電磁振動上供料器的工作原理

電磁振動上供料器的工作原理

在電磁振動器作用下，料斗作扭轉(zhuǎn)式上下振動，使工件沿著螺旋軌道由低到高移動，并自動排列定向，直至上部出料口而進(jìn)入輸料槽，然后由送料機(jī)構(gòu)送至相應(yīng)工位。

為方便分析，以直槽式上供料器為例，圖1-40

電磁振動上供料器的工作過程，是由于電磁鐵的吸引和支承彈簧的反向復(fù)位作用，使料槽產(chǎn)生高速、高頻（50~100次/秒）、微幅（0.5~1mm）振動，使工件逐步向高處移動。**Ｉ=0時，料槽在支承彈簧作用下向右上方復(fù)位，工件依靠它與軌道的摩擦而隨軌道向右上方運動，并逐漸被加速。**Ｉ>0時，料槽在電磁鐵的吸引下向左下方運動，工件由于受慣性作用而脫離軌道,繼續(xù)向右上方運動(滑移或跳躍)。??下一循環(huán)，周而復(fù)始→工件在軌道上作由低到高的運動。

1、工件在軌道上的受力分析*工件在軌道上的受力：自重力、軌道反力、摩擦力、慣性力；*摩擦力、慣性力與電磁鐵的電流有關(guān)。（1）Ｉ=0時，支承彈簧復(fù)位，軌道以加速度a1向右上方運動，工件力平衡如圖1-41：

ma1cosβ+mgsinα=F=μNma1sinβ+mgcosα=N

（2—1）（2—2）

（2）Ｉ>0時，電磁鐵吸引，軌道以加速度a2向左下方運動，工件受力平衡如圖1-42：

ma2cosβ-mgsinα=F=μNma2sinβ-mgcosα=-N

（2—3）（2—4）

2、工件在軌道上的運動狀態(tài)分析（1）運動分析根據(jù)受力分析，工件在軌道上的運動有兩種可能性：A、因慣性沿軌道下滑，此時Ｉ=0，且有ma1cosβ+mgsinα>μNa1>g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ)（2—5）（2—6）

——當(dāng)軌道向右上方運動的加速度a1滿足上式時，工件便會沿軌道下滑。這對振動上供料機(jī)構(gòu)是不希望出現(xiàn)的。B、沿軌道上行，此時根據(jù)電磁鐵吸合與否可得：Ｉ=0，a1≤g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ)Ｉ>0，a2≥g(sinα+μcosα)/(μsinβ+cosβ)（2—7）（2—8）

——電磁振動供料器要實現(xiàn)預(yù)定的上供料，軌道向右上方運動的加速度a1和向左下方運動的加速度a2必須滿足上述工件沿軌道上行時的條件式。工件沿軌道上行時的運動狀態(tài)隨多種條件而變。（2）運動狀態(tài)

圖1-43工件在料道上的運動狀態(tài)

(a)連續(xù)跳躍；(b)斷續(xù)跳躍；(c)連續(xù)滑移；(d)斷續(xù)滑移

注：圖示為料槽的兩極限位置。

A、連續(xù)跳躍

3、運動過程：Ｉ=0、彈簧使料斗復(fù)位，工件依靠摩擦、空間位置從A點上行到B點；↓Ｉ>0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件由B點跳躍起來↓（騰空時間≥料斗運行至最下方的時間）

Ｉ=0、工件再落至軌道上時已到達(dá)C點→后又隨軌道上行到D點?！绱送鶑?fù)，工件“隨軌道上行--跳躍--再隨軌道上行?”→工件跳躍式前進(jìn)，跳躍間距為AC段。*特點：/工件具有大的供料速度，供料率高；/工件運動平穩(wěn)性差，對定向不利；/適用于形狀簡單、定向要求不高的件料及供料速度較大的場合。*運行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角較大。但工件騰空時間過大→料斗復(fù)位時工件再落至軌道過晚→A點與C點的間距縮小，甚至落回原處而沒有前移。B、斷續(xù)跳躍*運動過程：Ｉ=0、彈簧使料斗復(fù)位，工件依靠摩擦、空間位置從A點上行到B點；↓Ｉ>0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件由B點跳躍起來（騰空時間<料斗運行至最下方的時間）↓→工件很快落至軌道上的C點、并隨軌道下行到D點；

