Máy cấp liệu bát rung hoạt động như thế nào? Giải thích các loại bộ truyền động

A bộ cấp liệu bát rung là công nhân thầm lặng đằng sau hầu hết các dây chuyền lắp ráp tự động. Nó lấy một đống lỏng các bộ phận nhỏ — vít, đinh tán, đầu nối, tiếp điểm bạc, lò xo — và cung cấp chúng từng cái một, đúng hướng, đến trạm tiếp theo mà không cần người vận hành chạm vào. Nếu bạn từng thắc mắc bộ cấp liệu bát rung hoạt động như thế nào, câu trả lời ngắn gọn là rung động được kiểm soát: một bộ truyền động làm rung bát nhiều lần mỗi giây để các bộ phận nhảy dọc theo một đường xoắn ốc và xếp thành hàng đơn tại cửa ra. Bộ phận tạo ra rung động đó là bộ truyền động, và loại bộ truyền động bộ cấp liệu bát rung bạn chọn quyết định tốc độ cấp liệu, độ chính xác định hướng, mức độ ồn, mức tiêu thụ năng lượng và cách máy xử lý nhẹ nhàng các bộ phận dễ vỡ. Đối với các nhà sản xuất sản phẩm điện áp thấp, nơi một MCB hoặc contactor có thể chứa hàng chục bộ phận nhỏ, bộ cấp liệu và bộ truyền động của nó là yếu tố quyết định năng suất dây chuyền. Hướng dẫn này sẽ đi qua nguyên lý hoạt động từng bước, sau đó so sánh các loại bộ truyền động chính được sử dụng trong các hệ thống cấp liệu hiện đại.

Bởi Huang Xiaolei | Benlong Automation

Bộ cấp liệu bát rung là gì?

Bộ cấp liệu bát rung là một thiết bị hoàn chỉnh được thiết kế để cấp các bộ phận từ một bát tròn. Nó bao gồm một bề mặt tiếp xúc gọi là đường xoắn ốc được cung cấp đều quanh bát tròn. Bạn đổ đầy trung tâm bát với các bộ phận thô chưa xử lý trước khi rung động đẩy các bộ phận trên đường xoắn ốc ra cửa ra nơi chúng sẽ được xử lý. Bộ cấp liệu bao gồm năm thành phần chính:

Bát và đường xoắn ốc: thùng hình ống chứa các bộ phận.
Dụng cụ định hướng: các đặc điểm trên đường xoắn ốc của bát rung được thiết kế chỉ cho phép các bộ phận được định hướng đúng đi qua.
Đế truyền động: phần dưới cùng của bộ cấp liệu được thiết kế để giữ bộ cấp liệu khỏi mặt đất nhờ trọng lượng nặng của nó.
Lò xo lá: đây là loại lò xo đặc biệt được sử dụng để kết nối bát với đế của bộ cấp liệu.
Bộ điều khiển: cung cấp cho người dùng khả năng điều chỉnh biên độ và tần số của rung động.

Bộ cấp liệu bát rung hoạt động như thế nào?

Nguyên lý đằng sau nó khá đơn giản. Một bộ truyền động gửi các xung nhanh đến bát với sự trợ giúp của lò xo lá. Các lò xo được đặt ở một góc, do đó, mỗi xung làm cho bát chuyển động cả lên trên và quay tròn. Bát không chỉ chuyển động mạnh lên xuống mà còn xoay nhẹ trên trục của nó trong khi nâng lên. Khi xung kết thúc, các lò xo lại đưa bát về vị trí ban đầu, và quá trình này tiếp tục nhiều lần mỗi giây.

Đối với các vật thể trên đường, chuyển động lăn nhanh tạo ra nhiều cú nhảy nhỏ. Trong mỗi chu kỳ, đường di chuyển về phía trước và lên trên nhanh đến mức một vật thể nhỏ rời khỏi bề mặt trong một thời gian và di chuyển về phía trước trong không khí. Do đó, hàng nghìn lần mỗi phút những cú nhảy nhỏ này đưa các chi tiết tiến về phía trước dọc theo đường xoắn ốc.

Đặc biệt, có hai yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình: tần số và biên độ. Tần số là số lần bát rung trong một giây, trong khi biên độ thể hiện khoảng cách cho mỗi lần rung.

Bộ truyền động: Nơi phát ra rung động

Chức năng của bộ truyền động — thành phần chuyển đổi điện hoặc áp suất khí thành rung động — là cơ bản đối với thiết bị. Bộ truyền động được lắp đặt ở đáy bộ cấp liệu và kết nối với bát cấp liệu. Bộ truyền động phải tạo ra các xung thời gian rõ ràng với tần số và cường độ chính xác. Nói cách khác, đặc tính của nó quyết định khả năng của bộ cấp liệu: nếu bộ truyền động cung cấp một nguồn điều khiển tần số cố định thô, bộ cấp liệu sẽ không thể hoạt động ở bất kỳ tần số nào – điều này cũng áp dụng cho các bộ điều khiển lập trình cho chuyển động chính xác của các bộ phận trong quá trình xử lý. Hình minh họa dưới đây cho thấy các loại bộ truyền động khác nhau hiện có, bao phủ gần như tất cả các ứng dụng của bộ cấp liệu bát rung.

