Классификация БЗУ 

С учетом основных тенденций развития средств автоматизированной загрузки наиболее важным считают признак, характеризующий БЗУ как гибкую технологическую систему: характер совмещенности функций захвата и ориентирования в БЗУ. Если эти функции совмещены (табл. 1), т. е. эахват и ориентирование происходят одновременно, то устройство является узкоспециализированным, предназначенным для одного конкретного предмета обработки (ПО).

Как правило, при переходе к новому ПО необходима существенная переделка или конструирование нового бункерного загрузочного устройства. Производительности по захвату ориентированию их в БЗУ одинаковы.

Более прогрессивными БЗУ являются такие, в которых функции захвата и ориентирования разделены, но зависят друг от друга. Это значит, что в каждом захватном органе последовательно происходит захват, а затем ориентирование. Благодаря этому обеспечивается лучший захват ПО, но производительности БЗУ по захвату и ориентированию не равны и, следовательно, итоговая производительность бункерного загрузочного устройства будет определяться меньшей производительностью этих двух процессов.

Для гибких технологических систем наилучшими будут такие БЗУ, в которых функции захвата и ориентирования не только разделены, но и не зависят друг от друга. В таких устройствах захват происходит с помощью одних механизмов, а ориентирование проводится в отдельном механизме. При этом могут быть приняты меры для выравнивания производительностей этих механизмов. Так как захват и ориентирование разделены и независимы, то можно менять одни устройства для захвата или ориентирования на другие при переходе на новые ПО, что и требуется для гибких технологических систем.

При создании БЗУ немаловажное значение имеет также кинематическая сложность его, которая обусловлена характером движения исполнительных органов. В создаваемых ранее устройствах движения создавались классическими преобразовательными механизмами: кривошипно-ползунным или кулисным, храповым, мальтийским и др.

Для совершенствования бункерных загрузочных устройств стали использовать кинематически более сложные механизмы, когда складывается, например, два возвратно-поступательных движения, или два вращательных движения, три движения и т. п.

Классификация БЗУ по принципу работы

Таблица 1.  Классификация БЗУ

Движение вспомогательных органов	Функции захвата и ориентирования
	совмещены		разделены, но зависимы	разделены  и независимы
	Однозахватное БЗУ	Многозахватное БЗУ
Непрерывно- поступательное		Элеваторное		Элеваторное
Непрерывно- вращательное	Трубчатое (см. рис. 1, а); пнев мовихревое (см. рис. 1, б)	Шнековое (см. рис. 2, а) Дисковое:с крючками (см. рис. 2, б); щелевое (см. рис, 2, в);  с карманами (см. рис. 2, г)	Дисковое (см. рис. 3, а - д)	Шиберное (см. рис. 9, а);  барабанное (см. рис. 9, б);  центробежное (см. рис. 9, в);  лопастное (см. рис. 9, г)
Прерывисто- вращательное	—	Дисковое с карманами (см. рис. 2, д); лопастное (см. рис. 2, е)	—	Ориентатор 6 с крючком
Возвратно- поступательное	Трубчатое (см. рис. 1, в)	Шиберное (см. рис.2, ж)	—
Возвратно- качательное	Однокрючковое (см. рис. 1, д)	Секторное (см. рис. 2, з)	—	Приемная часть лотка 5
Сложно  комбинированное	Трубчатое (см. рис. 1, е)	Роторное (см. рис. 2, и - м)	Роторное (см. рис. 3, е, ж)	Вибрационное (см. рис. 9, д); роторное (см. рис. 9, е); вибророторное (см. рис. 9, ж)

Однозахватное БЗУ

Трубчатые БЗУ

В трубчатых БЗУ (рис. 1, а, в, е) захват и одновременно ориентирование ПО типа роликов, валиков, стаканчиков, шариков происходит за счет движения трубки относительного бункера. При этом трубка может либо вращаться, либо совершать возвратно-поступательное движение, а бункер стоит неподвижно. Аналогичные движения может совершать бункер, а трубка будет неподвижна. Возможны и различные комбинации этих движений (рис. 1, е).

