Как работает вибрационный питатель с чашей? Объяснение типов приводов

A вибрационный питатель с чашей является тихим рабочим конем почти каждой автоматизированной сборочной линии. Он берет рыхлую кучу мелких деталей — винты, заклепки, клеммы, серебряные контакты, пружины — и подает их по одной, правильно ориентированными, на следующую станцию без участия оператора. Если вы когда-либо задавались вопросом как работает вибрационный питатель с чашей, краткий ответ — управляемая вибрация: приводной блок многократно в секунду встряхивает чашу, чтобы детали прыгали по спиральной дорожке и выстраивались в один ряд у выхода. Компонент, который генерирует эту вибрацию, — это исполнительный механизм, и тип исполнительного механизма вибрационного питателя с чашей который вы выбираете, определяет скорость подачи, точность ориентации, уровень шума, энергопотребление и насколько бережно машина обращается с хрупкими компонентами. Для производителей низковольтной электротехники, где один автоматический выключатель или контактор может содержать десятки мелких деталей, питатель и его исполнительный механизм решают пропускную способность линии. Это руководство пошагово объясняет принцип работы, а затем сравнивает основные типы исполнительных механизмов, используемых в современных системах подачи.

Автор: Хуан Сяолэй | Benlong Automation

Что такое вибрационный питатель с чашей?

Вибрационный питатель с чашей — это полностью закрытое устройство, предназначенное для подачи деталей из круглой чаши. Он состоит из контактной поверхности, называемой спиральной дорожкой, которая равномерно расположена по окружности чаши. Вы заполняете центр чаши необработанными деталями, после чего вибрация перемещает детали по спиральной дорожке к выходу, где они будут обработаны. Питатель состоит из пяти основных компонентов:

Чаша и спиральная дорожка: трубчатый контейнер, в котором хранятся детали.
Ориентирующее оборудование: элементы, расположенные на спиральной дорожке вибрационного питателя, которые пропускают только правильно ориентированные детали.
Основание привода: нижняя часть питателя, предназначенная для устойчивого крепления устройства к земле за счет своей массы.
Листовые пружины: специальные типы пружин, используемые для соединения чаши с основанием питателя.
Контроллер: предоставляет пользователю возможность регулировать амплитуду и частоту вибрации.

Как работает вибрационный питатель с чашей?

Принцип работы довольно прост. Исполнительный механизм посылает быстрые импульсы к чаше с помощью листовых пружин. Пружины установлены под углом, поэтому каждый импульс перемещает чашу вверх и вокруг. Чаша не только резко движется вверх и вниз, но и немного вращается вокруг своей оси при подъеме. Когда импульс заканчивается, пружины возвращают чашу в исходное положение, и этот процесс повторяется много раз в секунду.

Что касается объектов на дорожке, быстрое качательное движение создает множество мелких прыжков. В каждом цикле дорожка движется вперед и вверх настолько быстро, что маленький объект на некоторое время отрывается от поверхности и движется вперед в воздухе. Таким образом, тысячи раз в минуту эти маленькие прыжки продвигают детали вперед по спирали.

В частности, есть два ключевых фактора, влияющих на процесс: частота и амплитуда. Частота означает, сколько раз чаша вибрирует в секунду, а амплитуда показывает расстояние каждого колебания.

Актуатор: откуда берется вибрация

Функция актуатора — компонента, который преобразует электричество или давление воздуха в вибрацию — является фундаментальной для устройства. Актуатор установлен в основании питателя и соединен с чашей питателя. Актуатор должен создавать четкие импульсы с правильной частотой и силой. Другими словами, его характеристики определяют возможности питателя: если актуатор обеспечивает грубое питание с фиксированной частотой, питатель не сможет работать на любой частоте — то же самое относится к программируемым приводам для точного специфического движения деталей при обработке. Иллюстрация ниже показывает различные типы актуаторов, доступных сегодня, которые охватывают почти все применения вибрационных чашечных питателей.

Типы актуаторов вибрационных чашечных питателей

Электромагнитные актуаторы являются наиболее распространенными. Электромагнитный вибрационный чашечный питатель использует катушку, возбуждаемую импульсным током; каждый импульс тянет стальной якорь, прикрепленный к чаше, а пружины возвращают его обратно. При питании от выпрямленного сетевого напряжения катушка обычно импульсирует с частотой 100 Гц при 50 Гц сети или 120 Гц при 60 Гц сети, а тиристорный контроллер регулирует амплитуду, изменяя, какая часть каждого полупериода достигает катушки.

Эти устройства долговечны, дешевы и легко ремонтируются, что объясняет их широкое применение в обычных операциях подачи. Главный недостаток — частота связана с сетевым питанием, если не используется контроллер с переменной частотой, поэтому конструкция массы и пружины должна регулироваться механически. Пьезоэлектрические актуаторы используют тот же принцип изгиба пьезоэлементов под приложенным напряжением вместо катушки. Пьезоэлектрические вибрационные чаши весят меньше, потребляют гораздо меньше энергии, выделяют мало тепла и реагируют очень быстро, что делает их подходящими для легких и хрупких изделий или для установки в чистых помещениях и в сочетании с малыми питателями. Частота определяется электроникой, что позволяет неограниченно настраивать резонанс. Однако цена и низкая сила привода в настоящее время подходят только для моделей меньшего размера.

