Устройство для сортировки тел качения Советский патент 1993 года по МПК B07C5/344 

Фигл

Изобретение относится к разделению или сортировки изделий из твердых материалов по их магнитным свойствам, в частности по величине остаточного магнитного потока в изделиях после их намагничивания.

Цель изобретения - повышение производительности и надежности.

На фиг. 1 изображена упрощенная функциональная схема заявленного устройства: на фиг. 2 изображена схема расположения индукционных измерительных обмоток устройства; на фиг. 3 изобра- .жена схема соединения индукционных измерительных обмоток устройства; на фиг. 4 приведены временные диаграммы сигналов на выходах а - одной обмотки, б - одной из пар обмоток, в - на входе измерительного канала устройства; на фиг. 5 изображено сортируемое изделие, движущееся вдоль направляющей в направлении, перпендикулярном (а) и параллельном (б) своей продольной оси.

Устройство содержит направляющую 1, намагничивающую систему 2, первую индукционную измерительную обмотку 3, измерительный канал 4. блок сортировки 5. Позицией 6 (фиг. 1) и 2 обозначено сортируемое изделие, а позициями 7, 8 и 9 (фиг. 2 и 3) соответственно вторая, третья и четвертая индукционные измерительные обмотки устройства. Латинскими буквами S и N (фиг. 1) обозначены магнитные полюса намагничивающей системы 2. Разноименные магнитные полюса S и N намагничивающей системы 2 расположены друг напротив друга по разные боковые стороны направляющей 1. Буквами АБВГ (фиг. 1) обозначен контур, вдоль которого расположена первая индукционная измерительная обмотка 1. а стрелками обозначено направление движения сортируемого изделия 6 вдоль направ- ляющей 1. Первая индукционная измерительная обмотка 3, измерительный канал 4 и блок сортировки 5 соединены последовательно. Направляющая 1, намагничивающая система 2 и контролируемое изделие 6(фиг. изображены в продольном разрезе. Буквами А, А , Б, Б , Д, Е (фиг. 2) изображены начала отрезков, вдоль которых расположены участки индукционных измерительных обмоток предложенного устройства. Отрезки АБ, А Б , Б Д и БЕ представляют собой проекции плоскостей расположения соответственно первой 3, второй 7. третьей 8 и четвертой 9. индукционных измерительных обмоток на плоскость продольного разреза направляющей 1. Тонкими стрелками (фиг. 2 и 5) изображено направление остаточного магнитного потока в сортируемом изделии 6, а толстой, стрелкой - направление его движения сквозь систему индукционных измерительных обмоток. Вторая индукционная измерительная обмотка 7 включена в цепь измерительного канала 4 последовательно с первой индукционной измерительной обмоткой 3, т.е. так, что пространственно однородное .изменение магнитной индукции,

параллельное направлению остаточного магнитного потока в изделии 6, вызывает на выходе обмоток 7 и 3 ЭДС удвоен кой величины по сравнению с ЭДС от одной обмотки 3 или 7. Третья индукционная измерительная обмотка 8 и четвертая индукционная измерительная обмотка 9 включены последовательно друг с другом в цепь измери,- тельного канала 4 встречно с обмотками 3 и 7, то есть так, что пространственно однородное изменение магнитной индукции, парал- лельное направлению остаточного магнитного потока в изделии 6. вызывает на выходах обмоток 8 и 9 ЭДС противоположной полярности по сравнению с ЭДС на

выходе обмоток .3 и 7. На фиг. 2 обозначена ось X направляющей 1. вдоль которой движутся сортируемые изделия 6. Ось X проходит сквозь центры 0 и 0 соответственно первой и второй пары индукционных измерительных обмоток. Угол а между плоскостью расположения первой индукционной измерительной обмотки 3 и осью х устанавливается, исходя из соотношения (1) (то же относится к третьей индукционной измерительной обмотке 8). Угол между осью х и плоскостью расположения второй индукционной измерительной обмотки 7 (и четвертой индукционной измерительной обмотки 9) установлен равным -а . Расстояние xi

00 между центрами первой и второй пары индукционных измерительных обмоток 3. 7 и 8. 9 установлено, исходя из условия (2).

Работает устройство следующим образом.