Рис. 1. Однозахватные БЗУ с совмещенными функциями захвата
и ориентирования.

Пневмовихревые БЗУ

Пневмовихревые БЗУ (рис. 1, б) в некотором роде аналогичны трубчатому БЗУ, но в них нет подвижных частей. Захват же и ориентирование осуществляется благодаря вихревому движению воздуха, создающего в центре бункера и в трубке полость низкого давления, куда втягиваются ПО. Дополнительное силовое воздействие существенно ускоряет процесс захвата.

Стержневое БЗУ

Стержневое БЗУ (рис. 1, г) применяют для ПО типа стаканчиков, которые захватываются и ориентируются за внутреннюю поверхность возвратно-поступательно движущимся стержнем, выносящим ПО из общей массы в приемник, соединенный с лотком.

Однокрючковый БЗУ

В однокрючковом БЗУ стержень для захвата (например, колец) совершает возвратно-качательное движение (рис. 1, д). Однако такое устройство является узкоспециализированным.

Многозахватное БЗУ

Рассмотрим примеры многозахватных БЗУ. Если в элеваторном бункерном загрузочном устройстве  вместо планок установить крючки, то ими можно захватывать и одновременно ориентировать полые стаканчики, трубчатые ПО и т. п.

Шнековые БЗУ

Шнековые БЗУ (рис. 2, а) применяют для ПО типа подшипниковых роликов, иголок, а иногда коротких винтов. Захват ПО осуществляется карманами, образующимися между двумя вращающимися валками, на которых нарезаны невысокие (пологие) винтовые выступы. Ориентирование происходит в тех же карманах, что и захват.

Рис. 2. Многозахватные БЗУ с совмещенными функциями захвата и
ориентирования.

Дисковое БЗУ с крючками и карманами,  щелевое

К группе многозахватных БЗУ относят устройства с захватом поштучно в несколько последовательно работающих захватных органов (дисковое БЗУ с крючками и карманами, рис. 2, б, г) или с захватом порциями (дисковое щелевое, рис. 2, в), а также за любую поверхность: наружную, внутреннюю или обе одновременно. Загрузочных устройств этого типа сконструировано весьма много. Особенностью их является то, что все они специального назначения, т. е. для каждого нового ПО создается свое БЗУ, что и обусловило их многообразие.

В некоторых многозахватных БЗУ необходимо чередовать движение исполнительных органов с остановками, так как при вращении органов происходит захват и ориентирование ПО в захватных органах, а для выдачи в лоток-магазин захватный орган необходимо совместить с одним или несколькими приемниками. Примером таких устройств являются лопастное устройство (рис. 2, е) для загрузки П-образных пластин и дисковое (рис. 2, д) с фигурными карманами для ПО типа колпачков с l/d ≈1. В последнем устройстве диск расположен горизонтально, а выдача захваченных сориентированных ПО осуществляется в несколько вертикально установленных приемников.

Шиберные БЗУ

Достаточно широкое распространение получили шиберные (иногда именуемые ножевые) БЗУ (рис. 2, ж) с периодически поднимающимся и опускающимся шибером. В этом БЗУ одновременно захватывается несколько ПО. В зависимости от сложности заготовок профиль шибера может меняться и тогда удается во время захвата обеспечить ориентирование ПО. Естественно, что номенклатура ПО, которые можно ориентировать в таком БЗУ, невелика: болты, винты, кольца, шайбы, диски.

Секторные БЗУ

Секторные БЗУ (рис. 2, з) отличаются от шиберных бункерных загрузочных устройствах лишь характером движения исполнительного органа. Возможности же по захвату и ориентированию их одинаковы.

Роторные БЗУ

В роторных БЗУ (рис. 2, и - м) захватные и одновременно ориентирующие органы, кроме непрерывного транспортного вращательного движения, получают дополнительные движения: возвратно-поступательное для захвата стаканчиков стержней; возвратно-качательное движение дна или специальной решетки - для колпачков. Хотя благодаря большому числу захватных органов удается получить большую производительность, такие устройства находят лишь специальное применение.

