятся: подъемные устройства, роботы, манипуляторы и т.п.; 2) магазинные устройства для крупногабаритных, среднегабаритных и малогабаритных объектов, имеющих сложную конфигурацию наружного кон 11 тура и малое количество осей и плоскостей симметрии. Заполнение полостей магазинов штучными объектами осуществляется вручную; 3) автоматические загрузочные устройства для штучных объектов, имеющих простую геометрическую форму, продолжительность обработки которых не требует значительного времени. АЗУ третьей группы являются бункерными автоматическими загрузочными устройствами (БАЗУ). БАЗУ осуществляют штучное отделение объектов из россыпи, расположенной в бункере (загрузочной емкости), их ориентацию и штучную выдачу в магазин или в лоток. Из последнего объекты подаются на рабочую позицию захватного органа (30) манипулятора или питателя. Впервые БАЗУ были использованы в патрон-но-гильзовом производстве во время первой мировой войны. В 1940 году был выпущен сборник «Типаж автоматов питания полуфабрикатами основного производства», в котором дана классификация БАЗУ по их назначению, основным эксплуатационным характеристикам и области применения. В работе А.Н. Малова «Автоматическая загрузка металлорежущих станков», выпущенной в 1947 году, даются практические рекомендации по выбору типа, количества и размеров 30 для конкретных объектов, а так же производительности и области применения БАЗУ. В монографии А.Н. Малова и В.Ф. Прейса «Механизация и автоматизация штамповочных работ», выпущенной в 1955 году, представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований БАЗУ для объектов цилиндрической формы типа стаканчиков. В шестидесятые годы Н.И. Камышный, В.Ф. Прейс, М.В. Медвидь, Э.Э. Лавендел, А.Н. Малов, Д.Д. Малкин, Н.И. Шерешевский и другие уделили большое внимание проблеме автоматической загрузки штучных объектов. В работе Н.А. Усенко [40] в 1984 году получили дальнейшее развитие вопросы теории и практики БАЗУ, основанных на специальных вибрационных приводах. Впервые наиболее полную классификацию БАЗУ разработал В.Ф. Прейс [29], в которой она определяется четырьмя основными отличительными признаками: 1) способами захвата объекта и типами ЗО; 2) способами подготовки объектов к захвату; 3) способами ориентации объектов в заданное положение; 4) способами выдачи объектов из ЗО в приемник. В работе [17] Н.И. Камышный обосновал классификацию БАЗУ, основанную на способах ориентации объектов: 1) надевание объекта на крючок или штырь; 2) западание объекта в щель; 3) западание объекта в фасонный вырез, копирующий форму объекта; 4) поворот объекта на фасонных губках или других опорах; 5) использование асимметрии центра масс объекта; 6) западание объекта в трубку. Для каждой группы БАЗУ автором рекомендованы соответствующие типы объектов. В работе [30] М.В. Медвидь представил полную классификацию БАЗУ в зависимости от назначения исполнительных органов и их отличительных признаков: 1) характер захватывающей силы (принцип действия 30); 2) характер движения 30; 3) способ захвата объектов; 4) способ выдачи объектов из 30; 5) количество элементов 30; 6) поверхности, по которым осуществляется захват объектов. Для ориентирующих органов: 1) количество позиций (этапов) ориентации; 2) принцип действия ориентирующих органов; 3) место проведения вторичной ориентации объектов; 4) параметры, по которым производится контроль положения объектов, а для бункеров: 1) структура бункера; 2) способ выдачи объектов из предбункера; 3) форма бункера. В вышеуказанной работе автором указана квалификация автоматических ориентирующих устройств и так же он классифицирует транспортирующие, ре-гулирующе-предохранительные органы и приводы БАЗУ (рис. 1.1).
Вышеуказанные научные работы обобщили практический опыт и создали научные основы проектирования стационарных БАЗУ.
В комплексной автоматизации технологических процессов наряду со стационарными БАЗУ большое значение имеют роторные загрузочные устройства (РЗУ), с помощью которых осуществляется подача из россыпи ориентированных объектов на транспортные позиции автоматических роторных линий (АРЛ).
РЗУ представляют собой специальные АЗУ, захватно-ориентирующие органы, лотки-накопители и органы выдачи которых расположены по окружности ротора, совершающего непрерывное вращение.
В работе [23] Л.Н. Кошкин впервые указал, что принцип независимости рабочих и транспортных движений, заложенных в АРЛ, позволяет значительно повысить их производительность и предложил принцип загрузки с помощью РЗУ.
