автомат для сортировки по весу стержневых изделий

Формула изобретения

1. Автомат для сортировки по весу стержневых изделий, например пуль, содержащий смонтированный на основании привод с кулачковым валом, блок подачи, включающий питатель с ярусно расположенными отсекателями и средство ориентации изделий с толкателем, механизм сортировки со съемником и отверстием для сброса изделий, и весоизмерительное устройство с грузоприемной площадкой и емкостным датчиком, выходы которого соединены с входами электронного блока, содержащего устройство цифровой индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия в работе при упрощении конструкции, блок подачи содержит установленную на основании каретку с вертикальной стойкой и смонтированный на приводном валу дополнительный кулачок с подпружиненным рычагом, свободный конец которого взаимодействует с кареткой для ее возвратно-поступательного перемещения вдоль основания, причем нижний отсекатель питателя и толкатель расположены над кареткой и имеют разновеликие сквозные пазы для размещения вертикальной стойки, а последняя установлена с возможностью взаимодействия с верхним отсекателем, при этом съемник содержит храповой механизм, несущий его поворотный диск, радиальные захваты с цилиндрическими углублениями для изделий и тягу, шарнирно закрепленную на каретке и связанную с подпружиненным храповым колесом, а отверстие для сброса изделий выполнено на расстоянии от грузоприемной площадки меньшем шага захватов.

2. Автомат по п. 1, отличающийся тем, что водило с собачкой храпового механизма смонтировано на храповом колесе.

3. Автомат по п. 1, отличающийся тем, что верхний отсекатель питателя выполнен в виде подпружиненного рычага и имеет средство регулирования натяжения пружины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к контрольно-сортировочной технике и может быть использовано для сортировки по весу винтовочных и пистолетных пуль спортивных патронов кольцевого воспламенения, а также для других типов пуль и изделий подобной формы, требующих высокой точности контроля веса.

В последнее время нормативы по кучности стрельбы для особенно высококлассных патронов, используемых различными сборными СССР, постоянно повышаются. Один из факторов,влияющих на кучность стрельбы, стабильность веса пули. Поэтому одно из требований к пулям для этих патронов точность веса, допускаемое отклонение 0,008 г при весе пуль 1,8 2,7 г, при этом погрешность измерения должна быть не более 0,001 г. В настоящее время разработано оборудование для сортировки пуль по массе (о нем будет сказано ниже), но оно не устраивает по быстродействию и надежности, поэтому еще значительна доля ручного труда ручное взвешивание на аналитических весах, что малопроизводительно, небезвредно и трудоемко.

Известны устройства, разработанные для контроля и сортировки аналогичных специзделий по весу. Например, а.с. N 1282923 по кл. В 07 С 5/24 "Устройство для контроля веса". Устройство реализовано на базе вращающегося ротора. Принцип взвешивания заключается в бесконтактном электронном контроле положения двуплечего коромысла, закрепленного в средней части на шарнирной опоре и имеющего с одной стороны приемник для установки контролируемых изделий, а с другой противовес, коромысло также снабжено демпфирующими грузами. Для фиксации положения коромысла в моменты установки и снятия изделия введены арретиры.

Изделие транспортируется к устройству контроля веса цепным транспортером, причем находится в нем в ориентированном положении. Подача и извлечение изделия из приемника выполняется штоками, взаимодействующими с пазовыми кулачками.

Основными недостатками устройства является его сложность, т.к. установке в цепной транспортер изделий в ориентированном положении предшествует целая серия операций и низкая точность или быстродействие из-за постоянного наличия динамических воздействий от вращающегося ротора и возвратно-поступательно движущихся штоков.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предполагаемому изобретению является автомат сортировки изделий по массе модели АСИМ-1,8/2,7 г паспорт 1К1.439.188 ПС 1987 г. специальная разработка "Госметр" для ЦНИИТМ. Автомат предназначен для 100% сортировки винтовочных и пистолетных пуль спортивных патронов кольцевого воспламенения по массе на группы.

Основными недостатками автомата сортировки пуль АСИМ-1,8/2,7 являются следующие:

1. Низкая производительность из-за значительного времени успокоения упругодеформируемой системы весоизмерительного устройства после сбрасывания пули на грузоприемную чашку с высоты примерно 50 мм и после подъема подвижной части чашки рычагом для сброса пули и также воздействия на упругодеформируемую систему.

2. Блок подачи и сброса пули состоит из 2х электродвигателей и электромагнита с системами кулачков и подпружиненных рычагов, что сложно и ненадежно.

Целью настоящего изобретения является повышение быстродействия и надежности и упрощение конструкции путем исключения бросания пули с большой высоты, уменьшения времени успокоения и сокращения числа электроприводов до минимума.

Поставленная цель достигается тем, что в автомате для сортировки пуль по весу, содержащем бункер, питатель с отсекателями, устройство ориентации с толкателем, весоизмерительное устройство с емкостным датчиком, выходы которого соединены с выходами блока электроники, имеющим устройство цифровой индикации, устройство сортировки, съемник, привод.

Блок подачи выполнен в виде подвижной каретки, кулисно связанной с подпружиненным рычагом, взаимодействующим с кулачком привода, на которой неподвижно закреплена вертикальная стойка, а над кареткой размещены отсекатель питателя и толкатель ориентатора, имеющие сквозные пазы, через которые проходит стойка. В верхней части стойки установлен упорный винт, взаимодействующий с верхним отсекателем питателя, выполненным в виде установленного на ось подпружиненного рычага с возможностью регулировки натяжения пружины.

На каретке шарнирно закреплена тяга, соединенная со съемником, выполненным в виде подпружиненного храпового механизма, смонтированного на вращающемся диске, имеющем захваты с углублениями для фиксации пули. Причем водило с собачкой храпового механизма установлено непосредственно на храповое колесо. На плите, на радиусе вращения углублений захвата выполнено отверстие для сброса пуль, причем расстояние от грузоподъемной площадки весоизмерительного устройства до отверстия сброса меньше шага захватов. Пазы в отсекателе питателя и толкателе ориентатора выполнены разной длины, величина которых определяется из формулы: l=l₁ l₂+d, где l₁ - величина перемещения каретки, l₂ величина перемещения отсекателя питателя или толкателя ориентатора, d диаметр стойки. Введение каретки, на которой установлена неподвижная вертикальная стойка, взаимодействующая с отсекателем и толкателем, позволило, используя возвратно-поступательные перемещения каретки, обеспечить одновременно привод к отсекателям питателя и, толкателю ориентатора, а правый конец каретки является одновременно толкателем для установки пули на грузоприемную площадку, т. е. перемещение каретки обеспечивает поштучную выдачу, ориептацию, установку пули на грузоприемную площадку весоизмерительного устройства путем плавного надвигания пули сбоку в ориентированном положении, а связь каретки тягой с храповым механизмом съемника одновременно обеспечивает и съем пули с грузовой площадки весоизмерительного устройства, при этом привод выполнен в виде только одного электродвигателя, связанного с кулачковым валом.

Выполнение отверстия сброса пуль на расстоянии от грузоприемной площадки меньше шага захватов позволяет при повороте захвата на один шаг и расположении его с зазором до взвешиваемой пули, т.е. недоходе тем не менее выбросить пулю в узел сортировки. Для правильной и надежной работы привода поштучной выдачи, ориентации и установки пули на весоизмерительное устройство ход каретки, толкателя, ориентатора и отсекателя питателя должны быть разными самый большой у каретки, а у толкателя и отсекателя намного меньше, а так как стойка закреплена на каретке неподвижно, то ее ход равен ходу каретки.