БЗУ с разделенными, но зависимыми функциями захвата и ориентирования

Рассмотрим БЗУ, в которых функции захвата и ориентирования разделены, но зависят друг от друга.

К группе многозахватных БЗУ с непрерывным вращательным движением относят большую группу дисковых БЗУ (рис. 3, а - д). Характерным для всех них является то, что сначала осуществляется захват ПО. Причем так как захват ПО может быть выполнен в нескольких различных положениях, то можно использовать гораздо больше приемов для подготовки к захвату, что позволит достичь большей вероятности захвата. Благодаря этому создаются предпосылки как для получения высокой производительности, так и для расширения номенклатуры загружаемых ПО. Ориентирование же может происходить либо в приемнике (рис. 3, а), либо в самих захватных органах в специально отведенной зоне (рис. 3, б) или специальном ориентаторе; с помощью вращающегося диска со штырьками (рис. 3, д), ориентирующим плужком (рис. 3, в) или с использованием смещения центра масс и выреза в обечайке (рис. 3, г). Форма же захватного органа обусловлена способом захвата и способом ориентирования.

Рис. 3. БЗУ с разделенными, но зависимыми функциями захвата и
ориентирования.

В процессе ориентирования возможна потеря тех или иных ПО, и поэтому конечная производительность БЗУ уменьшится по сравнению с производительностью по захвату. Кроме того, трудно изменить конструкцию захватного органа и особенно ориентатора. Обычно эти устройства специализированные (для каждого конкретного ПО) и число их разновидностей велико.

В роторных БЗУ с разделением функции захвата и ориентирования (рис. 3, е, ж) достигаются те же результаты, что и в дисковых. Их производительность также определяется наиболее медленно работающим органом (а это, как правило, ориентатор). 

В устройстве, показанном на рис. 3, е, ориентирование проводится в гравитационном ориентаторе, а в устройстве, показанном на рис. 3, ж, - в механическом. Так как габариты этих ориентаторов гораздо больше габаритов захватывающих трубок, то увеличиваются размеры роторов и их окружных скоростей вращения, что ухудшает динамику работы. Такие роторные БЗУ трудно переводить на новые ПО.

Бункерные загрузочные устройства, в которых функции захвата и ориентирования разделены и не зависят друг от друга, характеризуются тем, что в них сначала осуществляется захват, в основном за наружную поверхность. Таким образом получается поток упорядоченных, но неориентированных ПО. Затем после завершения захвата проводится ориентирование в специальных устройствах, находящихся либо в непосредственной близости от захватных органов (центробежное), либо вдали от них, либо на тех же органах (вибрационные, в которых эти процессы идут на различных витках чаши, и вибророторные), либо в совершенно других устройствах(роторные). Ориентаторы этих БЗУ можно быстро заменять; поток ПО после прохождения через них неменяет свою плотность, что обеспечивает максимальную производительность и быструю переналадку бункерного загрузочного устройства.

В элеваторное БЗУ необходимо либо изменить ориентатор путем регулировки при использовании аналогичных ПО, либо заменить ориентатор ом другого типа. Многорядный захват и возможность передачи ПО к любомуориентатору из разных рядов обеспечивают высокую плотность потока сориентированных ПО даже при незначительной вероятности захвата в одном ряду. Шиберное БЗУ (рис. 4, а) с минимальными переналадками можно использовать для ПО, различающихся как по геометрическим размерам, так и по массе. В барабанном БЗУ (рис. 4, б) может достигаться интенсивный захват в несколько вибролотков, проходящих через БЗУ, на выходной части которых устанавливаются сменные ориентаторы. В центробежных БЗУ (рис. 4, в), получивших широкое распространение в пищевой промышленности, сменные ориентаторы могут устанавливаться на периферии вращающегося диска. Лопастное БЗУ (рис. 4, г) позволяет в отличие от барабанного обойтись без вибролотков, для доставки заготовок к ориентатору используется конвейер.

Рис. 4. БЗУ с разделенными и независимыми функциями захвата и
ориентирования.