Требования к захватному органу и предконтактная характеристика вакуумного захватного органа
Специальная экспериментальная установка загрузочного устройства содержит следующие основные узлы: узел привода (1); командоаппарат (2); загрузочная ёмкость (3); вакуумный захватный орган (4); накопитель (5); манипулятор (6). Узел привода и командоаппарат представлены на рис. 2.14. Узел привода приводится в действие электродвигателем 1, вращение от вала которого через вариатор 2 и червячный редуктор 3 передаётся на вал 4. Вал 4 через кулачки 5, 6 и 7 приводит в движение роликовые толкатели 8, 9 и 10, жестко связанные с трубками загрузочной ёмкости. С вала 4 через муфту 11 вращение передаётся на счетчик оборотов программный 12, оснащенный рычагом 13, при повороте которого устанавливается начало отсчета оборотов вала 4. Счетчик 12 оснащен так же рычагом 14, при повороте которого нажатием кнопок 15 задаётся количество оборотов вала 4. Останов вала 4 производится клином (на рисунке не виден), который воздействует на кнопку микровыключателя, обесточивающего электромагнит реле 16.
Реле 16 отключает питание электродвигателя 1 и подаёт питание на электромагнит 17 тормозного устройства 18. Командоаппарат закреплен на одной плите 19 с узлом привода (рис.2.14). Управление движением роликовых толкателей 8, 9 и 10 осуществляется с помощью кулачков 5, 6 и 7, жестко закрепленных на валу 4. Загрузочная ёмкость (рис.2.15) содержит корпус ёмкости 1, установленный на планке 2, которая с помощью стоек 3 крепится к командоаппарату. В корпусе ёмкости 1 телескопически установлены с зазором трубки 4, 5 и 6 с возможностью вертикального перемещения относительно друг друга и На нижних торцах трубок 4, 5 и 6 жестко закреплены упоры соответственно 7, 8 и 9. Режим работы загрузочной ёмкости регулируется скоростью вертикального перемещения трубок 4, 5 и 6 относительно друг друга и относительно корпуса ёмкости, и питания системы вакуумирования разреженным воздухом. Величина разрежения в канале ВЗО устанавливается натекателем по показаниям вакуумметра. Величина разрежения в полости трубки 4 загрузочной ёмкости устанавливается натекателем по показаниям вакуумметра. Питание ВЗО и загрузочной ёмкости разреженным воздухом осуществляли от вакуумного насоса модели ВН-48ТМ, ТУ 26-06-459-69, у которого расход воздуха Q = 50 л/мин (8.33х10 4 м3/с), давление (5-Ю) мм рт.ст. (6.65-13.3)х10 Па, п = 540 об/мин (9 Гц), через ресивер модели КП 92-2, объёмом 0.025 м3 и рабочим давлением 10 кГс/см2 ( 9.81x105 Па), мощность 40 Вт; частота вращения 45 Гц. Для отсчета числа рабочих ходов трубки (выдачной) загрузочной ёмкости использован счетчик оборотов программный СОП. 105, обеспечивающий автоматическое отключение электродвигателя на заданном количестве оборотов в пределах цифр от 00001 до 99999. Цена деления первого отсчетного барабана справа - один оборот приводного валика, частота приводного валика не более 16.6 Гц. Экспериментальные исследования силовых характеристик ВЗО проводились на специальной установке, показанной нарис. 2.16. На стойке 1 закреплён ВЗО 2 с эластичным торцом 3 хомутом 4. Полость 5 ВЗО соединена трубопроводом 6 и натекателем 7 через ресивер с вакуумным насосом модели ВН - 481М, а трубопроводом 8-е вакуумметром 9. Объект- образец 10 при фиксировании на торце ВЗО перекрывал заданную площадь сечения канала отверстия 11 эластичного торца ВЗО. В геометрическом центре площади объекта-образца, перекрывающей канал отверстия эластичного торца ВЗО, закреплена упругая нить 12 с крючком 13 и платформой 14 для эталонных разновесок 15. Вакуумметр манометрический, модели 1227 использован для измерения величины разрежения в канале ВЗО и полости трубки загрузочной ёмкости. Его характеристики: - диапазон измерения от 0 кгс/мм до (-1)кгс/мм (-9.81 »10 Па); - цена деления 0.0025 кг с/мм2 (2.5«9.81»103 Па); - класс точности 0.25. Эталонные грузы использованы для измерения силы удержания объекта-образца на торце ВЗО. Для захвата объекта-образца использовался вакуумный захватный орган (ВЗО). В данном подразделе исследовано изменение силы удержания объекта-образца на торце ВЗО в зависимости от величины перекрытия отверстия канала ВЗО объектом-образцом для различных величин перепадов давления в канале ВЗО по сравнению с атмосферным давлением. Указанные зависимости определялись экспериментально на специальной установке, схема которой показана на рис. 2.16. При проведении экспериментов использовался ВЗО со следующими параметрами: внутренний диаметр ... 24.0 мм; наружный диаметр 26.0 мм; толщина эластичного торца .... 1 мм; диаметр центрального отверстия эластичного торца - 2 мм; материал эластичного торца ... резина 7889 ТУ 38-105376-86, резина 9024 ТУ 38-105376- 86, резина ИРП ТУ 38-105376- 86. Твердость резины по Шору (58.. .60) ед. Для проведения экспериментов использовался объект-образец, который по своим основным характеристикам (геометрические и весовые параметры) полностью соответствует реальному технологическому объекту.
Экспериментальное исследование АЗУ при режиме работы 30 загрузочной емкости по варианту 2 для объекта, имеющего величину Коо = 1,00
БЗУ для выдачи заготовок из бункера с коническим днищем, содержащее направляющую трубку, жестко закрепленную на коническом днище и свободно установленную в ней с возможностью вертикального перемещения выдачную трубку с коническим верхним торцом с конусностью, равной конусности днища, и упором, закрепленным на её нижней части с возможностью взаимодействия с нижним торцом направляющей трубки, отличающееся тем, что с целью повышения надежности и исключения повреждения заготовок, оно снабжено охватывающими выдачную трубку дополнительными телескопически установленными трубками с коническими верхними торцами и упорами на их нижних концах, системой вакуумирования, сообщенной с полостью выданной трубки, и упругой диафрагмой, прикрепленной к верхнему торцу выдачной трубки, причем каждая охватывающая трубка выполнена с длиной, меньшей длины охватываемой трубки.
БЗУ относится к загрузочным устройствам для подачи заготовок в зону обработки и может быть использовано для штучной подачи в зону обработки заготовок неправильной формы типа кристаллов алмаза, гранулированного материала. Разработанное БЗУ позволяет повысить надежность штучной выдачи из россыпи заготовок и обеспечит автоматизацию технологических операций (штучная подача на рабочую позицию заготовок корпусов светодиодов, контроль кристаллов алмаза по весовым и количественным параметрам и т.п.). На рис. 4.1 представлено предлагаемое загрузочное устройство, общий вид; на рис. 4.2 - то же до выдвижения трубок; на рис. 4.3 - то же при последовательном выдвижении трубок. Загрузочное устройство содержит бункер 1 с цилиндрической частью и коническим днищем 2 для заготовок 3, направляющую трубку 4 и установленную в ней с зазором с возможностью вертикального перемещения выдачную трубку 5 с коническим верхним торцом 6 с конусностью, равной конусности днища 2, и упором 7, закрепленным на её нижней части с возможностью взаимодействия с нижним торцом направляющей трубки 4. Устройство имеет дополнительные телескопически установленные трубки 8 и 9 с коническими верхними торцами и упорами 10 и 11 на их нижних концах. Устройство имеет систему вакуумирования 12, сообщенную с полостью трубки 5. К верхнему торцу трубки 5 прикреплена упругая диафрагма 13. каждая охватывающая трубка выполнена с длиной, меньшей длины охватываемой трубки. Верхние концы трубок могут быть выполнены из упругого материала. В упорах 10 и 11 имеются фиксаторы 14. Устройство работает следующим образом. Устанавливают бункер 1 выше конической части. Засыпают в него заготовки 3. Выдвигают вверх все трубки 5, 8 и 9. На их торцах оказывается несколько заготовок 3. Включают систему вакуумирования 12. заготовки 3 ориентируются к отверстия диафрагмы 13, выполняющей роль ориентатора. Последовательно выдвигают трубки 8 и 9. Более короткие трубки 8, упираясь в бункер 1, останавливаются, при этом краевые заготовки 3 с незначительной высоты падают обратно в бункер 1 без повреждений благодаря их упругим торцам.
Прекращают перемещение трубок 8 и 9, когда на их торцах окажется одна заготовка 3. При малых размерах заготовки 3 наиболее выдвинутой окажется трубка 5, при этом диафрагма 13 с отверстиями будет надежно удерживать заготовку 3 требуемое время.
