Конструктивно-функциональный анализ и разработка захватных устройств для гибких контейнеров

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Физико-математические науки


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 621. 798. 34
А. М. Макаров, Е. Г. Крылов, Ю. П. Сердобинцев, М. П. Кухтик КОНСТРУКТИВНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА ЗАХВАТНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ГИБКИХ КОНТЕЙНЕРОВ Волгоградский государственный технический университет E-mail: app@vstu. ru
Для автоматизации захвата, раскрытия, удержания при наполнении и закрытия для прошивки гибких контейнеров на основе структурно-функциональной схемы разработано семейство рычажно-шарнирных захватных устройств (РШЗУ), содержащих рычажно-шарнирный механизм с захватами в виде пальцев и привод их перемещения в виде одного или нескольких пневматических цилиндров. Проанализировано влияние количества звеньев рычажно-шарнирных механизмов на конструктивно-технологическую сложность захватных устройств. РШЗУ могут применяться на автоматических линиях расфасовки сыпучих материалов в гибкие контейнеры.
Ключевые слова: расфасовка, рычажно--шарнирные захватные устройства, гибкий контейнер, структурно-функциональная схема.
In terms of the structural and functional scheme family of lever-hinged gripping devices (LHGD) has been developed for automation of capturing, opening, retention at filling and closing for stitching of flexible containers. LHGD contains lever-hinged mechanism with grippers in the form of fingers and drive of their move as one or several pneumatic cylinders. Influence of lever-hinged mechanisms links'- number on constructive-technological complexity of gripping devices has been analyzed. LHGD can be used on transfer lines of packaging of bulk materials in flexible containers.
Keywords: packaging, lever-hinged gripping devices, soft container, structural and functional scheme.
Для расфасовки сыпучих грузов используются специальные виды потребительской (коробки, пачки, пакеты, банки) и транспортной (гибкие контейнеры, бочки, барабаны) тары. Гибкие контейнеры (ГК) являются наиболее распространенной транспортной (а часто и потребительской) мягкой упаковкой вместимостью от пяти до 50 кг. Они имеют корпус в виде рукава, дно и горловину. ГК широко применяются для перевозки и хранения различных сыпучих продуктов в пищевой, химической промышленности, при производстве строительных материалов и конструкций, сельском хозяйстве и других отраслях экономики.
Для захвата, раскрытия и удержания расфасовочной тары при наполнении могут быть использованы различные захватные устройства (ЗУ), при этом общими требованиями к ним яв-
Анализ функций захватных ус
ляются высокая надежность захвата и удержания, максимальная простота конструкции, возможность работы в агрессивных, запыленных и взрывоопасных средах.
В основу разработки подобных устройств может быть положен структурно-функциональный подход, при котором техническую систему (ТС) можно разделить на несколько основных функциональных элементов, взаимосвязанных между собой и выполняющих определенные функции.
Составим таблицу анализа функций типовой схемы захватных устройств для ГК. Для этого разделим данную ТС на элементы. Выделим главные элементы, обозначим их Е и объекты окружения, обозначим V. Определим функции / каждого элемента системы, а результаты сведем в табл. 1.
Таблица 1
ойств для гибких контейнеров
Элемент Функция
Обозначение Наименование Обозначение Описание
Е1 Привод /1 Приводит в движение передаточный механизм (ПМ), передает энергию от источника (У{) к ПМ (Е2)
Е2 Передаточный механизм /2 Передает движение и усилие от привода (Е1) к захватному механизму (Е3).
Ез Захватный механизм /з Захватывает и удерживает объект манипулирования (У2)
Захватные устройства для мягкой тары можно представить состоящими из трех основных элементов: захватный механизм, передаточный механизм и привод. Кроме того, в их состав могут входить вспомогательные элементы для выполнения дополнительных операций.
На основе данных табл. 1 составим структурно-функциональную схему ЗУ для гибких контейнеров (представлена на рисунке).
Захватный механизм является основным рабочим органом ЗУ, непосредственно взаимодействующим с объектом манипулирования [1].
Передаточный механизм ЗУ необходим для передачи воздействия от привода к захватному механизму. При синтезе ЗУ для гибких контейнеров в качестве передаточного механизма рационально использовать рычажно-шарнирный ПМ, который в раскрытом виде будет соответствовать форме горловины раскрытого ГК. При этом количество его звеньев (от четырех и более) определяется исходя из совокупности нескольких параметров, основными из которых являются сложность изготовления, количество
точек удержания объекта, соответствие формы раскрытого ПМ форме сечения загрузочного патрубка, необходимое количество приводов, опорных и дополнительных элементов для управления движением захватного устройства.
