Устройство для сортировки плоских деталей Советский патент 1988 года по МПК B07C5/10 

i Изобретер1ие относится к автоматизации производственных процессов и может быть использовано для отбраковки дефектных деталей, преимущественно шайб. 1 Цель изобретения - расширение техно- Алогических возможностей путем разбраковки деталей в зависимости от их толщинок ; На фиг. 1 показано устройство для (сортировки деталей, вид сверху; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - структурная схема устройства для сортировки деталей.

Устройство для сортировки плоских деталей содержит транспортный лоток 1 и размещенные относительно него отводной лоток 2 для годных деталей, отводный лоток 3 для бракованных деталей, сортировочный механизм, состоящий из исполнительного элемента 4, выполненного в виде рычага, и его электромагнитного привода 5, источника 6 излучения, фоточувствительного элемента 7 датчика наличия детали, фоточувствитель- кого элемента 8 датчика формы детали, электромеханического датчика 9 толщины де- гали.

1 Схема управления содержит усилители |10 и 11 соответственно для фоточувстви- |гельных элементов 7 и 8, формировате- 12 и 13 импульсов, трехвходового .Логического элемента И 14 (с инверсным выходом), формирователя 15 команды, элект- )онного ключа 16, привода 5 сортиро- 1ЮЧНОГО механизма, формирователя 17 установочного импульса с его схемой 18 задержки включения, RS-триггера 19, а также задатчиков формы R1, длительности Задержки R2 и длительности импульса .

1 Транспортный лоток 1 на участке контро- , деталей снабжен прорезью-маской 20 по форме детали, выполненной в стенке лотка Ь виде прорези (отверстия), заполненной Гфозрачным материалом (в данном случае IB форме кольца). На конце данного лот- Ка имеется уступ 21 высотой , где И - расстояние от дна отводного лотка 3 до середины исполнительного элемента (рычага) 4. Высота уступа должна обеспе- 8ивать выполнение неравенства , .де р - диаметр прорези-маски, расстояние L от ближайщего края исполнительного Элемента 4 по горизонтали выбирается рав- iKbiM или больщим, чем радиус маски г, $ расстояние f от уступа 21 до центра Маски 20 - меньщим г.

Уступ 21 разделяет наклонный транс- 1|;ортный лоток 1 ОТ ОТВОДНОГО лотка 3 Для бракованных деталей (продольные оси указанных лотков совпадают), годные детали Отделяются от основного потока и сбра- Оываются в отводной лоток 2. Осуществляе- jlый в предложенном устройстве сброс юдных, а не бракованных деталей позволяет при отказе или сбое системы управ0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ления или сортировочного механизма избежать попадания неотсортированных деталей в тару с годными деталями; кроме того, исключает дополнительные датчики для фиксации деталей с любым видом брака и инородных предметов, а также упрощает выполнение (по форме) рычага 4.

Источник 6 излучения снабжен конденсатором (не обозначен), предназначен для облучения фоточувствительных элементов 7 и 8 и реализован, например, на автомобильной лампе (12 В, 15 Вт), работающей вполканала.

Фоточувствительный элемент 7 выдает измерительную информацию о соответствии формы контролируемой детали форме, заданной эталоном (генерирует фото-ЭДС), реализован на фотодиоде ФД27К и через усилитель 10 подключен к инвертирующему входу формирователя 12 импульсов.

Фоточувствительный элемент 8 выдает измерительную информацию о наличии в детали центрального отверстия (генерирует фото-ЭДС), определяет прозрачность оптического канала и использует фото-ЭДС для автоматического изменения порога переключения формирователя 12 импульсов, запускает формирователь 17 установочного импульса через его схему 18 задержки включения. Установлен в металлической втулке 22 по размерам равной диаметру центрального отверстия эталонной детали и закрепленной по оси прорези-маски 20, средняя часть которой выполнена в виде круга 23 из прозрачного материала, поэтому средняя часть маски непрозрачна для фоточувствительного элемента 7 и прозрачна для фоточувствительного элемента 8.

Между указанными элементами установлена линза 24, предназначенная для фокусирования (в момент совмещения контролируемой детали с прорезью маской) части светового потока, проходящего через дефектные участки детали на фоточувствитель- но.м элементе 7, который поэтому располагается на одной оптической оси с линзой на расстоянии, равном ее фокусному расстоянию.

Электромеханический датчик 9 толщины детали предназначен для выдачи команды на привод 5 сортировочного механизма в случае, если толщина детали превышает заданную (в том числе и вследствие деформации). Он выполнен в виде рычажного механизма, размыкающего рычагом контакты в электрической питающей цепи, при нормально замкнутых контактах питание не подается (логический «О), на выходе датчика при разомкнутых контактах вырабатывается логическая «1.

Усилители 10 и 11 предназначены для усиления фото-ЭДС, генерируемых фоточувствительными элементами 7 и 8, и реализованы на микросхемах КУ53УД2.

Формирователь 12 импульсов предназначен для формирования логического импульса в зависимости от освещенности фоточувствительных элементов 7 и 8 и от установки резистора R1.

Формирователь 12 импульсов служит для формирования логического импульса в соответствии с уровнем сигнала от фоточувствительного элемента 8. Оба формирователя импульсов реализованы на компараторах К521САЗ.

Трехвходовый логический элемент И 14 (с инверсным выходом) обеспечивает работу схемы в случае одновременного прихода сигналов от обоих фоточувствительных элементов 7 и 8 и электромеханического дат- чика 9 и выполнен на базе микросхемы, например, К511ЛА2.

Формирователь 15 команды служит для обеспечения работы привода сортировочного механизма путем формирования логической команды определенной длительности, задаваемой с помощью резистора R3 и реализован на микросхеме К511ЛА1.

Формирователь 17 установочного импульса с его схемой 18 задержки включения 25 состоит из двух одновибраторов, собранных на микросхемах К511ЛА1. Электронный ключ 16 реализован на транзисторах КТ315 и КТ815.

Привод 5 сортировочного механизма предназначен для приведения в движение 30 исполнительного элемента (рычага) 4 и представляет собой элекромагнит клапанного типа.

RS-триггер 19 предназначен для запоминания измерительной информации с датчика 9 толщины и реализован на микро- 35 схеме К511ЛА1.

Резистор R1 типа СП5-2 предназначен для установки порога разбраковки по форме детали, включен между усилителем 11 и неинвертирующим входом формирователя 12 импульсов. Резистор R2 типа СПЗ-19 предназначен для установки времени задержки включения формирователя установочного импульса. Резистор R3 типа СПЗ-19 предназначен для установки длительности команды.д5

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии фоточувствительный элемент 7 формы полностью открыт, напряжение Ui на его выходе и напряже40

При прохождении по лотку годной детали 25 (т. е. недеформированной, по форме соответствуюпаей эталону, имеющей центральное отверстие) она сначала проходит зону действия датчика 9 толщины, который не регистрирует превьипения заданной толщины детали и поэтому остается в исходном положении, а затем попадает в зону действия фоточувствительных элементов 7 и 8. В момент полного перекрытия отверстия прорези-маски 20 световой поток, поступающий от источника 6 излучения на фоточувствительный элемент 7, уменьшается настолько, что на выходе формирователя 12 импульсов вырабатывается сигнал логической «1. При приближении годной детали 25, т. е. такой, у которой несоответствие формы фронтальной проекции заданной форме незначительно, к зоне контроля формы освещенность фоточувствительного элемента 7 неуклонно уменьщает- ся, на позиции контроля достигает минимума и при дальнейщем движении детали нарастает до исходного значения. Такой же характер имеют изменения напряжения Ь з на инвертируемом входе формирователя 12 импульсов; на некоторое время УЗ стает и и на выходе указанного формирователя появляется логическая «1.

На третьем входе логического элемента И 14 также присутствует сигнал логической «1, так как ввиду отсутствия у дение Ua на инвертирующем входе форми- 50 тали дефекта по толщине RS-триггер 19 рователя 12 импульсов имеют максимально возможные значения. На неинвертирующем входе указанного формирователя импульсов с помощью резистора R1 установлено опорное напряжение U4, величина которого при отсутствии контролируемой детали всегда меньше напряжения Us; величина опорного напряжения пропорциональна выходному напряжению U2, на фоточувствитель55

исходного состояния не изменяет. При этом фоточувствительный элемент 8 освещается через центральное отверстие в детали, на выходе формирователя 13 импульсов присутствует сигнал логической «1, который поступает на второй вход логического элемента И 14. Наличие трех логических «1 на входах элемента 14 вызывает изменение сигнала на его выходе с логи0

5

0

5

0

5

5

0

ном элементе 8 отверстия им обеспечивается стабильная работа всей электронной схемы при изменении температуры окружающей среды, яркости источника излучения или прозрачности оптического канала. На выходе формирователя 12 импульсов вырабатывается логический «О.

Фоточувствительный элемент 8 отверстия полностью освещен, напряжения U на его выходе и на выходе усилителя 11 максимальны для данной освещенности; на выходе формирователя 13 логическая «1.

Контакты датчика 9 толщины нормально замкнуты, поэтому напряжение на выходе этого датчика равно RS-триггер 19 в установленном состоянии. На выходе формирователя 17 установочного импульса состояние логического «О, на выходе логического элемента И 14 (с инверсным выходом) состояние логической «1. Электронный ключ 16 выключен, привод 5 сортировочного механизма обесточен.

