Устройство для контроля и сортировки деталей Советский патент 1988 года по МПК B07C5/02 

ю

1C

1

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов, в частности к устройствам для электромагнитного опознавания деталей, и может быть использовано для контроля, ориентации и сортировки деталей, изготовленных из токопроводящего материала.

Цель изобретения - повьшение на- дежности при сортировке асимметричных деталей.

На фиг, 1 изображена общая схема устройства; на фиг. 2 - С-образный электромагнит со встроенным в его за зор профилированным лотком с деталью (а - деталь обращена к подающему лотку частью с большей электропроводностью, б - обращена частью с йеньшей электропроводностью); на фиг. 3, а-г - варианты конструкции профилированного лотка в зависимости от сечения контролируемых деталей; на фиг, 4 - положение детали на V-образном с порожком, асим метричным признаком вверхj на фиг. 5 то же, но асимметричным признаком вниз; на фиг. 6 - сечение А-А на фиг.2; на фиг. 7 - С-образный злект- ромагнит с встроенным в него V-образ ным лотком, общий вид.

Устройство для контроля и сортировки деталей содержит ориентирующий магнит с С-образным сердечником 1 и обмоткой 2, а также электронную схем управления контролем и сортировкой.

С-образный сердечник 1 является основным магнитопроводом и вьшолнен в виде набора кругльк и прямоугольны ферритовых колец, например марки 2000 НМ, которые при склеивании их вместе боковыми поверхностями образуют цилиндрическую или прямоугольную трубу. Между краями сердечника 1 выполняется немагнитный зазор 3, обра- щенньм расширяющейся частью внутрь сердечника.

Обмотка 2 предназначена для создания слаботочного опознающего и силового ориентирукмцего электромагнитных полей, выполнена на участке сердечника, расположенном напротив зазора и состоит из двух ветвей, соответственно с индуктивностью L и L, Она вьшолнена, например, из многожильного провода типа ЛЭШО.

На концах С-образного сердечника с узкой (наружной) стороны зазора 3 приклеена токопроводящая пластина 4,

толщина d которой должна превьииать глубину проникновения электромагнитного поля в материал этой пластины при заданных рабочих частотах так, чтобы образовался эффективный экран для поля рассеяния с указанной стороны электромагнита.

Электронная схема управления конт ролем и сортировкой Содержит генератор 5 силового электромагнитного поля, которьй состоит из задающего генератора 6, усилителя мощности 7 и контурной емкости 8 величиной С, а также коммутатор 9, блок 10 распознавания, состоящий из; автогенератора И, детектора 12 и второй контурной емкости 13 величиной С, формирователь |4 логического сигнала, одно- вибратор 15 и электронньй ключ 16.

Внутри зазора 3 перпендикулярно плоскости С-образного сердечника 1 установлен немагнитный профилированный лоток 17 для подачи контролируемых деталей 18, содержащих асимметриные, например, по форме и электрофизическим свойствам (в том числе по электропроводности) стороны (слои) 19 и 20; внутри сердечника 1 над зазором 3 установлен отводной лоток 21 делящий внутреннюю полость сердечника на два отсека (для сортировки деталей по двум группам).

Для подачи и сортировки плоских относительно массивных деталей 18, имекщих асимметрию электрофизических Свойств по стороне, т.е. слои 19 и 2 (фиг.4, 5 и 7) в качестве варианта предлагается V-образнью лоток 22, имеющий на дне порожек 23, используе мьй как опора для перевода с одной плоскости (стороны) ориентации на другую.

С-образньй сердечник 1 с обмоткой 2 и токопроводящей пластиной 4, лотки 17 и 21 помещают в кожух (не показан), к которому жестко прикрепляют указанные конструктивные элементы.