Широкое распространение вибрационных БЗУ (рис. 4, д) обусловлено именно возможностью разделения процессов захвата и ориентирования. Если первый процесс происходит в нижней части чаши БЗУ, то второй путем увеличения числа витков может быть вынесен в ее верхнюю часть. Дополнительные витки можно использовать для изменения плотности потока ПО после захвата. Простота изменения скорости движения ПО, определяющей производительность БЗУ, создает предпосылки для использования их в высокоавтоматизированных системах. В
роторном БЗУ (рис. 4, е) захват и ориентирование могут выполняться в различных роторах, причем в ориентирующем роторе можно заполнять «дырки» в потоке захваченных ПО из внутрироторного запаса. Вибророторное БЗУ (рис. 4, ж), обладая преимуществами центробежных и вибрационных БЗУ, обеспечивает производительность до 3000 заготовок в минуту.

Все БЗУ по типу захватных органов можно разделить по двум критериям (табл. 2):

• по массовости захвата (поштучный, порционный и непрерывный);
• по характеру захвата (за наружную, внутреннюю или обе поверхности одновременно).

Наиболее распространенным является захват за наружную поверхность, так как он более производителен и универсален, что и соответствует требованиям гибких технологических систем.

Таблица 2.  Захватные органы БЗУ

Характер захвата	Захват
	поштучный		партионный	непрерывный
За наружную поверхность	Карманы (см. рис. 10, а, б); вакуумные присосы (см.рис. 10, в)		Карманы (см. рис, 11, а, б); щель (см. рис. 11, в); магнитные захваты (см. рис. 11, д)	Трубка ( см.рис. 12, а); дорожка ( см. рис. 12, б); дискфрикционный (см.рис. 12, в)
За внутреннюю поверхность	Крючок (см. рис. 10, г); стержень (см. рис. 10, д)		Лопасть (см. рис. 11, е)	—
За внутреннюю и наружную поверхности	Карман с крючком (см.рис. 10, е)		—	—

 

Захват за наружную поверхность осуществляется захватными органами типа карманов (рис. 5, а, б; 6, а, б). Щель, лопасть (рис. 6, в, г), трубка, дорожка могут быть представлены как разновидности кармана, отличающиеся от него и друг от друга соотношением длины l_к, ширины b_к и глубины t_к. Если l_к >> b_k, t_k то это дорожка (рис. 7, б), например, вибробункера. Если t_к >> l_к, b_k, карман можно рассматривать как трубку (рис. 7, а), а при t_к, l_к > b_к получим щель (рис. 6, в). Иногда трудно провести грань между той или иной разновидностью захватного органа. Так, лопасть, производящая захват нескольких ПО, может быть выполнена как с условием l_к, b_к >>t_к, так и с l_к >> b_k, t_k. Один и тот же тип захватных органов может применяться в различных БЗУ (см. табл. 1).

                 

Рис. 5. БЗУ с поштучным захватом.

 К захватным органам относят вакуумные присосы (рис. 5, в), магнитные захваты (рис. 6, д) и фрикционные диски (рис. 7, в). Первые два могут быть использованы для захвата поштучно, партией и потоком. Захват с использованием сил трения широко применяют в центробежных питателях.

            

                                                                                                                                               Рис. 6. БЗУ с партионным захватом.

Захват за внутреннюю или обе поверхности менее распространен и характерен для специализированных устройств. Действительно, крючками (рис. 5, г) и стержнями (рис. 5, д) можно захватывать лишь ПО с внутренними полостями. Партионно за внутренние поверхности можно захватывать только некоторые ПО - типа скоб (рис. 6, е). За обе поверхности можно захватывать невысокие колпачки. Для этих целей можно использовать бункерное загрузочное устройство, схема которого изображена на рис. 5, е или на рис. 2, д.

Производительность БЗУ во многом зависит от правильного выбора способа подготовки ПО к захвату.

 

Рис. 7. БЗУ с непрерывным захватом.

Способы подготовки к захвату

Способы подготовки ПО к захвату отличаются силами, осуществляющими подготовительное движение; геометрическими особенностями ПО; конструктивными особенностями бункера; характером подготовительного движения ПО и направлением подготовительного движения.