Ｉ=0、工件再隨軌道從空間位置D點上行到E點?！绱送鶑?fù)，工件“隨軌道上行--跳躍后隨軌道下行--再隨軌道上行?”→工件斷續(xù)跳躍式前進(jìn)，跳躍間距為AD段。*特點：/工件具有較大的供料速度，供料率較高；

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/工件運動平穩(wěn)性一般。*運行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角中等。C、連續(xù)滑移*運動過程：Ｉ=0、彈簧使料斗復(fù)位，工件依靠摩擦、空間位置從A點上行到B點；↓Ｉ>0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件沿軌道由B點滑移↓（滑移時間≥料斗運行至最下方的時間）

Ｉ=0、工件停下時已滑移至C點→后又隨軌道上行。↓如此往復(fù)，工件“隨軌道上行--滑移--再隨軌道上行?”→工件滑移式前進(jìn)，滑移間距為AC段。*特點：/工件具有較大的供料速度和供料率；/工件運動平穩(wěn)，利于定向；/適用于形狀較規(guī)則、有定向要求的件料及供料速度較大的場合。*運行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角均較跳躍時的小。D、斷續(xù)滑移*運動過程：Ｉ=0、彈簧使料斗復(fù)位，工件依靠摩擦、空間位置從A點上行到B點；↓Ｉ>0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件沿軌道由B點滑移（滑移時間<料斗運行至最下方的時間）↓→工件很快停在軌道上的B?點、并隨軌道下行到C點；

Ｉ=0、工件再隨軌道從空間位置C點上行。↓如此往復(fù)，工件“隨軌道上行--滑移后隨軌道下行--再隨軌道上行?”→工件斷續(xù)滑移式前進(jìn)，滑移間距為AC段。

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*特點：/工件供料速度和供料率較??；/工件運動平穩(wěn)，亦利于定向；/適用于有定向要求但供料速度要求不高的場合。*運行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角均小。綜上：設(shè)計合理、參數(shù)選擇恰當(dāng)→不產(chǎn)生跳躍、平穩(wěn)滑移、供料較快→首選連續(xù)滑移。3、工件在軌道上滑移和跳躍的條件（1）滑移條件由前分析，工件沿軌道上行滑移的條件a1≤g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ)a2≥g(sinα+μcosα)/(μsinβ+cosβ)如取α=2°（常為1~2°），β=20°（常為15~25°），μ=0.41，則a1≤0.47ga2≥0.41g所以，只要合理設(shè)計，使軌道向左下方運行的加速度a2滿足一定條件，便可獲得預(yù)定的滑移狀態(tài)。（2）跳躍條件工件在慣性力作用下產(chǎn)生跳躍，脫離軌道，此時受力式（2—4）為ma2sinβ-mgcosα=0所以產(chǎn)生跳躍的條件為a2≥gcosα／sinβ同上取α=2°，β=20°，μ=0.41，則有a1≤0.47ga2≥2.92g如將料槽受電磁力作用產(chǎn)生的振動視作簡諧振動，其頻率為f、振幅為A，則軌道最大加速度amax為

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amax=2π?f?A所以，當(dāng)amax=2π?f?A=a2≥gcosα／sinβ，工件就會產(chǎn)生跳躍式前進(jìn)?！镉缮戏治隹芍?，連續(xù)跳躍所需加速度a2最大，斷續(xù)滑移時a2最小。★圓筒形料斗與直槽形的工作原理、件料運動狀態(tài)完全相同，但振動形式有區(qū)別：直槽形料斗是往復(fù)直線式振動，而圓筒形是往復(fù)扭轉(zhuǎn)式振動。

振動供料器（振動盤）的設(shè)計

（一）供料率Q*振動上料器的供料率取決于供料器的給料速度；*給料速度一般用工件在料道上移動的平均速度Vp來估算，它與料槽的傾角α、振動升角β、工件物理特性、電磁振動參數(shù)等有關(guān)。*料斗結(jié)構(gòu)確定之后，上料器的供料率為Q=60Vp·η/l=60πfA·k·η/l

k-速度損失系數(shù)