Схема управления предназначена для управления работой устройства по контролю за качеством деталей и положением их на лотке, а также для последующей сортировки деталей по группам и обеспечивает работу в трех режимах, которые наиболее часто встречаются в производственной практике: детали все годные, но имеют асимметрию по стороне (по геометрической

форме или электрофизическим свойствам) -.в этом случае разделение поступающих деталей осуществляется по двум выходным потокам с различной ориентацией; все детали подаются одной стороной, но в потоке имеются как годные, так и дефектные детали (например, на контакте отсутствует серебряное покрытие) - в этом случае поступающий поток разделяется на два (годные и бракованные детали); детали в потоке подаются в любом положении на лотке, причем среди годных

ности импульса, за время которого деталь скользит по образующей цилиндра С-образного сердечника и реализован на микросхеме К155АГ1.

Электронный ключ 16 предназначен для согласования по мощности выхода одновибратора и коммутатора 9 и выполнен на транзисторе КТ829Г,

Устройство для контроля и сортировки деталей работает следующим образом.

Блок 10 распознавания настроен на резонансную частоту колебательного

Изобретение относится и автоматизации технологических процессов, быть использовано для контроля, ориентации и сортировки асимметричных деталей, изготовленньк из токо- проводящего материала, и позволяет повысить надежность. Устройство содержит электромагнит .с С-образным сердечником, его обмоткой, зазором в сердечнике и пластиной, подающей профилированный лоток и фтводной лэ- ток, а также электронную схему ув равления контролем и сортировкой. Последняя состоит из генератора силового электромагнитного поля, блока распознавания, формировател логического сигнала, одновибратора и электронного ключа. 7 шт. с (Q

20

деталей имеются и дефектные - в этом 15 контура L - С, т.е. на оптимальную случае блок 10 распознавания настро- для контроля асимметричных сторон ен на режим датчика, т.е. просто 19 и 20 детали 18 (блок 10 реагирует реагирует на присутствие детали; тог- на сторону 20, обращенную к лотку 17,

и не реагирует на сторону 19, если она обращена к указанному лотку, ко- торьй также способствует надежному распознаванию положения детали, так как выполнение его профилированным приводит к механическому изменению 25 расстояния (зазора) между одной из асимметричных сторон детали и токо- проводящей пластиной 4. При отсутствии деталей в зоне действия ориечти- рукяцего электромагнита ч4сть обмотки 30 с индуктивностью L через коммутатор 9 включена в колебательный контур L - С. и в коллекторную цепь автогенератора 11; на вьпсоде детектора 12 - высокий уровень сигналов (с:15В), подключения части обмотки 2 (с индук- .jg При подходе деталей 18 этот уровень тивностью L) к блоку 10 распознава- уменьшается (если деталь обращена к ния и выполнен в виде реле, например типа РЭС-47.

Блок 10 распознавания предназначен для создания слаботочного опознающего поля в зазоре 3 электромагнита и дефектирования высокочастотной огибающей сигнала автогенератора, который моделируется В зависимости от свойств асимметричных сторон деталей, 45 РонУ 20 и не реагирует на сторону 19. gro автогенератор 11 реализован на Детали 18 поодиночке подаются по транзисторе КТ342Б, детектор 12 на диодах КД523Б, а контурная емкость 13 (Cj) на конденсаторе типа КМ или

клс. ,

Формирователь 14 логического сигнала предназначен для формирования педа при получ ении синхроимпульса от дефектоскопа дефектные детали отбраковываются . ,

Генератор 5 силового электромагнитного поля предназначен для создания необходимой индукции в зазоре С-образного электромагнита его за- даюощй генератор 6 реализован на микросхеме К155ЛАЗ, усилитель 7 - на транзисторах КТ829Г, контурная емкость 8 (С,) - на конденсаторе типа МЕГ 4.