Таким образом, выполнение в отекателе и толкателе пазов разной длины, сквозь которые проходит стойка, позволяет при большом ходе каретки со стойкой получить меньший ход толкателя и отсекателя, что конструктивно очень просто. При этом размер длины паза определяется из формулы: l=l₁ l₂+d, где l₁ величина перемещения каретки, l₂ величина перемещения отсекателя или питателя и d диаметр стойки. Все три величины задаются.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый автомат сортировки пуль по весу отличается тем, что блок поштучной подачи, ориентации, установки на грузоподьемную площадку весоизрительного устройства и снятия пули выполнен в виде подвижной каретки, кулисно связанной с порпружиненным рычагом, взаимодействующим с кулачком привода, а привод к отсекателям питателя и толкателю ориентатора осуществляется от каретки через закрепленную на ней стойку, которая помещена в пазы отсекателя питателя и толкателя ориентатора, при этом каретка тягой шарнирно соединена со съемником, выполненным в виде диска с захватами, на котором смонтирован подпружиненный храповой механизм.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных технических решений аналогов в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом автомате сортировки пуль по весу, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых:

Фиг. 1. Общий вид автомата сортировки пуль по весу.

Фиг. 2. Вид А (сверху на съемник)на фиг. 1

Фиг. 3. Сечение Б-Б (верхний отсекатель питателя)на фиг.1

Фиг. 4. Разрез В-В (съемника) на фиг. 2.

Фиг. 5. Разрез Г-Г (привода) на фиг 1.

Фиг. 6. Профиль кулачка.

Фиг. 7. Циклограмма работы автомата.

Конструктивно автомат для сортировки пуль по весу состоит из бункера в виде конической емкости 1, закрепленного через кронштейн на основании 2. Коническая емкость бункера переходит в цилиндрическую направляющую, в которой установлена по центру направляющая втулка 3 и две трубчатые полувтулки 4, которые шарнирно соединены с подпружиненными рычагами 5 и 6 (фиг.5) и имеют возможность возвратно-поступательного перемещения. Направляющая втулка 3 является накопителем для питателя 7, который установлен под бункером. Питатель включает подпружиненный верхний отсекатель 8, установленный на оси (фиг.3), причем пружина 9 закреплена с возможностью изменения ее натяжения и регулировки усилия прижима пули к каналу питателя 7, а на торец отсекателя 8, контактирующий с пулей, наклеена резина 10 для исключения замятия свинцовых пуль. Под верхним отсекателем 8 установлен нижний отсекатель 11, выполненный в виде плоского шибера со сквозным пазом длиной l₁ и с возможностью возвратно-поступательного перемещения на величину l₂ и перекрытия канала питателя 7. Для исключения забоин и царапин пуль нижний отсекатель выполнен из фторопласта. Под питателем установлено устройство вторичной ориентации пуль (ориентатор) которое включает в себя толкатель 12, выполненный в виде шибера с гребнем и имеющим сквозной паз длиной l₃ и установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения на величину l₄ и выталкивание пуль в приемник 13.

Под питателем и ориентатором пуль смонтирована подвижная каретка 14, установленная на направляющих качения с возможностью возвратно-поступательного перемещения на величину l₅, при этом правый конец каретки 14 выполнен свободно проходящим в паз приемника 13 и имеющим углубление для фиксации пули. На каретке 14 закреплен подшипник 15, помещенный в паз рычага 16, закрепленного на оси 17 и поджатый пружиной 18 к кулачку 19, установленному на оси 20.

Кулачок 19 (фиг.6), имеет два участка (I и III) постоянных радиусов R1 и R2 эти участки обеспечивают заданные по времени моменты выстоя для успокоения весоизмерительного устройства (BИУ) и съема информации. Участки кулачка 19 I II, IV, V выполнены криволинейной формы, например, в виде архимедовой спирали и обеспечивают установку и снятие пули с ВИУ в заданные моменты времени.

На каретке 14 закреплена вертикальная стойка 21 диаметром d которая проходит сквозь пазы нижнего отсекателя 11 и толкателя 12. В верхней части стойки 21 установлен с возможностью регулировки и взаимодействия с отсекателем 8 винт 22. В основании 2 по ходу движения каретки установлена с гарантированным зазором грузоприемная площадка 23 ВИУ 24. ВИУ реализовано на базе емкостного датчика с эталоном среднего веса пули.