Не показанное на фиг. 1 загрузочное устройство обеспечивает поштучную подачу сортируемых изделий 6 в направляющую 1 в положении, при котором продольные оси сортируемого изделия 6 и направляющей 1

ортогональны. Направляющая 1 установлена либо вертикально (в этом случае изделие 6 свободно падает вдоль нее), либо наклонно (в этом случае изделия б катятся по ее боковой поверхности). В процессе своего

движения вдоль направляющей 1 сортируемые изделия 6 проходят между разноименными полюсами S и N намагничивающей системы 2 и намагничиваются там. Исходная высота свободного падения или качения

изделий 6 сквозь намагничивающую систему 2 устанавливается такой, что сортируемые изделия в силу инерции своего движения не останавливаются в магнитном поле намагничивающей системы 2, а выхо- дят из зоны действия намагничивающего поля и движутся дальше в намагниченном состоянии. При движении намагниченного сортируемого изделия сквозь индукционную измерительную обмотку 3 на ее выходе индуцируется ЭДС, вид которой изображен на фиг. 4. а. Информационным параметром индуцированной ЭДС Б (t) служит площадь Si однополярного импульса, соответствующего интервалу времени ti, t2 (или t2, taD на фиг. 4, а. Величина Si пропорциональна максимальному магнитному потокосцепле- нию сортируемого изделия 6 и индукционной измерительной обмотки 3. Эта величина максимальна при выполнении ус- ловия (1), тогда плоскость расположения индукционной измерительной обмотки 3 в момент максимального магнитного пото- косцепления обмотки 3 и изделия 6 пересекает изделие 6 лишь по его боковой поверхности. Дальнейшееуменыиение угла а нецелесообразно, так как это приведет к чрезмерному увеличению площади индукционной измерительной обмотки 3. то есть возрастанию сигнала электромагнитных по- мех, снижению амплитуды индуцированной ЭДС, возрастанию продольных размеров преобразователя. Увеличение угла ft приведет к уменьшению площади Si вплоть до нуля при а . Л/2. Величина однополярно- го импульсаЗч измеряется измерительным каналом 4 так же, как в прототипе. По результату измерения, так же, как и в прототипе, происходит сортировка изделий 6 на годные и бракованные при помощи блока сортировки 5.

Снабжение устройства второй индукционной измерительной обмоткой 7 при вышеуказанном ее расположении и включении в цепь измерительного канала 4 обеспечивает двухкратное повышение чув- ствительности устройства ,к величине остаточного магнитного потока в сортируемом изделии 6. Величина площади $2 на фиг. 4, б в два раза больше, чем Si. Одновременно происходит повышение помехозащищенно- сти устройства, так как пространственно однородное изменение магнитной индукции, параллельное оси X, не вызывает появления ЭДС помехи на входе измерительного канала 4.

Снабжение устройства второй парой индукционных измерительных обмоток 8 и 9 при вышеуказанном их расположении и

включении в цепь измерительного канала 4 обеспечивает дальнейшее повышение чувствительности устройства к величине остаточного магнитного потока в сортируемом изделии 6. Величина площади Зз однополярного импульса ЭДС Ј (t), соответствующего интервалу времени t2, 13 на фиг. 4,в, почти вдвое больше площади . Одновременно происходит практически полное исключениевлияния внешних электромагнитных помех на работу устройства. Пространственно однородное изменение магнитной индукции в любом, направлении не вызывает и появление ЭДС помехи на входе измерительного канала 4. Это приводит к резкому возрастанию отношения сигнал/шум в предложенном устройстве и делает возможной сортировку изделий из магнитомягких материалов. У изделий из таких материалов величина остаточного магнитного потока мала, и индуцированная ЭДС часто неразличима на фоне внешних электромагнитных помех (наличие у намагничивающей системы лишь двух разноименных полюсов также способствует возможности сортировки изделий из магнитомягких материалов. В этом случае поле рассеяния вне намагничивающей системы имеет то же направление, что и внутри нее. Частичного или полного размагничивания сортируемых изделий полем рассеяния не происходит). Величину Xi расстояния 00 между центрами пар индукционных измерительных катушек целесообразно установить из условия (2). Уменьшение Xi относительно этого расстояния приведет к уменьшению площади Зз и снижению чувствительности устройства, а увеличение Xi практически не увеличит 5з. приведет к искажению формы и уменьшению амплитуды индукционного сигнала, снизит помехозащищенность от помех близко расположенных источников и увеличит линейные размеры преобразователя.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает сортировку тел качения при их движении в направлении, поперечном их продольной оси, то есть с более высокой производительностью и надежностью, чем устройство-прототип.