Предлагаемое БЗУ позволяет повысить надежность поштучной подачи заготовок неправильной формы, так как дополнительные трубки позволяют манипулировать размером захватного торца в зависимости от размера заготовки, а упругая диафрагма при этом несет двоякую функцию как ориентатора во время выборки заготовок, стимулирующего размещение их в требуемой зоне, так и вакуумного захвата во время её удержания после подачи, кроме того, позволяет устранить повреждение заготовок благодаря их контакту с упругими торцами при их плавном перемещении, падение заготовок при этом не приводит к их повреждению.
Вакуумный захват, содержащий корпус с каналом для вакуумирования, установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения шток с прикрепленным к нему упором, размещенные вокруг упора гибкие стержни, соединенные одним концом с корпусом, и взаимодействующие с гибкими стержнями, упруго-деформируемые элементы, связанные с каналом для вакуумирования, отличающийся тем, что с целью повышения надежности захвата изделий неправильной формы, он снабжен установленными в корпусе с возможностью осевого перемещения и сообщенными с каналом для вакуумирования жесткими трубчатыми элементами, охватывающими гибкие стержни, и заглушёнными с одного конца, а упруго-деформируемые элементы выполнены в виде охватывающих гибкие стержни эластичных трубок, каждая из которых герметично прикреплена к другому концу соответствующего жесткого трубчатого элемента, гибкие стержни прикреплены одним концом к заглушённым концам жестких трубчатых элементов, стенки эластичных трубок со стороны упора выполнены с рядами сквозных клиновых прорезей.
Предлагаемое устройство относится к вакуумным захватным приспособлениям и может быть использовано для захвата изделий неправильной формы, например, кристаллов алмаза, гранулированного материала. Вакуумный захват позволяет повысить надежность захвата объекта неправильной формы за счет создания усилий захвата по всем направлениям. На рис. 4.4. представлен вакуумный захват, общий вид; на рис. 4.5. - разрез по А-А на рис. 4.4; на рис. 4.6 - узел I на рис. 4.4; на рис. 4.7 - вид по стрелке Б на рис. 4.4.
Вакуумный захват содержит корпус 1 с каналом 2 для вакуумирования. Установленный в корпусе 1 с возможностью перемещения полый шток 3 с прикрепленной к нему присоской 4. Полость присоски 4 через полость штока 3 и сквозные отверстия 5 в стенке штока сообщены с каналом 2. В корпусе 1 вокруг штока 3 установлены с возможностью осевого перемещения жесткие трубчатые элементы 6, полости которых через отверстия 7 сообщены с каналом 2. Трубчатые элементы 6 заглушены со стороны корпуса 1 заглушками 8, в которых закреплены концы гибких стержней 9, размещенных внутри трубчатых элементов 6. со стороны свободного конца стержни 9 охватываются эластичными трубками 10, заглушёнными с одного конца и герметично прикрепленными к другому концу соответствующего трубчатого элемента 6. Стенки эластичных трубок 10 со стороны упора выполнены с рядами клиновых прорезей 11 и со сквозными отверстиями 12 у основания прорезей 11 для взаимодействия с изделием 13. Размеры и количество прорезей 11 с отверстиями 12 выбирают из условий заданного перепада давлений между полостями трубок 10 и атмосферой. Трубчатые элементы 6 и шток 3 взаимодействуют с подпружиненными форсунками 14.
Вакуумный захват с эластичной диафрагмой
Вакуумный захват содержит корпус 1 в виде стакана, связанную с его полостью через канал 2 систему вакуумирования (на рисунке не показана), упругую манжету для взаимодействия с захватываемым изделием 3, выполненную в виде прикрепленных одной своей стороной к торцу стакана лепестков 4. Захват снабжен размещенным в полости стакана кольцом 5 с отверстиями 6, герметично прикрепленным к внутренней поверхности стакана между его дном и манжетой. Диафрагма 7 выполнена из эластичного материала в виде перфорированной полусферы, вершина которой обращена в сторону манжеты, а торец герметично прикреплен к внутренней поверхности кольца. Отверстия 6 кольца 5 и отверстия 8 диафрагмы 7 выбраны из условия обеспечения заданного перепада давлений между полостями 9 и 10 стакана. В стакане может быть установлен с возможностью осевого перемещения шток 11с прикрепленным к нему упором 12 из эластичного материала. Кроме того, около каждого лепестка 4 по окружности могут быть прикреплены одним концом ко дну стакана гибкие стержни 13, свободные концы которых расположены между дном стакана и свободными концами лепестков 4.