При прохождении по лотку годной детали 25 (т. е. недеформированной, по форме соответствуюпаей эталону, имеющей центральное отверстие) она сначала проходит зону действия датчика 9 толщины, который не регистрирует превьипения заданной толщины детали и поэтому остается в исходном положении, а затем попадает в зону действия фоточувствительных элементов 7 и 8. В момент полного перекрытия отверстия прорези-маски 20 световой поток, поступающий от источника 6 излучения на фоточувствительный элемент 7, уменьшается настолько, что на выходе формирователя 12 импульсов вырабатывается сигнал логической «1. При приближении годной детали 25, т. е. такой, у которой несоответствие формы фронтальной проекции заданной форме незначительно, к зоне контроля формы освещенность фоточувствительного элемента 7 неуклонно уменьщает- ся, на позиции контроля достигает минимума и при дальнейщем движении детали нарастает до исходного значения. Такой же характер имеют изменения напряжения Ь з на инвертируемом входе формирователя 12 импульсов; на некоторое время УЗ стает и и на выходе указанного формирователя появляется логическая «1.

На третьем входе логического элемента И 14 также присутствует сигнал логической «1, так как ввиду отсутствия у детали дефекта по толщине RS-триггер 19

исходного состояния не изменяет. При этом фоточувствительный элемент 8 освещается через центральное отверстие в детали, на выходе формирователя 13 импульсов присутствует сигнал логической «1, который поступает на второй вход логического элемента И 14. Наличие трех логических «1 на входах элемента 14 вызывает изменение сигнала на его выходе с логической «I на логический «О. Формирователь 15 команды генерирует импульс определенной длительности, который, усиливаясь электронным ключом 16, запитывает обмотку 5 электромагнитного привода сорти- ровочного механизма, исполнительный элемент 4 которого воздействует на годную деталь 25 и выталкивает ее в отводной лоток 2.

Если по транспортному лотку 1 проходит бракованная деталь 26, то возможны три случая (или их сочетание): деталь значительно отличается по форме фронтальной проекции от заданной формы; деталь не имеет центрального отверстия;

10

через зону опознавания и сортировки привод 5 сортировочного механизма обесточен, деталь попадает в лоток 3.

В случае, если деталь 26 деформирована, она при входе в зону контроля взаимодействует с датчиком 9, сигнал на выходе RS-триггера 19 меняется с «1 на «О и цепь управления приводом 5 блокируется по третьему входу логического элемента И 14.

Для возвращения RS-триггера в исходное положение служит формирователь 17 установочного импульса, который генерирует по команде фоточувствительного элемента 8 (через усилитель 11 и формирователь 13

толщина детали превышает заданную (на- , импульсов) с задержкой i (которая пример, вследствие деформации детали).обеспечивается схемой 18 задержки) устаПри значительном несоответствии формыновочный импульс длительностьбю Т2. Засортируемой детали эталону напряжениедержка необходима для предотвращения

УЗ не падает ниже опорного напряженияустановки триггера в исходное положение до

LJ4 на неинвертирующем входе формирова-и во время совмещения детали с маской,

геля 12, на выходе которого все время 20 В противном случае деталь, имеющая присутствует логический «О. Следовательно,только дефект по толщине, переводится

на входах трехвходового логического элемента И 14 присутствуют сигналы логического «О (на первом входе) и логических «1 (на втором и третьем входах). Это приводит к тому, что на выходе формирователя 15 сохраняется состояние погического «О. Привод 5 остается обесточенным, исполнительный элемент 4 не воздействует на бракованную деталь и она, дой- а,я до конца транспортного лотка 1, OQ транспортным 1 и отводным 3 лотками ус- 10 уступу 21 падает в лоток 3 и про-тупа 21 обе детали воспринимаются исаолжает перемещение в том же направ-полнительным элементом 4 как одна деаении, что и основной поток.таль (после перекрытия годной деталью 25

При этом колебания яркости источника 6прорези-маски 20 и срабатывания привода 5

излучения или равномерное по площадиисполнительный элемент 4 сортировочного

эптического канала изменение его прозрач- 35 механизма имел бы возможность сбросить ности (например, вследствие загрязненное-обе детали в лоток 2 для годных деталей).

|ги канала) не оказывают влияния на вели-Так как в предлагаемом устройстве на конЦину порога разбраковки. При уменьщениице транспортного лотка 1 выполнен уступ 21,

|:уммарной прозрачности (и неизменной вели-положение которого определяется в зависиМине площади дефекта) напряжение намости от центра и диаметра прорези-мас$ыходе усилителя 10 уменьщается, но при 20, а также от расположения испол- Этом уменьщается пропорционально и на-нительного элемента 4, «скощенная деталь

Пряжение на выходе усилителя 11, что не приводит к понижению чувствительности устройства и, следовательно, компенсируется меньщение прозрачности..с

25

в лоток 2 с годными деталями.