В обоснование повышения надежности сортировки рассмотрим (рис. 5) сортируемое изделие 6, представляющее собой тело качения с длиной L и диаметром D, намагниченное вдоль своей продольной оси движущееся вдоль направляющей 1 в направлении, перпендикулярном своей продольной оси (а - как в предложенном техническом решении), и параллельном своей продольной оси (б - как у устройствапрототипа). Поперечное сечение направляющей 1 в случае фиг, 5 (а) представляет собой прямоугольник; а в случае фиг. 5 (б) - окружность. Степень надежности сортировки изделий 6 при движении вдоль направля- ющей 1 определяется величиной расстояния h/2 между стенками направляющей и изделием. Чем больше h, тем свободнее движется изделие вдоль направляющей, тем меньше вероятность его остановки из-за наличия технологической неровности поверхности изделия или загрязнения стенок направляющей. Однако увеличение ширины (диаметр а1 направляющей 1 сверх величины VL2 4- D недопустимо, так как становится возможным разворот изделия в преобразователе. На фиг. 5 видно, что предельно допустимая величина зазора hn в случае (а) равна:

hm L( -1),

(3).

а в случае (б) равна:

П2п L (

(4)

При этом углы ±а удовлетворяет соотношению

a siarctg D/L,

где DwL- диаметр и длина контролируемого изделия, а расстояние Xi между центрами пар обмоток удовлетворяетусловиюХ . D. Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я Устройство для сортировки тел качения, содержащее узел подачи изделий на позицию контроля, выполненный в виде направляющей, вдоль которой по ходу движения изделий размещены намагничивающая система и пара индукционных измерительных обмоток, имеющих общий центр и устзновленных одна относительно другой под углом, и последовательно соединенные измерительный канал и блок сортировки, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и надежнрсти сортировки, оно содержит дополнительнуюпару. индукционных измерительных обмоток, имеющих общий центр с первой парой обмоток, установленных одна относительно другой под углом и

размещенных вдоль направляющей после обмоток первой пары, причем все индукционные измерительные обмотки в парах соединены последовательно, а пары обмоток - последовательно встречно одна с другой и

подключены к входу измерительного канала, углы а ,а между плоскостями, образо- ванными соответствующими индукционными измерительными обмотками и продольной осью направляющей, и

расстояние X между центрами пар индукционных измерительных обмоток определяют по следующим соотношениям:

«1, - я arctg ( D/L); X % D, где D и L- соответственно диаметр и длина

контролируемого изделия, .

причем, намагничивающая система выполнена в виде постоянного магнита или электромагнита постоянного тока с двумя- разноименными магнитными полюсами,

расположенными одни напротив другого по разные стороны направляющей.

фиг.Э

фиг.4

Сущность изобретения: устройство содержит направляющую 1, постоянный магнит 2, 4 индукционные измерительные обмотки (3, 7, 8, 9), измерительную станцию 4, сортировочный блок 5 сортировки содержит направляющую (Н), вдоль которой движутся сортируемые И, последовательно друг за другом расположенные вдоль Н намагничивающую систему, выполненную в виде постоянного магнита или электромаг -Jнита постоянного тока с двумя разноименными магнитными полюсами, расположенными друг напротив друга по разные боковые стороны Н, и измерительную обмотку (ИО), расположенную под острым углом а к продольной оси Н. В предпочтительных вариантах реализации устройство снабжено второй ИО, идентичной первой ИО, имеющей с ней общий центр, включенной последовательно, и расположенной под углом - а к продольной оси Н, а также второй парой ИО, идентичных ИО первой пары, включенных последовательно-встречно с ними и расположенных по ходу движения И на расстоянии X за ИО первой пары. Величины а и X устанавливаются из соотношений arctg D/L, X D, где DnL диаметр и длина сортируемого И. 2-3-7-8-9-4-5. 5 ил. ел С