*設(shè)計時，上料器生產(chǎn)率比自動機(jī)械的生產(chǎn)率大15%~20%。（二）料斗設(shè)計1、料斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計料斗的結(jié)構(gòu)多樣，大多采用圓筒形結(jié)構(gòu)，圖1-44。

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▲

料斗筒體與軌道——一般料斗：筒體與螺旋軌道采用整體結(jié)構(gòu)（車制軌道或整體鑄造）。大型料斗：常采用拼焊結(jié)構(gòu)形式。軌道的工作面一般與料斗內(nèi)壁成直角，有時向上傾斜5°~10°。

為使工件順利

▲

料斗筒體與筒底（料斗底盤）——一般分別加工，再用螺釘連接（是由于工藝原因）；筒體與筒底的連接須注意同心度和牢靠；筒底上部一般做成錐形（錐角160°~170°）。

使工件易向周邊

料斗底盤與銜鐵之間應(yīng)裝有隔磁板（銅或鋁材），或用隔磁材料做底盤。

為防磁化工

▲

軌道及其出口——軌道最上部的出料口應(yīng)以切線方向伸出一段距離。

為使工件順利進(jìn)入

出料口與輸料槽的連接方法有對接法和承接法，且出料口（振動）與輸料槽（靜止）之間應(yīng)留有間隙δ（如圖1-45）。

以防出料口

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▲

料斗的零件材料選用——料斗應(yīng)盡量做得輕巧→系統(tǒng)易起振。重量輕、易加工、表面光潔，耐磨損、隔磁，成本低。常用材料有：不銹鋼——表面光潔、耐磨，但加工困難、成本高、比重大；鋁合金——質(zhì)輕、不會磁化，但表面不光；銅合金——加工方便、不會磁化，但比重也較大；硬塑料或有機(jī)玻璃——都較輕、表面光潔，但耐磨性較差。2、振動料斗中工件定向方法*電磁振動上供料器中的單件在進(jìn)入加工工位前，要求沿料道自下而上，并

自動排列、定向。*自動定向常采用剔除法——根據(jù)工件形狀、重心，在軌道上安置擋塊、缺口、斜面、槽子等，以使不符合定向的工件被矯正或剔除，而符合定向的工件順利通過，從而實現(xiàn)自動排列、定向。3、料斗的尺寸計算A、料斗的螺旋升角α*α由升程及中徑小決定：α越小→工件平均速度就高/但升程減小→料道螺旋圈數(shù)增加→料斗尺寸增大。α太大→工件上料速度降低，甚至無法向上滑移。*根據(jù)工件上行滑移的臨界條件(a1<a2)可得tgα<μ?tgβ或α

max

<tg-1(μ?tgβ)

式中：μ——工件與料道間的摩擦系數(shù)；β——振動升角，工件拋射角?！?/p>

料斗的螺旋升角α與工件拋射角β及工件與料道間的摩擦系數(shù)μ有

關(guān)（表1-3）。

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B、料斗的直徑料斗內(nèi)徑DH——常取DH≥(8~10)l

工工

(mm)，

工

（l為工件最大外形尺寸，DH-l見表1-4）

料斗外徑De——De=DH+2e(mm)，

（e為筒體壁厚，一般取e=5~10mm）

料斗平均直徑Dp——Dp=DH-B(mm)，

（B為料道寬度，B=b+Δb，b為工件直徑或?qū)挾?，Δb為余量：1~3mm）

C、料斗的螺距tt=πDp·tgα(mm)又根據(jù)結(jié)構(gòu)要求t≥1.5h+δ(mm)

（h-工件直徑或高度，δ-料道厚度：4~8mm）

D、料斗的高度HH=nt(mm)