Коммутатор 9 предназначен для подключения обмотки 2 (с суммарной индуктивностью L, + Lj) к выходу генератора 5 силового поля, а также для

пластине 4 стороной 20, имеющей большую электропроводность - до уровня гг 1 В; если обращена стороной 19 с 40 меньшей электропроводностью, то до уровня -7 в). Формирователь 14 логического сигнала настраивается на промежуточный уровень сигнала, например В, поэтому он реагирует на столотку 17; если деталь входит в зазор 3 стороной 20, обращенной к нему, то в ней наводятся вихревые токи, кото- 50 рые образуют собственное поле, направленное противоположно электромагнитному полю в зазоре и взаимодействующее с последним. В результате общий магннтньй поток в системе

репада импульса на своем выходе, в

случае если в контур автогенератора

L 2 - С. внесено максимальное затуха- gg зазор - сердечник ориентирукщего

лотку 17; если деталь входит в за 3 стороной 20, обращенной к нему, в ней наводятся вихревые токи, ко 50 рые образуют собственное поле, на правленное противоположно электро магнитному полю в зазоре и взаимо действующее с последним. В резуль те общий магннтньй поток в систем

электромагнита и индуктивность 1 уменьшаются, что приводит к измен нию и таких параметров колебатель го контура, как добротность и рез

ние и выполнен, например, в виде компаратора типа К554САЗ.

Одновибратор 15 предназначен для создания фиксированного по длитель20

25 30 .jg

и не реагирует на сторону 19, если она обращена к указанному лотку, ко- торьй также способствует надежному распознаванию положения детали, так как выполнение его профилированным приводит к механическому изменению расстояния (зазора) между одной из асимметричных сторон детали и токо- проводящей пластиной 4. При отсутствии деталей в зоне действия ориечти- рукяцего электромагнита ч4сть обмотки с индуктивностью L через коммутатор 9 включена в колебательный контур L - С. и в коллекторную цепь автогенератора 11; на вьпсоде детектора 12 - высокий уровень сигналов (с:15В), При подходе деталей 18 этот уровень уменьшается (если деталь обращена к

РонУ 20 и не реагирует на сторону 19. Детали 18 поодиночке подаются по

пластине 4 стороной 20, имеющей большую электропроводность - до уровня гг 1 В; если обращена стороной 19 с меньшей электропроводностью, то до уровня -7 в). Формирователь 14 логического сигнала настраивается на промежуточный уровень сигнала, например В, поэтому он реагирует на стоРонУ 20 и не реагирует на сторону 19. Детали 18 поодиночке подаются по

отку 17; если деталь входит в зазор 3 стороной 20, обращенной к нему, то в ней наводятся вихревые токи, кото- рые образуют собственное поле, направленное противоположно электромагнитному полю в зазоре и взаимодействующее с последним. В результате общий магннтньй поток в системе

зазор - сердечник ориентирукщего

электромагнита и индуктивность 1,, уменьшаются, что приводит к изменению и таких параметров колебательного контура, как добротность и резо51442274

нансная частота. При этом сигнал на выходе блока 10 распознавания изменяет свое значение (в сторону уменьшения), а формирователь 14, который воспринимает разницу уровней сигналов, сформирует логический сигнал (импульс), поступающий на блок 15 одновибратора, который выдает импульс через электронный ключ 16 на комму- Q татор 9. При этом обмотка 2 С-образ- ного сердечника 1 подключается на выход генератора 5, образуя новый ко- лебательньй контур С - L + L, которьй настроен в резонанс с задающей ig ов на выходе блока распознавания частотой блока 6; по обмотке 2 потечет ток значительной величины (силовой ток). При этом индукция электромагнитного поля в зазоре 3 существенно возрастает, что вызывает и рост 20 вихревых токов, наводимых в детали. В результате взаимодействия магнитного поля вихревых токов с магнитным полем в зазоре возникает эффект электродинамического воздействия результи- 25 рующего поля на деталь (как следствие проявляется импульс силы F). Под действием силы тяжести mg и силы Fj, приложенных к детали, равнотельность импульса одновибратора 15,

После выхода из пространства внутри сердечника деталь попадает на лоток 21 (вместе с другими деталями, обращенными к зазору стороной 20).