Структурно-функциональная схема ЗУ для гибких контейнеров
В табл. 2 представлены варианты схем возможных исполнений передаточных рычажно-шарнирных механизмов (РШМ) с разным числом звеньев п, шарниров т, приводов г (точки приложения усилий со стороны привода обозначены Р, а направление их действия показано стрелкой) и упругих элементов к. Наибольший допустимый диаметр Лпат загрузочного патрубка рассчитан по формуле при допущении его соответствия диаметру окружности, вписанной
в равносторонний многоугольник исходя из ширины гибкого контейнера В:
л =- 2В
п 18
360
Рычажно-шарнирные механизмы с числом звеньев более шести достаточно сложны с точки зрения изготовления и эксплуатации. При этом их использование не позволяет значительно увеличить производительность.
Таблица 2
Варианты схем исполнения РШМ с различным числом звеньев
В данном виде исполнения наиболее рациональным является использование шестизвенного рычажно-шарнирного передаточного механизма.
При проектировании захватных устройств для манипулирования расфасовочной тарой обычно используют пневматический привод как наиболее безопасный и распространенный на производстве, при этом усилия, создаваемые для удержания ГК, не столь высоки, а размеры тары, следовательно, и исполнительных элементов ЗУ, достаточно большие.
В зависимости от назначения ЗУ могут оснащаться дополнительными приспособлениями [1] для выполнения ориентирующих перемещений, а также приспособлениями для выполнения некоторых технологических операций (например, устройством для прошивки ГК или для крепления ГК на загрузочном патрубке). В качестве дополнительных приспособлений могут выступать сопла для очистки сжатым воздухом поверхности тары, устройства для сброса наполненного ГК с загрузочного патрубка, средства нанесения маркировки на поверхность ГК, приспособления для контроля веса пустого или наполненного ГК, пневматические ножницы для отрезки лишних элементов и т. д.
При разработке захватных устройств для гибких контейнеров следует учесть необходимость не только их захвата и удержания при наполнении, но и их раскрытия и закрытия.
Разработанные на основе структурно-функциональной схемы и теоретически обоснованные конструкции захватных устройств [2−6], построенные на основе рычажно-шарнирного передаточного механизма с пневматическим
приводом перемещения захватных элементов в виде пальцев, могут быть использованы на существующих автоматизированных линиях расфасовки сыпучих материалов в гибкие контейнеры, либо при проектировании новых автоматических линий. Это позволит добиться повышения производительности за счет комплексной автоматизации работы расфасовочного оборудования и освободит оператора от тяжелой, травмоопасной и утомительной работы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Козырев, Ю. Г. Захватные устройства и инструменты промышленных роботов: учеб. пособие / Ю. Г. Козырев. — М.: КНОРУС, 2011. — 312 с.
2. Пат. 88 339 РФ, МПК В 65 В 67/12. Устройство для захвата, раскрытия и удержания мешков / Л. А. Рабинович, Г. П. Барабанов, А. М. Макаров — заявитель и патентообладатель Волгоградский государственный технический университет — заявл. 30. 03. 2009 — опубл. 10. 11. 2009.
3. Пат. 2 469 928 РФ, МПК B 65 B 7/02, B 65 B 5/00. Устройство для автоматического раскрытия, удержания и закрытия мешков / А. М. Макаров, Л. А. Рабинович, Ю. П. Сердобинцев — заявитель и патентообладатель Волгоградский государственный технический университет — заявл. 31. 05. 2011 — опубл. 20. 12. 2012.
4. Макаров, А. М. Автоматизация процесса наполнения мягкой расфасовочной тары сыпучим материалом / А. М. Макаров, Ю. П. Сердобинцев // Современные проблемы науки и образования, 2011. — № 6- URL: www. scien-ce-education. ru/100−5113 (дата обращения: 27. 12. 2014).
5. Макаров, А. М. Синтез рычажно-шарнирных захватных устройств для манипулирования мягкой расфасовочной тарой / А. М. Макаров, Ю. П. Сердобинцев // Изв. ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 13 (100) / ВолгГТУ. -Волгоград, 2012. — (Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении» — вып. 8). — C. 117−119.
6. Макаров, А. М. Автоматическая расфасовка сыпучих материалов в мягкую тару. Повышение эффективности процесса / А. М. Макаров, Ю. П. Сердобинцев. — Саарбрюккен: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013.- 128 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой