Устройство для сортировки тел качения

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОРТИРОВКИ ТЕЛ КАЧЕНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Сандомирский Сергей Григорьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для сортировки тел качения, содержащее направляющую, вдоль которой по ходу движения изделий размещены намагничивающая система в виде постоянного магнита или электромагнита постоянного тока, разноименные магнитные полюса которого размещены один напротив другого по разные стороны направляющей, и измерительный преобразователь, состоящий из индукционных обмоток, охватывающих направляющую и расположенных под углом к ее продольной оси, подключенный к последовательно соединенным измерительному каналу и блоку разбраковки, расположенному за измерительным преобразователем по ходу движения изделий, отличающееся тем, что по поперечной оси симметрии магнита ортогонально направляющей выполнено отверстие, диаметркоторого равен (0,050,1) ,где- высота магнита, определяемая из соотношения(1,01,5),где- расстояние между полюсами магнита, определяемое из соотношения(1,251,6)В,где В - ширина прохода направляющей для сортируемых изделий между полюсами магнита.(56) 1.2.647.628, 1953. 2.1326345, 1987. 3.1801623, 1993. Полезная модель относится к разделению или сортировке изделий из твердых материалов по их магнитным свойствам, в частности по остаточному магнитному потоку в изделиях после намагничивания. Известно устройство для сортировки тел качения 1, содержащее вертикальную направляющую, переключающее и намагничивающее устройства, намагничивающую и измерительную катушки и блок разбраковки. Контролируемое изделие падает вдоль направляющей и приводит в действие переключающее устройство, включающее намагничивающее устройство. Изделие зависает в поле намагничивающей катушки на определенное время. Когда намагничивающее поле снимается, изделие падает сквозь измерительную катушку. Амплитуда сигнала, наведенного падающим изделием в измерительной катушке,служит критерием годности изделий и используется для их сортировки. Недостаток устройства в низкой достоверности и производительности сортировки,связанных с влиянием скорости движения изделий на информационный сигнал. Для повышения достоверности сортировки необходимо стабилизировать скорость движения изделия сквозь измерительную катушку. Изделия должны падать через катушку с одинаковой высоты с нулевой начальной скоростью. Это заставляет выбрать такой режим намагничивания, когда изделие останавливается на определенной высоте в поле намагничивающей катушки, что снижает производительность сортировки. Кроме того, даже при таком режиме намагничивания неизбежны вариации скорости пролета изделий сквозь измерительную катушку, что уменьшает достоверность сортировки. Известно устройство для сортировки тел качения 2, содержащее источник тока, направляющую, первую и вторую намагничивающие катушки, расположенные друг за другом соосно с направляющей и встречно друг другу включенные в цепь источника тока,измерительный преобразователь, расположенный между намагничивающими катушками,последовательно соединенные измерительный канал и исполнительный механизм, подключенные к выходу измерительного преобразователя. Устройство снабжено третьей и четвертой намагничивающими катушками, расположенными друг за другом между первой намагничивающей катушкой и измерительным преобразователем соосно с ними и включенными в цепь источника тока встречно первой намагничивающей катушке. Соотношение размеров намагничивающих катушек в устройстве обеспечивает формирование в зоне измерительного преобразователя протяженной области, в которой намагничивающее поле скомпенсировано практически полностью. Достоверность сортировки повышается за счет того, что при измерении остаточного магнитного потока в изделии в поле, практически равным нулю, находится все изделие, а не только его центральная часть. Недостаток известного устройства в низкой надежности сортировки тел качения, диаметр которых больше их длины. Для намагничивания таких изделий необходимо создание весьма сильных намагничивающих полей. При выходе изделия из области намагничивающего поля возникает большая магнитная сила, препятствующая движению изделий и приводящая к их зависанию в поле намагничивающей катушки. Сортировка изделий по результату измерения их магнитных параметров становится невозможной. Из известных наиболее близким по технической сущности является устройство для сортировки тел качения 3, содержащее направляющую, вдоль которой по ходу движения изделий размещены намагничивающая система, выполненная в виде постоянного магнита или электромагнита постоянного тока с двумя разноименными магнитными полюсами,расположенными один напротив другого по разные стороны направляющей, и измери 2 57812009.12.30 тельный преобразователь, состоящий из индукционных обмоток, охватывающих направляющую и расположенных под углом к ее продольной оси, подключенный к последовательно соединенным измерительному каналу и блоку разбраковки, расположенному за измерительным преобразователем по ходу движения изделий. Сортируемые изделия поштучно поступают в направляющую в положении, при котором продольные оси изделия и направляющей ортогональны. При движении вдоль направляющей сортируемые изделия намагничиваются между разноименными полюсами намагничивающей системы. При симметричном движении изделия между полюсами намагничивающей системы магнитная сила, тормозящая движение изделий, не возникает. Высота свободного падения сортируемых изделий