Если деталь подается в зазор 3 С-образного сердечника стороной 19, обращенной к зазору, то происходят почти все указанные процессы, за исключением того, что формирователь 14 логического сигнала не выдает сигнала на выходе, так как разность сигнаменьше, чем в предыдущем случае, и одновибратор 15 не вьщает импульса на переключение блока 9 коммутации. Поэтому деталь не подвергается действию силы F и беспрепятственно продолжает движение по прежней траектории (линия А) и далее по пластине 4, играющей роль нижнего отводного лотка.

В случае, если асимметрия деталей выражается только в их геометрической форме (фиг.За,б,в,г), то все рабочие процессы аналогичны описанным, но перемещение деталей осуществляетдействующая э.тйх сил вызывает измене- зо ся на лотках 17, профиль которых мак- ние траектории детали (пунктирная линия В на фиг.6), Величина смещения траектории L (по отношению к первоначальной траектории А) во внутреннем объеме С-образного сердечника t зависит от начальной скорости V подачи детали в зазор 3; от массы детали mj от угла ci, под которым сердечник наклонен к горизонту; от ве- , личины L, ;-т.е. полного пути, пройденного деталью вдоль образующей сердечника, вдоль зазора; от расстояния LO - от входа в зазор до начала лотка 21. Для расчета элементов конструкции можно использовать математическую зависимость

4

-- gcosoC + m

L + §|- sinoi

( t

n -н I t)

симально приближен к профилю асимметричных сторон сортируемых деталей.

Для относительно массивных плоских асимметричных деталей с целью умень35 шения мощности силового импульса при электродинамическом воздействии на деталь используется V-образный лоток 22 с порожком 23. Ширина порожка должна быть не более толщины детали,

40 высота порожка - не менее ее толщины детали, угол раствора V-образного лотка 90.. Та часть V-образного лотка, по которой происходит ввод неориентированного потока деталей в

45 электромагнит, помещается против зазора, причем зазор смещен на расстояние 1 , равное 1/4 высоты детали (фиг.4) выше центра тяжести детали. Это конструктивно обеспечивает сво50 бодное перемещение деталей по двум стенкам V-образного лотка и требует небольшого импульса силы F для перевода детали, стоящей на ребре на другую сторону V-образного лотка при

Л|УО+ 2Lo- gsinci- V. о . gpeg.sinoi

МЯ пролета детали до лотка 21,

.j Ssin«L - V2. g sinoi.

ов на выходе блока распознавания

тельность импульса одновибратора 15,

После выхода из пространства внутри сердечника деталь попадает на лоток 21 (вместе с другими деталями, обращенными к зазору стороной 20).

Если деталь подается в зазор 3 С-образного сердечника стороной 19, обращенной к зазору, то происходят почти все указанные процессы, за исключением того, что формирователь 14 логического сигнала не выдает сигнала на выходе, так как разность сигна ов на выходе блока распознавания

меньше, чем в предыдущем случае, и одновибратор 15 не вьщает импульса на переключение блока 9 коммутации. Поэтому деталь не подвергается действию силы F и беспрепятственно продолжает движение по прежней траектории (линия А) и далее по пластине 4, играющей роль нижнего отводного лотка.

В случае, если асимметрия деталей выражается только в их геометрической форме (фиг.За,б,в,г), то все рабочие процессы аналогичны описанным, но перемещение деталей осуществляется на лотках 17, профиль которых мак-

- зо ся на лотках 17, профиль которых мак- симально приближен к профилю асимметричных сторон сортируемых деталей.