（n-螺旋料道的圈數(shù)：1.5~3.5）

考慮到料斗外觀勻稱，應(yīng)使H=（1/4~1/2）D（三）振動升角（工件拋射角）的確定

。

·振動升角β由主振彈簧的安裝角ψ及料道升角α確定?！う碌拇笮≈苯佑绊懽饔迷诠ぜ系膽T性力，要選擇合理：β選得太小——影響工件移動速度、所需電磁力增加；

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β選得太大——工件不易前進(jìn)或只會上拋。·根據(jù)受力分析可得：tgβ＝μ

，β

-μ關(guān)系見表1-5。

（四）支承彈簧的設(shè)計計算

?支承彈簧的作用：電磁振動供料器的料斗通過其安裝在基座上。?圓筒形料斗一般采用三根彈簧支承。?支承彈簧的截面有矩形和圓形：

矩形截面的稱為板彈簧——寬度和厚度常不一致，其剛度在不同方向上差別較大，故安裝要求較高，支座形式如圖1-46a。圓形截面的稱為圓彈簧——圓柱彈簧桿加工容易，各向剛度一致，故安裝調(diào)整方便,支座形式如圖1-46b。

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?支承彈簧的安裝角ψ——支承彈簧處于靜止時與垂直面的夾角。

·是保證工件獲得拋射角β的結(jié)構(gòu)性措施；·是影響工件在料道上的運動狀態(tài)和供料速度的重要幾何參數(shù)；·ψ與β和α及彈簧固結(jié)點有關(guān)：

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1）當(dāng)彈簧固結(jié)點處在料斗中徑圓上的

A點，即OA=R，則

彈簧安裝角ψ與直槽形料斗相同，ψ=β+α；

（2）對大型料斗（D≥500mm），為減少基座尺寸，則

將固結(jié)點設(shè)在半徑r處,

tgψ=R/rtg(β+α)→ψ=arctg［R/rtg(β+α)］

R——料道中徑圓半徑；r——彈簧固結(jié)點分布圓半徑。

★在確定料道升角α、振動升角β及R和r之后，就可確定彈簧的安裝角ψ。

?支承彈簧尺寸計算170

·對振動料斗的彈性系統(tǒng)的要求：

（1）在輸送較大較重工件時，彈簧剛度應(yīng)選的低些

→保證料斗在共振狀態(tài)下工作，可增大振幅、減少功耗；

（2）在輸送小型或較輕工件時，彈簧剛度應(yīng)選的大些

→允許料斗在強迫振動狀態(tài)下工作，以保證送料平穩(wěn)?！ぐ鍙椈沙叽缬嬎惆鍙椈珊穸劝鍙椈砷L度板彈簧寬度h=(4π?fo?L?My/3Eb)1/3L≥3.3y{π?f?E?My/〔[ζ-1]3b〕}1/3b≈（6～10）h

fo—自振頻率，(1.05-1.1)f

·圓柱彈簧尺寸計算彈簧桿的直徑彈簧桿的長度d=2(4πfo?L?My/9E)?L≥4.48(πf?E?y4My/[ζ-1]4)1/5

（五）電磁鐵的設(shè)計計算

?電磁鐵由鐵芯、線圈、銜鐵等組成。?電磁鐵的頻率和電壓：

小而輕的工件、小型料斗（D≤100mm），f=100Hz或50Hz、U=220v，也有

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用36v的；中等尺寸工件、中型料斗（D≤300mm），f=50Hz、U=220v，也有用36v的；大型料斗，f=50Hz、U=220v。

?電磁鐵安裝方式

·不同電磁鐵安裝方式所需電磁鐵吸力不同：若電磁鐵垂直于支承彈簧安裝所需電磁鐵吸力為F0；則電磁鐵垂直于基座安裝所需電磁鐵吸力為F0/sinψ；而電磁鐵水平安裝所需電磁鐵吸力為F0/cosψ?！ぶ行⌒土隙烦Ｓ秒姶盆F垂直于基座安裝方式→結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便，但所需電磁鐵吸力相對較大；大型料斗常用電磁鐵垂直于支承彈簧安裝方式→減少電磁鐵功率，但電磁鐵數(shù)目一般與支承彈簧數(shù)相同→電磁鐵間的協(xié)調(diào)要求較高。