Силами, осуществляющими подготовительное движение заготовок, являются:

•  силы тяжести (1),
•  силы трения (2),
•  силы инерции (3),
•  внешние силы (4).

К геометрическим особенностям ПО относят:

•  форму (5),
•  смещение центра масс (6), 
•  соотношение размеров (7).

К конструктивным:

• наклон (8),
• форму дна (9),
• форму захватных органов (10).

Подготовительное движение ПО по характеру может быть:

• скольжением (11),
• пересыпанием (12),
• качением (13),
• полетом (14).

По направлению:

• попутным (15),
• встречным (16),
• поперечным (17).

На рис. 8 приведены примеры, иллюстрирующие подготовку к захвату. На рис. 8, а показано БЗУ с наклонным дном, по которому ПО под действием сил тяжести передвигаются от места засыпки к захватным органам (скользят, катятся и пересыпаются). Единичные ПО типа стакана со смещенным центром масс и длиной, большей его диаметра, стремятся двигаться лежа. При движении в общей массе каждый ПО, выбирая путь наименьшего сопротивления, стремится перемещаться стоя, дном вниз.

Наклон бункера к горизонту под углом  αд, большим угла трения, создает возможность движения ПО под действием силы тяжести из бункера к захватным органам. Составляющая F sin αд силы тяжести перемещает ПО к захватным органам, а составляющая F соs αд прижимает его к дну бункера. Под действием пары сил F sin αд и μF cos αд (где μ - коэффициент трения скольжения) и давления последующих ПО каждый стоящий ПО будет стремиться опрокинуться открытой частью к захватному органу, т. е. принять положение, благоприятное для захвата крючком. Если длина ПО типа стакана меньше диаметра и центр масс смещен ко дну, то такой ПО будет скользить дном. В этом случае благоприятным окажется захват ПО за наружную поверхность карманом.

Изменение конфигурации дна от плоского в сечении I-I к полукруглому в сечении II-II и полукруглому с канавкой в сечении III-III заставляет ПО укладываться на образующую. ПО, которые приняли вертикальное положение (дном вниз), вследствие давления последующих движущихся ПО опрокидываются и ложатся открытой частью к захватному органу - крючку. Такое положение ПО благоприятно для захвата. Эксперименты показывают, что для стаканов с отношением l/d = 3 благоприятное положение занимают до 70-80 % ПО, чем обеспечивается высокая вероятность захвата. В этом примере использованы следующие способы подготовки к захвату: 1, 2, 5-9, 11-13, 16, 17.

Если ПО насыпать на вращающийся горизонтальный диск (рис. 8, б), то под действием сил трения и центробежных сил они будут перемещаться к периферии, поштучно отделяясь от общей массы. В расположенные по периферии захватные органы типа окон или карманов ПО будут забрасываться с большой силой. При этом центр масс ПО будет стремиться занять низшее положение, «стоячий» ПО будет стремиться «лечь», плоский ПО - расположиться на диске своей большей поверхностью, ПО со смещенным центром масс относительно середины - двигаться центром масс вперед. В соответствии с этими положениями ПО и следует располагать захватные органы. Использованы 1, 2, 3, 5, 11 и 15 способы подготовки к захвату.

При вращении барабана (рис. 8, в), у которого захватные органы расположены на внутренней поверхности, происходит непрерывное пересыпание ПО. Это пересыпание и ворошение ПО захватными органами используется почти во всех БЗУ как способ подготовки к захвату. Если перемешивание ПО захватными органами недостаточно, то применяют специальные ворошилки. На рис. 8, з, к показаны установленные на спицах или диске специальные лапки и угольники, которые разбрасывают ПО в бункере. В результате ПО движутся к захватным органам широким потоком и с большей скоростью, что увеличивает вероятность захвата.

Рис. 8. Способы подготовки к захвату.

При свободном полете с вращением ПО преимущественно стремится занять в пространстве положение, соответствующее наибольшему значению статического момента инерции. Это положение ПО и является благоприятным для захвата.