Для относительно массивных плоских асимметричных деталей с целью умень35 шения мощности силового импульса при электродинамическом воздействии на деталь используется V-образный лоток 22 с порожком 23. Ширина порожка должна быть не более толщины детали,

40 высота порожка - не менее ее толщины детали, угол раствора V-образного лотка 90.. Та часть V-образного лотка, по которой происходит ввод неориентированного потока деталей в

45 электромагнит, помещается против зазора, причем зазор смещен на расстояние 1 , равное 1/4 высоты детали (фиг.4) выше центра тяжести детали. Это конструктивно обеспечивает сво50 бодное перемещение деталей по двум стенкам V-образного лотка и требует небольшого импульса силы F для перевода детали, стоящей на ребре на другую сторону V-образного лотка при

55 ориентации.

При работе относительно массивные детали в неориентированном положении ребром поштучно перемещаются по порожку 23 и одной из сторон V-образ-7,

ного лотка 22. При входе в электромагнит все процессы аналогичны описанным, .кроме того, что переориентация деталей происходит не на лоток 21, т,в..на другой уровень (фиг.6), а на другую сторону того же V-образ ного лотка 22 (фиг.7).

Таким образом, предлагаемое уст

.ройство опознает (контролирует) асим-ю РУ С-образного ферритсвого сердечни- метричные стороны деталей и производит их пространственное распределение на потоки (ориентацию).

Описанные процессы характерны для первых двух из указанных выше режимов работы.

Третий режим работы -.режим датчика обеспечивает реагирование блока . 10 распознавания на любую токопровока, подающий лоток выполнен профилированным по контуру одной из сторон контролируемой детали и установлен параялельно оси сердечника, на по- 15 верхности которого на участке, прилегающем к узкой части канала, установлена немагнит.ная пластина-экран, при этом устгнозлен дополнительный отводкой лоток, углубленньй внутрь

дящую деталь, попавшую в зазор элект- 20 сердечника со стороны его выходной ромагнита, независимо от признака частп на величину, равную средней

асимметрии при наличии дефектов. В этом случае блок 15 связан с дефектоскопом (по линии Синхроимпульс)5 который управляет его работой, следовательно, и созданием в.требуемый момент силы F. Таким образом, производится отбраковка дефектных деталей (устройство рабоает как бесконтактный электромагнитный сортировщик) .

Формула изобретения

Устройство для контроля и сортировки деталей, содержащее, ориентирующий С-образньй ферритовый сердечник с обмотками и ее выводами, в канале между концами которого установлен

подающнй наклонный лоток, и блок управления, содержащий задающий генератор, выходом связанньш с входом усилителя мощности, и коммутатор, отличающееся тем, что, с ц&пью повышения надежности пр-и сортиров ;е асимметричных деталей, канал вьтолнен расширяющимся к центРУ С-образного ферритсвого сердечни-

ка, подающий лоток выполнен профилированным по контуру одной из сторон контролируемой детали и установлен параялельно оси сердечника, на по- верхности которого на участке, прилегающем к узкой части канала, установлена немагнит.ная пластина-экран, при этом устгнозлен дополнительный отводкой лоток, углубленньй внутрь

длине детали, и размещенный вдоль оси С-образного сердечника, б.чэк управления дополнительно содержит авто25 генератор, детектор, фор№1ровате,г1ь логического сигнала, одновибратор, электронный ключ и конденсаторы, при этом выход усилителя мощности соединен с первь - кон,п5.-;сатором и перв.ъ

30 вьшодом коммутатора, второй вывод .которого под /.лючсн непосредственно ко втором конд.екс-атору и через автогенератор j детектор, форьирователь логического сигнала} одновибратор и

35 электронный, ключ к третьему выводу кок т-1утатора, четвертый и пятьш выво- ты которого подключены к соответст- гаующи м выводам обмотки С-образного сердечника.

иг. 7

iCZ.2

/7

F., I /

)

/7

fr

IB

.ЛНЛ

fedSiizL

f)

17

Аff)

n

FH

/

4 5;

18

Фиг.З

V 2j

/«

2J

9иг.

19 20

Фи2.6

23

u.2.5

fae. 7