Электродинамические приводы или сервомоторы включают подвижную катушку, использующую длинный и сложный принцип громкоговорителя и управляемую программируемым усилителем. Это можно считать самым гибким устройством такого рода, поскольку все параметры вибрационного питателя можно программировать. Это обеспечивает большую гибкость в управлении, но значительно повышает цену.

Пневматические приводы создают вибрации за счет использования сжатого воздуха, поэтому для работы не требуется электричество. Они в основном используются в опасных условиях и для тяжелых операций подачи, где трудно установить электрические устройства. Они просты и надежны, но трудно управляемы.

Как выбрать правильный тип привода

Выбор правильного привода предполагает компромисс между производительностью, чувствительностью деталей, факторами окружающей среды и стоимостью. Следующие правила могут помочь вам в этой ситуации:

Безвредность для деталей: деликатные контакты, тонкие провода или покрытые детали хорошо подходят для пьезоэлектрических или сервоприводов, которые обеспечивают мягкие броски.
Уровень производительности: в крупномасштабных операциях надежные электромагнитные приводы служат отличным решением.
Разнообразие продукции: линии с частой сменой деталей используют подход управления рецептами.
Управление частотой: если вам нужна точная подача без ограничения частотой сети, выбирайте пьезоэлектрические или сервотехнологии, а не электромагнитный привод.
Условия окружающей среды: операции в потенциально взрывоопасных или пыльных помещениях могут заставить вас отказаться от стандартных приводов в пользу пневматических.
Шум и энергопотребление: пьезоэлектрические и сервоустройства обычно менее шумные и энергозатратные, чем крупные электромагнитные приводы.
Обслуживание и затраты: если вам нужно самое простое и экономичное решение с точки зрения покупки и обслуживания, используйте электромагнитные питатели.

На практике подавляющее большинство предприятий по сборке низковольтного оборудования предпочитают электромагнитные питатели из-за их надежности и безопасности эксплуатации, сохраняя пьезоэлектрические и сервоприводы для работы с особо чувствительными элементами.

Вибрационные питатели для сборки низковольтного электрооборудования

На сборочной линии для автоматических выключателей (MCB), автоматических выключателей нагрузки (MCCB), устройств защитного отключения (RCCB) и контакторов переменного тока конечный продукт может состоять из нескольких мелких деталей, каждая из которых должна быть правильно расположена на соответствующем этапе сборки. Некоторые детали, которые необходимо правильно ориентировать, включают клеммные винты, биметаллические полосы, подвижные контакты, неподвижные контакты, пружины, заклепки, дугогасительные элементы и мелкие пластиковые детали. Каждая из этих деталей подается с помощью определенного типа питателя, специально разработанного для этой конкретной детали.

Тип привода здесь важен по двум причинам. Во-первых, несколько из этих деталей — серебряные контакты, тонкий биметалл, покрытые клеммы — легко повреждаются или деформируются, поэтому мягко настраиваемый привод защищает качество деталей. Во-вторых, скорость подачи должна соответствовать циклу работы сборочной головки; недостаточная подача приводит к остановке линии, а избыточная — к заеданиям.. Совмещение привода и его контроллера с деталью и циклом времени является ключевой частью проектирования надежной системы подачи, будь то подача Автоматизированная сборочная линия MCB или подача крепежа к автоматическая машина подачи винтов.

Конструкции оснастки и выбор их приводов взаимосвязаны, поскольку профиль направляющей, подходящий для легких пластиковых клипс, не сможет стабильно подавать тяжелый металлический компонент с той же амплитудой. Поэтому приводные системы разрабатываются с учетом компонента, который они будут перемещать. В Benlong Automation системы подачи разрабатываются на основе конкретных компонентов каждого низковольтного устройства, а не с использованием общих каталоговых питателей.

Распространенные проблемы и способы их решения

Даже продвинутой машине подачи требуется частое техническое обслуживание. Распространенные проблемы могут включать следующее:

Подача происходит медленно или полностью останавливается: это может произойти из-за низкой настройки амплитуды или проблем с качеством пружины. Рекомендуется проверить пружину и сбросить амплитуду.

Застревание детали в оснастке: обычно это означает, что необходимо внести некоторые корректировки или что в чаше слишком много деталей. Уменьшите количество деталей в чаше и проверьте направляющую подачи.

Слишком сильное подпрыгивание: если амплитуда слишком высока, детали могут выпасть из направляющей; поэтому необходимо уменьшить ее до тех пор, пока подача не будет происходить без проблем.

Перегрев катушки на электромагнитных приводах: необходимо измерить зазор между катушкой и якорем и проверить настройки параметров.

Дрейф скорости подачи означает, что материал катушки изменился из-за нагрева.

Краткие ежедневные проверки позволяют избежать большинства описанных проблем.

Заключение

Понимание работы вибрационного чашечного питателя основано на одном принципе: через наклонные пружины безотказный сигнал от привода преобразуется в вращающийся прыжок, который перемещает объекты по спиральному оборудованию в идеальную одну линию. Привод является основной частью механизма. Тип привода питателя, т.е. электромагнитный, пьезоэлектрический, электродинамический или пневматический, определяет производительность питателя с точки зрения скорости и точности. Электромагнитный привод является наиболее часто используемым вариантом для сборки низковольтного электрооборудования, тогда как пьезоэлектрические или сервоприводы применяются для деликатных или переменных сборочных деталей.