Вопросы обеспечения захвата и ориентирования цилиндрических изделий с неявной асимметрией в универсальном бункерном загрузочном устройстве с радиальными карманами и активным ориентированием

Среди продукции для гражданского применения широко представлены цилиндрические многокомпонентные асимметричные изделия формы тел вращения (далее – изделия), которые состоят из различных материалов, имеют полное или частичное покрытие защитными составами. К таким изделиям можно отнести спортивно-охотничьи, холостые, монтажные патроны и др., у которых основным признаком асимметрии является смещение центра масс. По форме изделия встречаются как с неявной, так и с явной асимметрией формы торцов (рис. 1).

а                    б

Рис. 1. Многокомпонентные изделия с неявной асимметрией по центру масс: а – монтажные патроны с неявной асимметрией формы (три вида);

б – спортивно-охотничьи патроны с явной асимметрией формы

На различных технологических этапах массового производства этих изделий для непрерывной поштучной их подачи к рабочим органам технологических машин в ориентированном виде используют дисковые бункерные загрузочные устройства (БЗУ). Например, на завещающих этапах производства монтажных патронов готовое изделие требуется поместить в пластиковую ленту или дисковый барабан, в необходимом положении.

Современные высокопроизводительные автоматические машины имеют возможность переналадки для производства в рамках одной технологической линии, новых видов изделий или изделий, отличающихся диаметрами цилиндрической части на 20-30%. Однако, для каждого из них требуется или разработка новых

захватывающих и ориентирующих органов БЗУ, или полностью нового устройства с определенными параметрами органов захвата и ориентирования в зависимости от размеров изделий. Помимо этого распространенные конструкции БЗУ для изделий с неявной асимметрией используют пассивный способ ориентирования, который не позволяет получить потенциально большую производительность [1-2]. Проектирование такого количества БЗУ требует существенных капиталовложений [3]. Поэтому целесообразными становятся разработка и внедрение в производства универсальных БЗУ с активным способом ориентирования, параметры которых, путем регулировки, могут подстраиваться под необходимые параметры изделий в некоторых пределах.

ОПИСАНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОГО БУНКЕРНОГО ЗАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА

С РАДИАЛЬНЫМИ КАРМАНАМИ И АКТИВНЫМ ОРИЕНТИРОВАНИЕМ ДЛЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С НЕЯВНОЙ АСИММЕТРИЕЙ

Универсальное БЗУ состоит из бункера, основания, вращающегося диска с органами захвата, регулируемого кольцевого ориентатора с профильной проточкой в поперечном сечении, профильных карманов, образованных сквозными пазами диска и профильной проточкой кольцевого ориента-тора и криволинейного копира, расположенного в верхней части бункера и частично утопленный в кольцевой паз диска [4].

радиальный паз

сквозном паз бункер профильным карман верхнее кольцо кольцевая проточка нижнее кольцо

Рис. 2. Универсальное БЗУ с радиальными карманами и активным ориентированием для цилиндрических изделий с неявной асимметрией центра масс

кольцевой ориентатор

секторный вырез

Засыпанные в бункер изделия лежат на поверхности диска, при вращении которого, они начинают перемешиваться, меняя свою ориентацию в пространстве, с некоторой вероятностью проникают в радиальные пазы и затем движутся в сторону профильных карманов. При движении асимметричным торцом вперед изделия беспрепятственно западают в профильный карман и при дальнейшем вращении диска выпадают в выдающий лоток (на рис. не показан), в ином случае изделие частично западает в профильный карман, занимая благоприятное положение для переориентирования: второй торец упирается, а верхнюю часть профильной проточки, а асимметричным торец опирается на край паза. При дальнейшем вращении диска деталь подхватывается криволинейным копиром, переворачивается и в правильной ориентации снова попадает в профильный карман, через секторный вырез в верхней части кольцевого ориентатора.

Таким образом обеспечивается требуемая ориентация в пространстве каждого захваченного изделия.

АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ЗАХВАТА И ОРИЕНТИРОВАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С АСИММЕТРИЕЙ УНИВЕРСАЛЬНЫМ БУНКЕРНЫМ ЗАГРУЗОЧНЫМ УСТРОЙСТВОМ

Захватывающие органы представляют собой равномерно расположенные по окружности диска радиальные пазы, переходящие в сквозные прямоугольные карманы с открытыми торцами. За ориентирование отвечает два элемента конструкции универсального БЗУ: криволинейный копир и регулируемый кольцевой ориентатор.

Регулируемый кольцевой ориентатор разделен в продольной плоскости на нижнее и верхнее кольцо, скреплены таким образом, чтобы была возможность регулирования высоты кольцевого паза в поперечном сечении.

Обеспечение стабильной и бесперебойной работы БЗУ в первую очередь достигается благодаря оптимальному подбору конструктивных параметров захватывающих и ориентирующих органов. В работах [5-10] приведена теория подбора этих параметров и описаны факторы, оказывающие влияние на работоспособность устройства для одной конкретной детали, имеющей постоянные геометрические параметры.

Концепция универсального БЗУ предлагает возможность переналадки устройства для ориентирования и загрузки изделий, отличающихся диаметром цилиндрических частей на 20-30% в пределах размерного ряда. Также такие изделия, как правило, имеют незначительные отличия длины и уникальные особенности формы, что вносит новые переменные в подбор оптимальных параметров захватывающих и ориентирующих органов. Рассмотрим несколько примеров.

а                                            б

Рис. 3. Пример неправильного подбора параметров копира для изделий с неявной асимметрией формы: а - отсутствие подхвата изделия для переориентирования;

б - столкновение копира с полностью запавшим изделием

Во-первых, неправильно запавшие изделия с неявной асимметрией формы могут занимать такое положение в кармане, при котором копир не сможет подхватить его для переворота (см. рис. 3, а). Изменение вылета копира приведет к столкновению с полностью запавшими изделиями (рис. 3, б), а изменение формы копира - к отсутствию (невозможности) переориентирования.

Во-вторых, основным параметром, влияющим на производительность БЗУ, является вероятность проникновения изделий в захватывающие органы. Для повышения этой вероятности в классических (не универсальных) конструкциях БЗУ необходимо выбирать максимально широкий зазор между пазом кармана и изделием. В случае универсального БЗУ при загрузке изделий с явной асимметрией формы существует высокий риск частичного западания при захвате второго изделия, расклинившего уже находящееся в пазу изделие и мешающего свободному движению изделия в сторону профильных карманов (рис. 4, а).

а                                  б

Рис. 4. Пример неправильного подбора параметров копира для изделий с явной асимметрией (патрон спортивно-охотничий):

а - два изделия запали в паз; б - изделие проникло в зазор кольцевого ориентатора

В-третьих, изделия с явной асимметрией формы, имеющие или большое отличие значений диаметров торцов, или длинную остроконечную форму асимметричного торца, могут частично проникать в зазор между колец (рис. 4, б), при вращении цеплять за крепежные элементы и, тем самым нарушать и процесс захвата, и процесс ориентирования.

В-четвертых, чем длиннее изделие, тем большую разность длин и отличия формы между однотипными изделиями позволяют компенсировать регулировки, реализуемые в конструкции универсального БЗУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, на производительность и стабильность работы универсального БЗУ оказывают влияние огромное количество факторов, большая часть которых оцениваются при разработке конструктивных ограничений на параметры захватывающих и ориентирующих органов БЗУ. Однако, некоторые параметры, которые зависят от конфигурации формы изделия, могут быть ключевыми в вопросе работоспособности БЗУ с конкретными типами изделий, признаками явности или неявности асимметрии формы и т.д. Такие параметры должны стать новыми переменными в концепции разработки диапазонов оптимальных значений параметров рабочих органов универсального БЗУ и математических моделей вероятности захвата и производительности, и в дальнейшем подтверждены теоретическими и экспериментальными исследованиями.