В БЗУ, особенно имеющих коническую форму, могут возникать трудно разрушаемые своды. Для устранения этих сводов прибегают к определенным мерам. На рис. 8, д показан электромагнитный вибратор, который встряхивает ПО, побуждая их к движению, и приводит в положение благоприятное для захвата. Для встряхивания ПО применяют механические и электромагнитные вибраторы с малыми амплитудами колебаний (до 1 мм) и частотой до 100 Гц.

Установка БЗУ непосредственно на станке или на прессе благоприятно сказывается на процессе подготовки к захвату, так как возникающие при работе вибрации станин вызывают встряхивание бункера. С этой точки зрения установка бункерного загрузочного устройства на отдельном фундаменте менее рациональна.

Хорошие результаты по подготовке к захвату получены в БЗУ с двумя вращающимися в противоположные стороны дисками (рис. 8, г - способы 1, 2, 4 - 8, 11 - 13, 15 - 17). Нижний диск с захватными органами вращается в одном направлении, а специальный ворошильный диск - в противоположную сторону. Благодаря этим движениям своды разрушаются, ПО пересыпаются и побуждаются к дополнительному движению, увеличивается зона захвата, ПО переводятся в положение, параллельное захватному органу, благоприятное для захвата. Наклон дисков и обечайки бункера к горизонту под определенными углами создает предпосылки для подготовки к захвату как с диска, так и со стенки бункера.

Для улучшения захвата на диске БЗУ наряду с захватными органами 1 могут быть нанесены дополнительные пазы 2 (рис. 8, е), в которых размещаются захваченные ПО. В Нижней части БЗУ ПО по пазам перемещаются под действием силы тяжести в захватные органы. В пазы может поместиться большое число ПО, и поэтому большинство захватных органов будет заполнено ПО (использованы способы 1, 2, 5 - 8, 10, 11, 17).

Геометрическая форма ПО определяет как способ захвата, так и способы подготовки ПО к захвату. Например, при наличии удобной для захвата внутренней полости подготовка к захвату должна способствовать движению ПО открытой частью навстречу захватному органу.

В одних случаях захват за наружную поверхность осуществляется карманами, имеющими большие внутренние размеры и способными вместить ПО в любых положениях. Здесь подготовка к захвату сводится к ворошению ПО для поштучного разделения и подаче их к захватным органам обычно по наклонному дну бункера. В других случаях захват за наружную поверхность обеспечивается карманами простейшей геометрической формы с габаритными размерами, позволяющими вместить ПО в двух или трех возможных положениях, обычно лежащих в одной из геометрических плоскостей, с последующим ориентированием или удалением ПО, захваченных в неправильном положении.

Если в БЗУ захват ПО за наружную поверхность необходим только в одном положении ПО, то форма и размеры кармана должны соответствовать форме и размеру сечения ПО в благоприятном для захвата положении.

Так, ПО с массивным дном и с l/d < 1 (рис. 8, ж) благодаря наличию скоса в диске при западании в карман опрокидываются на 90°. Если в общей массе часть ПО будет прижата к стенке 1 вращающегося диска, то те ПО, которые окажутся прижатыми плоской частью, будут скользить, не меняя ориентации, и западут в карман. ПО, прижатые к стенке 1 донной частью, под действием сил трения будут стремиться перевернуться и принять положение, благоприятное для захвата. ПО, попавшие на скошенную часть диска 2, получают за счет сил трения вращательный импульс, способствующий закатыванию их в карманы. В этом БЗУ использованы 1,2, 4 - 8, 10 -13, 15 и 17 способы подготовки к захвату.

При захвате заготовок l/d > 1 (рис. 8, и), движущихся по полукруглой стенке бункера, ПО располагаются преимущественно вдоль его образующих и в этом положении западают в карман. ПО из положения 2 скользят по диску и опрокидываются через его край в карманы. ПО из положения 3 попадают на выступающие зубья-призмы и, опрокидываясь на них, западают в карманы. Таким образом, даже если ПО находятся перед захватным органом в неблагоприятном для захвата положении, переворачиваясь под действием сил тяжести на зубьях-призмах, они западают в карман. Чтобы правильно вставшие ПО не выпали, толщину диска принимают несколько большей, чем расстояние от дна ПО до его центра масс, но меньшей, чем расстояние от верхней кромки ПО до его центра масс. В БЗУ использованы 1,2, 4 - 8, 10 - 12, 15 и 17 способы подготовки к захвату.