На основании 2 на одной оси с кареткой и грузоприемной площадкой 23 установлен съемник, выполненный в виде диска 25 с шестью захватами 26, имеющими углубления 27, и храпового механизма в виде храпового колеса, являющегося продолжением диска 25 (фиг.4) и водила 28 с собачкой, установленного непосредственно на храповое колесо, что упрощает конструкцию и уменьшает габариты. Храповое колесо поджато к основанию пружиной, что дает возможность обеспечить необходимый момент трения без смещения диска с захватами при взводе собачки.

Конструктивно храповик выполнен так, что при движении каретки вправо поворачивается диск с захватами, а при обратном ходе каретки отводится на предыдущий зуб собачка храповика, но диск остается неподвижен за счет сил трения. Водило 28 шарнирно соединено тягой 29 с кареткой 14. В основании 2 на радиусе углубления захватов выполнено отверстие 30 для выброса взвешенной пули в устройство сортировки (на чертеже не показано). Причем расстояние по углу от грузоприемной площадки до отверстия выброса < ₁ меньше шага захватов < ₂, что позволяет даже при недоходе первого захвата до пули, так как необходим гарантированный зазор а, второму захвату тем не менее довести пулю до отверстия выброса.

Привод к рычагам 5 и 6 осуществляется через кулачки 31, выполненные в виде эксцентриков, которые также, как и кулачок 19, неподвижно закреплены на оси 20. На этой же оси закреплен и диск 32 синхроимпульса с отверстием и установлен фотодатчик 33. При этом кулачок 19 и диск 32 установлены в строго определенном относительно друг друга положении, так как циклограмму установки, выстоя и снятия пули с грузоприемной площадки обеспечивает кулачок 19, а моменты установки и снятия эталона в весоизмерительном устройстве, а также моменты съема информации задаются синхроимпульсом фотодатчика.

Ось 20 через редуктор связана с электродвигателем (на чертеже не показаны). В состав автомата входит также блок электроники (на чертеже не показан), электрически связанный с электродвигателем привода, ВИУ и устройством разбраковки (на чертеже не показано). Блок электроники имеет цифровую индикацию текущего веса каждой пули.

Работает автомат сортировки пуль по весу следующим образом.

При вращении оси 20 кулачки 31 через рычаги 5 и 6 сообщают возвратно-поступательные движения трубчатым полувтулкам 4, при этом пули западают в произвольном положении в направляющую втулку 3, являющуюся накопителем. Принцип работы питателя 7 заключается в том, что отсекатели 8 и 11 поочередно перекрывают канал питателя и выдают в устройство вторичной ориентации пули по одной штуке с произвольной ориентацией. При этом если, пуля находится радиусом вниз, то при движении толкателя 12 вправо пуля опрокинется торцом вниз, а если пуля была торцом вниз, то своей ориентации не изменит, т.е. в приемник 13 пуля всегда подается в ориентированном положении плоским торцом вниз. Привод к отсекателям 8, 11 в толкателю 12 осуществляется стойкой 21. При этом величина перемещения стойки 21 равна величине перемещения каретки 14 и равна l₅, а величины перемещения отсекателя 11 и толкателя 12 намного меньше отсекателя 11 l₂, толкателя 12 l₄. Обеспечить заданный меньший ход деталей 11 и 12 позволило выполнение в них пазов заданных размеров и размещение в них стойки, а для отсекателя 8 установка его на оси с возможностью поворота.

Цикл установки снятия и взвешивания пули состоит в следующем. Пуля в ориентированном положении находится в приемнике 13. При вращении кулачка 19, при переходе точки контакта рычага 16 с кулачком 19 с участка I на участок II каретка 14 под действием усилия пружины 18 через рычаг 16 и подшипник 15 начинает перемещаться вправо. При этом вместе с перемещением каретки одновременно тяга 29 начинает поворачивать диск 25 с захватами 26. Причем, если на грузовой площадке 23 была пуля, то она захватом сдвигается и благодаря углублению 27 на нем перемещается по радиусу углубления.