Вакуумный захват, работает следующим образом. Устанавливают диафрагму 7 напротив захватываемого изделия 3. Включают систему вакуумирования. Благодаря полости 9 потери разреженного воздуха распределяются равномерно. Поток воздуха поступает в канал через отверстия 6 и 8, увлекая изделие 3. Диафрагма 7, изгибаясь, охватывает поверхность изделия 3. Под действием потока воздуха лепестки 4 отгибаются и прижимаются к противоположной поверхности изделия 3, перекрывая зазоры для подтекания воздуха из атмосферы. После транспортировки объекта 3 на рабочую позицию отключают систему вакуумирования. Давление в полостях 9 и 10 выравнивается с атмосферным. Для ускорения выравнивания давлений в канал 2 подают струю воздуха. Благодаря своей упругости лепестки 4 и диафрагма 7 возвращаются в исходное положение. При этом диафрагма 7 выполняет роль толкателя для установки изделия 3 на рабочей позиции. Для регулирования высоты, требуемой для обзора части объекта 3 устанавливают шток 11с упором 12 на требуемое расстояние. Вакуумный захват позволяет повысить надежность захвата за счет гарантированного поджатия объекта не только под действием перепада давлений, но и за счет охвата поверхности объекта, а также расширить технологические возможности за счет регулирования высоты, требуемой для обзора части изделия. Вакуумный захват с эластичной диафрагмой внедрен в технологический процесс изготовления заготовок корпусов светодиодов на предприятии ЗАО «Пола +» г. Москва (см. приложение). Внедрение захватного устройства позволяет обеспечить автоматизацию процесса подачи штучных малогабаритных объектов произвольной формы на рабочую позицию, повысить надежность захвата, увеличить коэффициент загрузки оборудования и получить экономический эффект из-за сокращения объёма ручного труда. 1. Разработана базовая схема и на её основе конструкция бункерного автоматического загрузочного устройства, осуществляющая процесс штучного отделения малогабаритных объектов произвольной формы и размеров из россыпи. 2. Разработаны конструкции вакуумных захватов, осуществляющие процесс захвата малогабаритных объектов произвольной формы и размеров. Внедрение результатов диссертационной работы в технологический процесс изготовления заготовок корпусов светодиодов и мембран обеспечивает автоматизацию процесса подачи штучных малогабаритных объектов произвольной формы и размеров на рабочую позицию и позволяет получить экономический эффект за счет сокращения объёма ручного труда. Практически полное отсутствие на сегодняшний момент бункерных автоматических загрузочных устройств, выполняющих штучное отделение из россыпи малогабаритных объектов произвольной формы, приводит к необходимости создания бункерного устройства для автоматизации процессов захвата из россыпи и последующей транспортировки малогабаритных штучных объектов произвольной формы и размеров, решающего данную задачу. Разработанный критерий формы для типичного представителя малогабаритных объектов произвольной формы и размеров - необработанных алмазов позволяет унифицировать оценку коэффициента транспортирования для малогабаритных объектов произвольной формы и размеров. В процессе исследований установлено, что для объекта производства, имеющего коэффициент объёма объекта (К0о = 0,3183), диапазон изменения коэффициента транспортирования находится в пределах 0,34 ... 0,87, а для объекта с К0о = 1,00 - находится в пределах 0,44 ... 0,99, что позволяет оценить ограничения, накладываемые на технологические режимы процесса штучного отделения из россыпи объектов производства. Предконтактная характеристика для захватных органов позволяет оценить силовое воздействие захватного органа на объект захвата. Критерий эффективности бункерного автоматического загрузочного устройства позволяет оценить процесс штучного отделения из россыпи малогабаритных объектов произвольной формы и размеров. Полученная зависимость коэффициента транспортирования, как показателя эффективности штучного отделения из россыпи объекта производства, от совокупности факторов Кт = f (С) , позволяет оптимизировать конструкцию бункерного автоматического загрузочного устройства и технологические режимы процесса штучного отделения из россыпи малогабаритных объектов произвольной формы и размеров. Разработанная принципиальная схема нового бункерного автоматического загрузочного устройства, использованная при разработке новых бункерных устройств штучного отделения из россыпи малогабаритных объектов произвольной формы и размеров, позволяет автоматизировать этот процесс.