В случае, если в потоке имеются бракованные детали 26 с одной скощенной поверхностью или дефектом типа «серп, такие детали не катятся, а скользят по лотку. При этом может возникнуть ситуация, когда вводная деталь догоняет бракованную и они двигаются без зазора. Поэтому при отсутствии на границе между

падает вниз и выходит из зоны сбрасывания, прежде чем сработает элемент 4.

Формула изобретения

В противном случае деталь, имеющая только дефект по толщине, переводится

транспортным 1 и отводным 3 лотками ус- тупа 21 обе детали воспринимаются ис

в лоток 2 с годными деталями.

В случае, если в потоке имеются бракованные детали 26 с одной скощенной поверхностью или дефектом типа «серп, такие детали не катятся, а скользят по лотку. При этом может возникнуть ситуация, когда вводная деталь догоняет бракованную и они двигаются без зазора. Поэтому при отсутствии на границе между

20, а также от расположения испол- нительного элемента 4, «скощенная деталь

падает вниз и выходит из зоны сбрасывания, прежде чем сработает элемент 4.

Формула изобретения

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов, может использоваться для отбраковки дефектных деталей, преимущественно шайб, и позволяет расширить технологические возможfaz. 7 ности устройства. Устройство содержит наклонный транспортный лоток, в боковой части которого выполнена прорезь-маска, отводные лотки для годных и бракованных деталей, источник 6 излучения, фоточувствительные элементы со своими усилителями, электромеханический датчик, формирователь импульсов (двухвходовый), а также трехвходовый логический элемент И, формирователь команды, электронный ключ, привод сортировочного механизма, формирователь установочного импульса с его схемой задержки включения, RS-триггер. Фоточувствительный элемент 7 реагирует на отклонение формы детали от заданной, фоточувствительный элемент 8 - на отсутствие у детали центрального отверстия, датчик 9 - на превышение толшины детали по отношению к толщине эталонной детали. 3 ил. Ш (Л ел со ел 23

В случае, если у детали 26 отсутст- 1вует центральное отверстие, при движении ее по транспортному лотку 1 в зоне контроля датчик 9 толщины не взаимодейст- 1вует с деталью, состояние RS-триггера 19 |не меняется. При перекрытии маски 20 деталью изменения сигнала на выходе логического элемента И 14 не происходит, так как световой поток не поступает на фоточувствительный элемент 8, на выходе |формирователя импульсов 13 и, соответст- венно, на втором входе логического элемента И 14 - сигнал логического «О. В тече- 1ние всего времени прохождения детали

Устройство для сортировки плоских деталей, содержащее наклонный транспортный лоток, в боковой стенке которого выполнена прорезь-маска, и отводные лотки для годных и бракованных деталей, осветитель, датчик наличия деталей и датчик формы деталей, расположенные на одной оптической оси, блок управления, содержащий формирователи импульсов, выходами соединенные соответственно с первым и вторым входами схемы И, выходом соединенной с первым входом формирователя команд, усилитель и привод сортировочного механизма, отличающееся тем, что, с

целью расширения технологических возможностей путем разбраковки детали в зависимости от их толщины, оно содержит датчик толщины, а блок управления дополнительно снабжен формирователем устано- вочного импульса, схемой задержки, триггером, электронным ключом, дополнительным усилителем и задатчиками формы деталей, длительности задержки и длительности командного сигнала, причем выход датчика толщины соединен с R-входом триггера, S-вход которого через формирователь установочного импульса соединен с первым входом схемы задержки, выход которой соединен с вторым входом схемы И, третий вход которой связан с выходом триггера, при этом выход формирователя команд соединен с входом электронного ключа, второй вход формирователя команд подключен к

20

ФП

г

15

Iвыходу задатчика длительности командного сигнала, а выход электронного ключа - к приводу сортировочного механизма, причем выходы датчиков формы и наличия деталей через соответствующие усилители соединены соответственно с первым входом первого формирователя импульсов и входом второго формирователя импульсов, второй вход первого формирователя импулвсов через задатчик формы деталей связан с входом второго формирователя импульсов, а второй вход схемы задержки соединен с выходом задатчика длительности задержки, при этом между транспортным лотком и отводным для бракованных деталей выполнен на расстоянии по горизонтали от центра прорези-маски, не превышающем ее радиуса, уступ с высотой, превышающей диаметр прорези-маски.

/I

r--L

25

а

,

fi с

LT

f, г. t