сквозь намагничивающую систему устанавливается такой, что изделия в силу инерции своего движения преодолевают тормозящую силу трения о боковую стенку направляющей, выходят из зоны действия намагничивающего поля и движутся дальше в намагниченном состоянии. При движении намагниченного сортируемого изделия сквозь индукционные обмотки измерительного преобразователя на его выходе индуцируется ЭДС,поступающая на вход измерительного канала. Информационным параметром индуцированной ЭДС служит площадь ее однополярного импульса, пропорциональная максимальному магнитному потокосцеплению намагниченного сортируемого изделия и измерительного преобразователя. Возможные изменения скорости движения изделия не изменяют площадь однополярного импульса индуцированной ЭДС и не сказываются на результатах сортировки. Недостаток известного устройства в недостаточной достоверности и надежности сортировки тел качения, обусловленной неоднородным распределением намагничивающего поля в межполюсном пространстве намагничивающей системы. Проходя между полюсами намагничивающей системы сортируемые изделия неизбежно смещаются от центрального положения между полюсами и оказываются в связи с этим под действием намагничивающего поля различной напряженности. В зависимости от максимальной напряженности намагничивающего поля, воздействующего на изделие при его движении между полюсами намагничивающей системы, изменяется остаточный магнитный поток в изделиях, по результату измерения которого осуществляется сортировка изделий. Это снижает достоверность сортировки. При смещении изделия от оси симметрии направляющей в направлении одного из полюсов намагничивающей системы возникает магнитная сила, прижимающая изделие к стенке направляющей. При чрезмерно неоднородном распределении намагничивающего поля в межполюсном пространстве намагничивающей системы инерции движения изделий оказывается недостаточно для преодоления тормозящей силы трения о боковую стенку направляющей. Становится возможной остановка (зависание) изделия в направляющей в межполюсном пространстве намагничивающей системы. Это снижает надежность сортировки. Задачей полезной модели является повышение однородности намагничивающего поля в межполюсном пространстве намагничивающей системы без чрезмерного увеличения ее размеров. Решение поставленной задачи обеспечит повышение достоверности и надежности сортировки. Задача решена в устройстве, содержащем направляющую, вдоль которой по ходу движения изделий размещены намагничивающая система в виде постоянного магнита или электромагнита постоянного тока, разноименные магнитные полюса которого размещены один напротив другого по разные стороны направляющей, и измерительный преобразователь, состоящий из индукционных обмоток, охватывающих направляющую и расположенных под углом к ее продольной оси, подключенный к последовательно соединенным измерительному каналу и блоку разбраковки, расположенному за измерительным преобразователем по ходу движения изделий, а по поперечной оси симметрии магнита ортогонально направляющей выполнено отверстие, диаметр которого равен (0,050,1),где- высота магнита, определяемая из соотношения(1,01,5),3 57812009.12.30 где- расстояние между полюсами магнита, определяемое из соотношения(1,251,6),где В - ширина прохода направляющей для сортируемых изделий между полюсами магнита. Выполнение полюсов намагничивающей системы со сквозным отверстием, соотношения между размерами полюсов намагничивающей системы и расстоянием между ними,устанавливаемые в соответствии с настоящей полезной моделью, создают оптимальные условия намагничивания сортируемых изделий для обеспечения высокой достоверности и надежности сортировки без чрезмерного увеличения размеров устройства. Предложенная полезная модель поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства. На фиг. 2 представлены распределения намагничивающего поля между полюсами намагничивающей системы устройства при различных соотношениях между высотой полюсов и расстоянием между ними. На фиг. 3 представлены распределения намагничивающего поля между полюсами намагничивающей системы устройства с оптимальным соотношением между высотой полюсов и расстоянием между ними при различных размерах сквозного отверстия в центре полюсов. Устройство содержит (фиг. 1) направляющую 1, ширина прохода которой для сортируемых изделий между полюсами магнита 2 равна В, а разноименные полюсаимагнита 2 имеют вдоль направляющей 1 высотуи расположены на расстояниидруг напротив друга по разные боковые стороны направляющей 1, при этом(1,251,6),(1,01,5),измерительный преобразователь, содержащий как минимум одну индукционную катушку 3,охватывающую направляющую 1 и расположенную под углом к ее продольной оси, измерительный канал 4 и блок 5 разбраковки. Позицией 6 обозначено сортируемое изделие. Индукционная катушка 3 измерительного преобразователя подключена к последовательно соединенным измерительному каналу 4 и блоку 5 разбраковки, расположенному за измерительным преобразователем по ходу движения изделий 6. В магните 2 выполнено сквозное отверстие в центре, диаметр которого(0,050,1), а ось ортогональна оси направляющей 1. Работает устройство следующим образом. Сортируемые изделия 6 поштучно поступают в вертикально установленную направляющую 1 в положении, при котором продольные оси изделия 6 и направляющей 1 ортогональны. При движении вдоль направляющей 1 сортируемые изделия 7 намагничиваются между разноименными полюсамиимагнита 2. При симметричном движении изделия 6 между полюсамиимагнитная сила, тормозящая