Характер подготовительного движения ПО в бункере существенно влияет на вероятность захвата. Пересыпание ПО (рис. 8, з, и) и свободный полет (рис. 8, к) создают более высокую скорость движения ПО и наибольшую зону захвата, но менее точное направление движения к захватному органу. При скольжении ПО (см. рис. 8, г, ж) скорость подготовительного движения меньше, чем при пересыпании, но направление движения более точное. Качение шаровых и цилиндрических ПО обеспечивает значительную скорость и точное направление подготовительного движения, что создает условия для хорошего захвата и повышает производительность БЗУ.

В некоторых конструкциях БЗУ ПО, пересыпаясь по диску (см. рис. 8, з) с помощью ворошилок, могут быть направлены в ту зону БЗУ, где на диске отсутствуют ПО. Так как ПО движутся в определенном положении, то они беспрепятственно попадают в захватные органы.

Выбор направления относительного движения захватных органов и ПО оказывает значительное влияние на длительность и вероятность захвата. На рис. 13, а показан пример использования способа поперечного подготовительного движения (закатывания) ПО на позицию захвата. Очевидно, что скорость движения захватного органа-крючка здесь не может быть слишком большой, так как ПО должен успеть закатиться на позицию захвата до подхода следующего крючка. В этом же примере при встречном движении ПО и захватных органов большая вероятность захвата будет достигнута при большей относительной скорости.

Попутное подготовительное движение ПО и захватных органов - карманов или окон - показано на рис. 8, з, к. Система угольников на диске расположена так, что разбрасываемым ПО задается движение, совпадающее с направлением движения захватных органов, и одновременно радиальное движение в захватные органы. Этим обеспечивается наивысшая вероятность захвата при малых скоростях захватных органов и возможность повышения производительности БЗУ при больших скоростях. Однако при больших относительных скоростях ПО и захватных органов возможно повреждение поверхности ПО при соударениях.

При проектировании БЗУ необходимо стремиться к использованию максимального числа способов подготовки к захвату в одном устройстве. Так, в БЗУ, показанных на рис. 8, а, г, удается достичь очень производительного захвата ПО (до 85 шт. из 100).

Ориентирования БЗУ

Подготовка к ориентированию состоит в том, чтобы захваченным ПО (систематизированному потоку) придать некоторую свободу в пространстве, так как в процессе ориентирования должно быть изменено положение ПО. Для этого применяют всевозможные вырезы в обечайках БЗУ, расширяют дорожки вибрационных бункерных загрузочных устройств, а для сброса лишних слоев ПО с захваченных используют пружины, сталкиватели, карнизы и другие приспособления. Естественно, что подготовка к ориентированию возможна лишь в тех БЗУ, где функции захвата и ориентирования разделены. При
совмещении этих функций подготовка к ориентированию отсутствует .

Процесс ориентирования в автоматизированной загрузке - один из сложнейших. Объясняется это тем, что применяемые ПО чрезвычайно отличаются по геометрической форме, габаритным размерам, массе, механическим и физическим свойствам, а также положениями, в которых даже один и тот же ПО может быть подан на рабочую позицию технологического оборудования.

Процесс ориентирования ПО, движущихся после захвата систематизированным потоком, возможен в БЗУ, выполненном с разделением функций захвата и ориентирования.

В общем случае вторичное ориентирование включает в себя три этапа: 

1. определение положения ориентируемого ПО на базовой поверхности;
2. сравнение данного и требуемого положений ПО и выработка решения по достижении требуемого положения; 
3. перевод ПО в требуемое положение.

Каждому этапу соответствует определенный механизм или устройство, реализующее функцию своего этапа. В некоторых случаях все три этапа могут выполняться одним механизмом или следовать друг за другом в соответствующих механизмах.