?電磁鐵氣隙

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·在電磁鐵工作過程中，銜鐵與鐵芯的氣隙δ對供料效果影響較大：δ太大→電磁鐵吸力不足→影響正常工作；δ太小→因各種誤差的存在→銜鐵與鐵芯相撞→產(chǎn)生噪聲、破壞振動節(jié)奏→影響正常供料。

★一般最佳的氣隙為：銜鐵吸合后，尚存余隙

δ

min

=0.1~0.3mm。

?電磁鐵的吸力與功率

選購電磁鐵時一般按其吸力與功率進(jìn)行。F0=2πAfMyη/sinε（η—阻尼系數(shù)；ε—移相角）

N=9.8A?π?f?Myη×10-3。

N=9.8A?π?f?Myη×10-3（η—阻尼系數(shù)；ε—移相角）

?電磁鐵尺寸計算

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圖1-51鐵芯尺寸e=(0.5~0.7)a

·鐵芯截面積S=a·b=23×107×F/B2式中：F—電磁鐵吸力；B—氣隙中磁感應(yīng)強度，6000~10000（Gs）。·線圈匝數(shù)Z=4500k1·k2·U/S式中：k1—整流系數(shù)，不整流時為1，整流時為1.2~1.3；k2—氣隙系數(shù)，δ=0時k2=1，δ=0.5時k2=1.3~1.5；U—電壓?！?dǎo)線直徑d=0.7I?=0.7(N/U)?式中：I—電流；N—電磁鐵功率。（六）隔振器與基座的設(shè)計

?按結(jié)構(gòu)設(shè)計要求：

料斗應(yīng)輕巧→易起振，提高振動效果；基座質(zhì)量要較大→使其振幅減小，向基體傳輸?shù)恼駝訙p弱→取其質(zhì)量為料斗的2~10倍，常采用鑄鐵。

?為減少上料器基座的振動對機(jī)體的影響

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→在基座和機(jī)體間加設(shè)減振彈簧或橡膠柱腳作支承

（應(yīng)注意根據(jù)共振條件即激振頻率略高于固有頻率選擇和設(shè)計支承彈簧）。

?基座可設(shè)外罩→將電磁鐵、支承彈簧、電阻、接線開關(guān)等罩在其中

→防塵、安全、美觀、整齊。

■電磁振動上供料器的有關(guān)設(shè)計參數(shù)如表

1-7。

振動盤底盤調(diào)整方法

振動盤底盤的調(diào)節(jié)是能否制作一臺優(yōu)質(zhì)振動盤的關(guān)鍵。除了設(shè)計、加工、選材需要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，調(diào)試也是關(guān)鍵。根據(jù)國內(nèi)外多家知名企業(yè)多年積累的經(jīng)驗，總結(jié)出科學(xué)的調(diào)試方法如下：振動盤制作完成后，打開控制器，調(diào)節(jié)振幅約在滿刻度的35%to40%，應(yīng)該能看到部分零件開始運動，如果速度過低，緩慢增大振幅直至達(dá)到滿意水平；如果調(diào)到了80%的水平，而沒有達(dá)到滿意效果，甚至發(fā)生過強的現(xiàn)象，需要檢查振盤本體是否與其他東西接觸，然后按照以下步驟調(diào)整振盤：1.擰開一個簧片緊固螺絲，慢慢地，直至發(fā)生加速或減速現(xiàn)象發(fā)生，如發(fā)生加速，說明彈性過強，相對的一組簧片中，必須拆下最薄的簧片，更換簧片應(yīng)該參照規(guī)范進(jìn)行。2.如果出現(xiàn)彈性過弱的情況，應(yīng)該補裝簧片。非常重要：為保持平穩(wěn)送料，相對的簧片組，簧片數(shù)量應(yīng)該相等。3.本體應(yīng)當(dāng)處于欠調(diào)諧，但其程度必須是有限的。4.簧片會隨著時間推移而逐漸硬化，而導(dǎo)致過調(diào)諧，如1所述檢查振動狀況。