движение изделий 6, не возникает. При смещении изделия 6 от оси симметрии направляющей 1 в направлении одного из полюсовиливозникает магнитная сила, прижимающая изделие 6 к стенке направляющей 1. Но эта сила, благодаря выполнению полюсов магнита 2 со сквозным отверстием и установленным соотношениям между размерами отверстия, магнита 2 и направляющей 1,мала, и изделия 6 в силу инерции своего движения преодолевают тормозящую силу трения о боковую стенку направляющей 1, не останавливаются в поле магнита 2, а выходят из зоны действия намагничивающего поля и движутся дальше в намагниченном состоянии. При движении намагниченного сортируемого изделия 6 сквозь индукционную обмотку 3 измерительного преобразователя на его выходе индуцируется ЭДС, поступающая на вход измерительного канала 4. Информационным параметром индуцированной ЭДС служит площадь ее однополярного импульса, пропорциональная максимальному магнитному потокосцеплению намагниченного сортируемого изделия 6 и индукционной обмотки 3 измерительного преобразователя. Возможные изменения скорости движения изделия 6 не изменяют площадь однополярного импульса индуцированной ЭДС и не сказываются на результатах сортировки. Выполнение полюсов намагничивающей системы со сквозным отверстием и установленные соотношения между размерами магнита 2 и направляющей 1 обеспечивают практически одинаковое влияние поля намагничивающей системы 2 на из 4 57812009.12.30 делия 6 при их движении между полюсамиимагнита 2 независимо от возможных смещений изделий от оси симметрии направляющей 1. Поэтому блок 5 разбраковки по сигналу измерительного канала 4 сортирует изделия 6 с высокими достоверностью, производительностью и надежностью. Ширина В прохода направляющей 1 для сортируемых изделий 6 между полюсамиимагнита 2 устанавливается (фиг. 1) несколько больше длины сортируемых тел качения 6 для обеспечения их свободного перемещения вдоль направляющей 1 под действием силы тяжести. Внутренний поперечный размер направляющей 1, ортогональный ширине В, устанавливается (фиг. 1) несколько больше диаметра сортируемых тел качения 6 для обеспечения их свободного перемещения вдоль направляющей 1 под действием силы тяжести. На фиг. 2 приведены распределения /0 (0 - напряженность намагничивающего поля на поверхности каждого из полюсовимагнита 2 при удалении второго полюса на бесконечно большое расстояние) намагничивающего поля между полюсами намагничивающей системы при различных соотношениях между высотойкруглых полюсов и расстояниеммежду ними (зависимости 1-5 соответственно для /5 2 1,5 1 и 0,5). Представленные результаты показывают, что в диапазоне изменения 1,0/1,5 при выполнении условия(1,251,6)В достигается оптимальный компромисс между напряженностью намагничивающего поля, однородностью его распределения между полюсамиимагнита 2 и высотойего полюсов. Уменьшение / ниже установленного диапазона не приводит к существенному выигрышу в протяженности намагничивающей системы вдоль направляющей 1, но существенно снижает напряженность намагничивающего поля между полюсамиимагнита 2 при заданном Н 0 и однородность намагничивающего поля между полюсами. Увеличение / сверх установленного диапазона неоправданно увеличивает продольные размеры намагничивающей системы без существенного выигрыша в напряженности намагничивающего поля и однородности его распределения. Снижение / за пределы установленного диапазона не приводит к существенному выигрышу в продольных размерах намагничивающей системы, но приводит к резкому снижению напряженности намагничивающего поля и однородности его распределения между полюсамии . Аналогичные результаты получены и при использовании квадратной формы полюсов намагничивающей системы. Ортогональный высотеразмер прямоугольных полюсовинамагничивающей системы при возможности может быть увеличен до 1,5. Дальнейшее его увеличение практически не приводит к увеличению намагничивающего поля в межполюсном пространстве намагничивающей системы и степени его однородности. Увеличение степени однородности намагничивающего поля в межполюсном пространстве магнита 2 при оптимальном соотношении между высотойего полюсов и межполюсным расстояниемобеспечивается выполнением магнита 2 со сквозным отверстием по поперечной оси симметрии магнита ортогонально направляющей, диаметр которого(0,050,1). На фиг. 3 приведены распределения /0 намагничивающего поля между круглыми полюсами намагничивающей системы 2 при /1 и различных диаметрах отверстия (зависимости 1-4 соответственно для /0 0,05 0,1 и 0,2). Представленные результаты показывают, что в диапазоне изменения 0,05/0,1 при выполнении условия(1,251,6) достигается существенное увеличение степени однородности намагничивающего поля в межполюсном пространстве магнита 2 практически без снижения его напряженности и без увеличения продольного размера магнита 2. Таким образом, в предложенном устройстве сортируемые изделия 6 намагничиваются практически в поле одинаковой напряженности независимо от их смещений между полюсами магнита 2. Поэтому остаточный магнитный поток в изделиях, измеряемый с использованием индукционной катушки 3 измерительного преобразователя и измерительного канала 4, определяется только структурой сортируемых изделий 6, и блок 5 сортировки обеспечивает разбраковку изделий 6 с высокой достоверностью. При намагничивании изделий 6 практически не возникает условий для их остановки (зависания) в намагничивающем поле. Поэтому сортировка изделий 6 осуществляется с высокой надежностью. 5 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6