Các loại bộ truyền động cho bộ cấp liệu bát rung

Bộ truyền động điện từ là loại phổ biến nhất. Một bộ cấp liệu bát rung điện từ sử dụng một cuộn dây được kích hoạt bằng dòng điện xung; mỗi xung kéo một bộ phận thép gắn với bát, và các lò xo đẩy nó trở lại. Được điều khiển từ nguồn điện chính chỉnh lưu, cuộn dây thường xung ở tần số 100 Hz trên nguồn 50 Hz hoặc 120 Hz trên nguồn 60 Hz, và bộ điều khiển thyristor thay đổi biên độ bằng cách điều chỉnh lượng điện áp mỗi nửa chu kỳ đến cuộn dây.

Những thiết bị này bền, rẻ và dễ sửa chữa, đó là lý do tại sao chúng được sử dụng rộng rãi trong các hoạt động cấp liệu thông thường. Nhược điểm lớn nhất là tần số liên kết với nguồn điện chính trừ khi có bộ điều khiển tần số biến đổi được giới thiệu, vì vậy thiết kế khối lượng-lò xo phải được điều chỉnh cơ học. Bộ truyền động piezoelectric sử dụng nguyên lý tương tự của các phần tử piezo uốn cong do điện áp áp dụng thay cho cuộn dây. Bộ cấp liệu bát rung piezoelectric nhẹ hơn, tiêu thụ ít điện năng hơn nhiều, tạo ra ít nhiệt và phản ứng rất nhanh, làm cho chúng phù hợp với các vật nhẹ và dễ vỡ hoặc lắp đặt trong phòng sạch và kết hợp với các bộ cấp liệu nhỏ. Tần số được xác định bởi điện tử cho phép điều chỉnh không giới hạn đến cộng hưởng. Tuy nhiên, giá thành và lực truyền động thấp hiện nay chỉ phù hợp với các loại kích thước nhỏ hơn.

Bộ truyền động điện động hoặc động cơ servo bao gồm một cuộn dây chuyển động sử dụng nguyên lý dài và phức tạp của loa và được điều khiển bởi bộ khuếch đại lập trình được. Nó có thể được coi là thiết bị linh hoạt nhất trong loại này vì tất cả các tham số của bộ cấp liệu bát rung có thể được lập trình. Điều này cho phép sự linh hoạt lớn trong xử lý nhưng làm tăng đáng kể giá thành.

Bộ truyền động khí nén tạo ra rung động do sử dụng khí nén, do đó không cần điện trong quá trình vận hành. Chúng chủ yếu được sử dụng trong các tình huống nguy hiểm và cho các ứng dụng cấp liệu nặng nơi thiết bị điện khó lắp đặt. Chúng đơn giản và đáng tin cậy nhưng khó kiểm soát.

Cách chọn loại bộ truyền động phù hợp

Việc chọn bộ truyền động phù hợp liên quan đến sự đánh đổi giữa năng suất, độ nhạy của bộ phận, các yếu tố môi trường và chi phí. Các quy tắc sau có thể giúp bạn trong tình huống này:

Độ an toàn của bộ phận: các tiếp điểm tinh tế, dây mảnh hoặc các bộ phận được phủ phù hợp với bộ truyền động áp điện hoặc servo cho phép chuyển động nhẹ nhàng.
Mức độ năng suất: trong các hoạt động quy mô lớn, các bộ truyền động điện từ bền bỉ là giải pháp xuất sắc.
Đa dạng sản phẩm: các dây chuyền có sự chuyển đổi thường xuyên các bộ phận sử dụng phương pháp điều khiển công thức.
Kiểm soát tần số: trong trường hợp bạn cần hiệu suất cấp liệu tinh tế mà không bị giới hạn bởi tần số nguồn điện, hãy chọn công nghệ áp điện hoặc servo, không phải bộ truyền động điện từ.
Điều kiện môi trường: các hoạt động trong khu vực có khả năng nổ hoặc nhiều bụi có thể khiến bạn từ bỏ bộ truyền động tiêu chuẩn để ưu tiên bộ truyền động khí nén.
Tiếng ồn và tiêu thụ năng lượng: các thiết bị áp điện và servo thường ít ồn và tiêu thụ năng lượng hơn so với các bộ truyền động điện từ lớn.
Bảo trì và chi phí: nếu bạn cần giải pháp đơn giản và tiết kiệm chi phí nhất về mua sắm và bảo trì, hãy sử dụng bộ cấp liệu điện từ.