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5.如果增加簧片后，仍然感覺欠調(diào)諧，可能有簧片斷裂，通常發(fā)生于簧片下半部和簧片支架的頂部，某些情況下，簧片的斷裂不容易看出來，可以取下簧片，與硬物碰撞，看是否斷裂。6.如要查找斷裂的簧片，應(yīng)先檢查最薄的簧片。7.確認(rèn)螺絲有足夠長度將簧片擰緊到底座上。8.另一個影響調(diào)諧的因素是螺絲的延展性，一般使用5級螺栓，可以保證持久的硬度。9.振體的以下部位如出現(xiàn)焊點開裂也會影響振動頻率A、頂盤的安裝法蘭B、螺旋軌道C、返回盤的底部D、吊帶、側(cè)壁、回料區(qū)（一般地，這些部位會產(chǎn)生額外噪聲，能夠輕易感受到）10.另一個經(jīng)常發(fā)生但不易發(fā)現(xiàn)的情況是：橡膠底腳未擰緊并拐開，導(dǎo)致與安裝臺面發(fā)生硬接觸，從而使諧振漂移，必須重新擰緊底腳。11.特別注意的是頂盤與振體的連接必須牢固，當(dāng)重新安裝或搬移頂盤時，使用鐵管作助力扳手。（使用力矩扳手，效果更好）12.另外，不要向外拉頂盤，哪怕是輕輕的，從緊固螺栓拉向已裝好的送料軌道，可以另外使用千斤頂。如果頂盤不水平，會導(dǎo)致零件掉落、零件從料道上滑走而不進(jìn)入定位料座，并導(dǎo)致卡料、掉向、降低送料率，送料器必須保持水平，方能保證送料平穩(wěn)。13.千萬不要忽視簧片間墊片的作用，往往在更換簧片時容易發(fā)生遺漏。這些墊片的作用等同于簧片，如果遺漏就難以準(zhǔn)確調(diào)整好振盤。14.如果振盤安裝到機(jī)器上，沒有把橡膠腳固定好，也會影響送料效果。15.如果振動盤附加了滑道或者直線軌道，依靠振盤的驅(qū)動力送料，可能會產(chǎn)生副作用。解決的辦法是使用獨立的直線驅(qū)動單元。16.如果振盤多處出現(xiàn)死點，通常需要檢查這些死點的對角處。一般地，需要重新調(diào)整配重，線圈氣隙也要重調(diào)，也可能有焊點開裂，簧片斷裂，簧片緊固螺栓松動等現(xiàn)象。

振動盤及驅(qū)動器的故障原因及其處理

●振動盤不工作的可能原因

1、電源電壓不足2、振動盤與控制器間的連線斷裂3、控制器保險絲燒斷4、線圈燒斷5、線圈與骨架間隙過小或過大6、有零件卡在線圈與骨架間7、振動盤抵住硬物，頂盤或底盤碰到其他設(shè)備●振動盤振動乏力或過慢，零星地或不規(guī)則地送料，可能是由于：1.

彈簧斷裂

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2.底板過薄3.安裝臺面有缺陷，缺少硬度。如果懸吊于設(shè)備臺面，會造成振動過弱，臺面厚度應(yīng)該至少達(dá)到1-1/2"，這樣才不會吸振，圓柱式撐腳必須配備三角支撐片。4.臺面不水平5.盤內(nèi)有雜物6.

線圈氣隙應(yīng)盡可能?。ㄒ哉{(diào)到最大振幅剛好不發(fā)生碰撞為準(zhǔn)）7.機(jī)器節(jié)奏過快導(dǎo)致零件從振盤滑落。8.電網(wǎng)波動9.控制器需要重新調(diào)整以適應(yīng)電網(wǎng)波動。10.11.12.13.14.零件問題：超差、彎曲、含油等盤與底座緊固螺絲不緊或位置不對。零件過多底盤調(diào)整不當(dāng)物料變更，應(yīng)當(dāng)重新修整盤面并重調(diào)底盤

15.在使用氣吹的場合可能會產(chǎn)生一些問題，可能存在：氣壓不穩(wěn)、氣源污染、含水或油，這些污染物會滯留在振盤表面，導(dǎo)致送料速度減慢甚至不