Одновременно со снятием пули с грузоприемной площадки 23 ВИУ 24 подается команда на ВИУ на установку эталона. Команда вырабатывается блоком электроники, а сигналом для этого является синхроимпульс фотодатчика. При этом в начале движения каретки 14 отсекатели 8 и 11 и толкатель 12 неподвижны. В этот момент времени верхний отсекатель 8 удерживает столб пуль, поджимая нижнюю из них резинкой 10 к каналу накопителя. Когда точка контакта рычага 16 с кулачками поз. 19 переходит на участок III, каретка и диск с захватами останавливаются примерно на половине шага перемещения, т.е. грузоприемная площадка свободна и тем самым задается время на успокоение ВИУ после снятия пули и установки эталона.

На участке IV кулачка 19 происходит установка правым торцом каретки 14 пули на грузоприемную площадку 23 ВИУ 24, при этом захват диска доведет предыдущую пулю до отверстия 30 и она упадет в устройство сортировки, а следующий захват не дойдет до пули на величину А (для исключения контакта и влияния на точность измерения веса).

Одновременно с установкой пули на ВИУ снимается эталон с ВИУ. При этом движении стойка 21 проходит пазы l₁ и l₃ и начинает перемещать вначале толкатель 12 вправо, а затем и отсекатель 11. При этом толкатель 12 столкнет пулю в приемник 13, в пазу которого уже находится правая часть каретки 14, т. е. пуля станет в приемнике 13 на каретку. Отсекатель 11 перекроет канал питателя 7 и в конце движения стойки 21 винт 22 нажмет на отсекатель 8 и столб пуль опустится на отсекатель 11.

На участке V кулачка 19 происходит отвод каретки влево и тяга 29 одновременно отводит водило 28, взводя собачку храпового механизма, при этом диск 25 неподвижен за счет сил трения, создаваемых пружиной. В начале обратного хода (влево) каретки 14 со стойкой 21 винт 22 освобождает отсекатель 8, который усилием пружины 9 поджимает вторую пулю снизу к каналу питателя 7, а отсекатель 11 и толкатель 12 в это время неподвижны. При дальнейшем движении каретки влево правый ее конец выходит из приемника 13 и пуля опускается в нем на основание 2, а стойка 21 отводит одновременно отсекатель 11 и толкатель 12 влево и нижняя пуля, стоящая на отсекателе 11, упадет в устройство вторичной ориентации.

При работе V участка кулачка происходит успокоение ВИУ после установки пули и снятия эталона. При работе участка I кулачка 19 каретка 14 и тяга 29 неподвижны и в этот момент происходит взвешивание пули. Принцип взвешивания заключается в том, что запоминается информация о положении емкостного преобразователя весоизмерительного устройства с установленным на нем эталоном среднего веса пули, а затем сравнивается с информацией о положении емкостного преобразователя с установленной на него пулей, но снятым эталоном. Цифровое значение веса пули индицируется на экране блока электроники, а при повторении цикла ходе каретки вправо и сбрасывании пули в устройство сортировки в зависимости от величины веса пули она направляется в соответствующую емкость.

Предложенный автомат сортировки пуль по весу обеспечивает производительность 30 шт. /мин, что в 5 раз выше в сравнении с прототипом при той же погрешности измерения. Это достигнуто за счет плавного надвигания пули сбоку на грузоприемную площадку и использования ВИУ на базе емкостного датчика. Привод поштучной выдачи, ориентации, установки и снятия пули с грузоприемной площадки ВИУ довольно прост и надежен и все эти операции выполняются при движении каретки благодаря ее кинематической связи с отсекателями, толкателем и съемником, причем при ходе каретки вперед (установке пули) используется усилие пружины, которая в случае какой-либо задержки работает как компенсатор и исключает поломку. Привод в предложенном автомате осуществляется от одного электродвигателя в сравнении с прототипом, у которого два электродвигателя и один электромагнит, причем у прототипа пуля бросается в грузоприемную чашку в произвольном положении, а в предложенном автомате подается в ориентированном положении, т.е. в предложенном автомате сортировки число приводов сократилось, а количество операций тем не менее увеличилось. 2