Trên thực tế, phần lớn các nhà máy lắp ráp điện áp thấp có xu hướng ưu tiên bộ cấp liệu điện từ do độ tin cậy và an toàn trong vận hành, do đó tiết kiệm bộ truyền động áp điện và servo cho việc phân phối các phần tử siêu nhạy cảm.

Bộ cấp liệu bát rung trong lắp ráp điện áp thấp

Trên dây chuyền lắp ráp cho MCB, MCCB, RCCB và bộ tiếp điểm AC, một sản phẩm cuối cùng có thể bao gồm nhiều bộ phận nhỏ, tất cả đều phải được định vị chính xác ở giai đoạn lắp ráp yêu cầu. Một số bộ phận cần được định hướng chính xác là vít đầu cuối, dải kim loại kép, tiếp điểm chuyển động, tiếp điểm cố định, lò xo, đinh tán, bộ dẫn hồ quang và các bộ phận nhựa nhỏ. Mỗi bộ phận này được cung cấp bằng một loại bộ cấp liệu khác nhau được thiết kế riêng cho bộ phận đó.

Loại bộ truyền động quan trọng ở đây vì hai lý do. Thứ nhất, một số bộ phận này — tiếp điểm bạc, kim loại kép mỏng, đầu cuối được phủ — dễ bị đánh dấu hoặc biến dạng, vì vậy bộ truyền động có thể điều chỉnh nhẹ nhàng bảo vệ chất lượng bộ phận. Thứ hai, tốc độ cấp liệu phải phù hợp với thời gian chu trình của đầu lắp ráp; một trạm cấp liệu thiếu sẽ làm nghẽn dây chuyền, trong khi cấp liệu quá mức gây tắc nghẽn. Việc kết hợp bộ truyền động và bộ điều khiển của nó với bộ phận và thời gian chu kỳ là một phần cốt lõi trong việc thiết kế hệ thống cấp liệu đáng tin cậy, dù nó cung cấp một Dây chuyền lắp ráp tự động MCB hoặc cấp vật liệu cố định cho một máy cấp vít tự động.

Thiết kế của dụng cụ và lựa chọn bộ truyền động của chúng có mối liên hệ với nhau vì một hồ sơ đường ray phù hợp với kẹp nhựa nhẹ sẽ không thể cung cấp liên tục một bộ phận kim loại nặng với cùng biên độ. Do đó, các hệ thống truyền động được thiết kế dựa trên bộ phận mà chúng sẽ mang theo. Tại Benlong Automation, các hệ thống cấp liệu được phát triển dựa trên các bộ phận cụ thể của từng thiết bị điện áp thấp thay vì sử dụng các bộ cấp liệu dựa trên danh mục chung.

Các vấn đề phổ biến và cách khắc phục

Việc bảo trì thường xuyên là cần thiết ngay cả với một máy cấp liệu tiên tiến. Các vấn đề phổ biến có thể bao gồm:

Cấp liệu chậm hoặc dừng hoàn toàn: điều này có thể xảy ra do cài đặt biên độ thấp hoặc vấn đề với chất lượng lò xo. Khuyến nghị kiểm tra lò xo và đặt lại biên độ.

Mảnh kẹt trong dụng cụ: điều này thường có nghĩa là cần phải điều chỉnh hoặc có quá nhiều mảnh trong bát. Giảm số lượng mảnh trong bát và kiểm tra đường cấp liệu.

Bật nhảy quá nhiều: nếu biên độ quá cao, các mảnh có thể rơi ra khỏi đường ray; do đó, cần hạ thấp biên độ cho đến khi việc cấp liệu diễn ra mà không gặp vấn đề.

Cuộn dây quá nhiệt trên bộ truyền động điện từ: cần đo khoảng cách giữa cuộn dây và lõi thép và kiểm tra các cài đặt tham số.

Tốc độ cấp liệu dao động có nghĩa là vật liệu cuộn đã thay đổi do nhiệt.

Kiểm tra hàng ngày ngắn giúp tránh hầu hết các vấn đề đã mô tả.

Phần kết luận

Hiểu cách hoạt động của bộ cấp liệu bát rung dựa trên một nguyên tắc: thông qua các lò xo nghiêng, tín hiệu không gặp sự cố từ bộ truyền động được chuyển đổi thành một cú nhảy quay di chuyển các vật thể dọc theo một thiết bị xoắn ốc đến một dòng đơn hoàn hảo. Bộ truyền động là phần chính của cơ chế. Loại bộ truyền động cấp liệu, tức là điện từ, áp điện, điện động hoặc khí nén, quyết định hiệu suất của bộ cấp liệu về tốc độ và độ chính xác. Bộ truyền động điện từ là lựa chọn phổ biến nhất cho lắp ráp điện áp thấp, trong khi bộ truyền động áp điện hoặc servo thuộc về các bộ phận lắp ráp tinh tế hoặc biến đổi.