Выдача из БЗУ

Подготовка к выдаче заключается в том, чтобы сориентированные ПО лишить тех степеней свободы, которые были сообщены для выполнения ориентирования. Это можно выполнить всевозможными ограничителями, охватами, трубками, проходными полостями в соответствии с размерами и конфигурацией ПО. В некоторых устройствах бывает достаточно действия
силы тяжести, сохраняющей положение ПО в захватном или транспортирующем органе.

Процесс выдачи ПО из БЗУ - один из сложнейших, так как ПО, находящиеся в движении вместе с захватными органами или относительно их, должны быть выданы в неподвижный лоток -магазин. 

Выдача ПО возможна внутрь конструктивного элемента, передающего движение захватным органом, или во внешнюю часть этого конструктивного элемента.

Различают БЗУ:

• с выдачей ПО под действием сил тяжести,
• под действием сил тяжести и сил инерции,
• под действием внешних сосредоточенных сил.

По характеру траектории движения ПО из захватных органов в приемник существуют БЗУ с плавной, непрерывной и с ломаной траекториями движения ПО.

На рис. 9, б, е, м показаны БЗУ с выдачей ПО во внутреннюю часть конструктивного элемента, передающего движение захватным органам. Размеры БЗУ при этом уменьшаются, но усложняется эксплуатация. Остальные БЗУ, показанные на рис. 9, - с выдачей ПО во внешнюю часть - более распространены, так как удобны в эксплуатации.

В конструкциях, представленных на рис. 9, а, л, м, ПО выдаются под действием сил тяжести, а в конструкциях, представленных на рис. 9, е - и, - под действием не только сил тяжести, но и сил инерции. В конструкциях, показанных на рис. 9, г, д, к, ПО из захватных органов выдаются подпружиненными собачками, т. е. под действием сосредоточенных сил. Выдача под действием сил тяжести и сил инерции конструктивно проще, но производительность ограниченна. При выдаче под действием сосредоточенных внешних сил необходима более фундаментальная теоретическая и конструктивная проработки, позволяющие получить большую производительность.

 

Рис. 9. Способы выдачи ПО из захватных органов.

В конструкциях, изображенных на рис. 9, г, е, ж, и, выдача ПО из захватных органов происходит по плавной непрерывной траектории, а в конструкциях, представленных на рис. 9, в, з, к, л, - по ломаной траектории. Ясно, что непрерывная плавная криволинейная траектория обеспечивает лучшее движение ПО и более высокую производительность процесса. 

При необходимости подачи ПО на многопозиционное оборудование БЗУ могут выдавать ПО последовательно или одновременно в несколько приемников. Например, некоторые БЗУ обеспечивают одновременную подачу ПО в два, три, четыре приемника, а БЗУ, показанное на рис. 2, д, подает ПО одновременно в десять приемников.

Для приведения в движение захватных органов или самих ПО, как, например, в пневмовихревом или вибрационном БЗУ, могут быть использованы все имеющиеся приводы: механические, пневматические, электромагнитные, гидравлические, инерционные и т. п.

Тип выбранного привода непосредственно влияет и на тип устройства для самовосстановления работоспособности БЗУ. Это особенно важно, так как средства автоматизированной загрузки, в частности БЗУ, должны обеспечить работу технологического устройства в режиме с минимальным участием человека в обслуживании оборудования и средств автозагрузки. Однако вследствие вероятностного принципа работы бункерного загрузочного устройства в нем могут довольно часто возникать всевозможные отклонения, в том числе приводящие к заклиниваниям, застреваниям. Установка предохранительных муфт, не позволяющих передавать на рабочие органы предельные крутящий момент, усилия, мощность, не дает эффекта, так как в этом случае движение рабочих органов или ПО прекратится и возобновится только после вмешательства человека, что противоречит требованиям автоматизации. Поэтому необходимо не только избегать поломки рабочих органов БЗУ при застреваниях, заклиниваниях и подобных явлениях, но и устранять возникшие отклонения без участия человека.

Вопрос самовосстановления работоспособности можно решить двумя путями. Первый путь - проектирование таких БЗУ, которые позволяют полностью избежать застреваний ПО в них [например, шиберные  и элеваторные  БЗУ]. Второй путь - использова

...