Phễu cấp phôi rung động được dùng nhiều trong các lĩnh vục khác nhau như gia công cắt gọt, đóng gói, dược phẩm, thực phẩm…Để hiểu rõ khả năng vận chuyển của nó ta hãy tìm hiểu nguyên lý sau.
1- Nguyên lý vận chuyển phôi bằng rung động :
Giả sử có phôi B đặt trên mặt phẳng nằm ngang A (hình 3.20a), nếu cho mặt phẳng chuyển động từ trái qua phải với gia tốc a, lúc này sẽ có những lực tác dụng lên phôi B như sau :
- Lực ma sát : Fms = P.f , với P là trọng lực của vật B, còn f là hệ số ma sát, lực này có xu hướng làm vật B chuyển động theo A.
- Lực quán tính : Fqt = m.a , với m là khối lượng của vật B, a là gia tốc chuyển động của A. Lực quán tính này có tác dụng ngược lại lực ma sát là cản trở chuyển động của vật B theo A.
- Nếu Fms > Fqt thì vật B sẽ di chuyển cùng mặt phẳng A.
- Nếu Fms < Fqt thì vật B sẽ di chuyển ngược chiều với mặt phẳng A.
Như vậy nếu khi cho mặt phẳng A chuyển động sang phải với gia tốc a đủ lớn để thỏa mãn Fms < Fqt còn khi A chuyển động qua trái gia tốc a đủ nhỏ để Fms > Fqt thì vật B sẽ dịch chuyển trên mặt phẳng A từ phải qua trái. Tuy nhiên để tạo một dao động đi-về có gia tốc khác nhau rất khó khăn, nên ta tìm cách thay đổi giá trị lực ma sát để thỏa mãn các điều kiện trên.
Theo hình 3.20b ta gắn mặt phẳng A vào
hệ bản lề bốn khâu, các thanh đặt nằm nghiêng một góc so với mặt phẳng nằm ngang và cho chúng dao động qua lại. Cùng với các thanh nghiêng, mặt phẳng và chi tiết nằm trên nó cũng chuyển động theo. Khi các đòn bẩy chuyển động sang phải (trong phạm vi góc ) thì mặt phẳng chuyển động qua phải và đi xuống thấp. Ngược lại khi các đòn bẩy chuyển động qua trái, mặt phẳng vừa qua trái vừa nâng lên cao.
Ta qui ước rằng trong cả hai trường hợp chuyển động đều có gia tốc là a . Để đơn giản cho việc tính toán, ta có thể cho rằng chuyển động xảy ra theo hai hướng nằm ngang và thẳng đứng, đồng thời gia tốc được chia làm hai thành phần là ngang (an) và đứng (ađ). Cần chú ý rằng lực ma sát sẽ đổi chiều khi ta đổi chiều chuyển động.
Hình 3.20 Nguyên lý vận chuyển bằng rung động
a Fms Fqt A B P a) Fqt Fms P c) Pđ Pn A B a Fms Fqt P b) ađ an B Ban quy en © Tr u ong DH Su pham K y t huat TP. HCM
Khi mặt phẳng chuyển động qua phải và đi xuống, lực ma sát tính bằng công thức :
Fms = m (g - ađ) f
Khi mặt phẳng chuyển động qua trái và đi lên, lực ma sát tính bằng công thức :
Fms = m (g + ađ) f.
ađ : gia tốc thẳng đứng .
So sánh hai công thức trên ta thấy rằng khi mặt phẳng chuyển động về phía dưới gia tốc sẽ làm giảm bớt lực ma sát, nếu ađ > g thì Fms < 0 .Lúc đó chi tiết dưới tác dụng của lực quán tính sẽ rời khỏi mặt phẳng và ở lại phía sau mặt phẳng. Thời điểm tiếp theo khi mặt phẳng chuyển động về phía trên cũng là lúc vật thể đang rơi xuống và chạm vào mặt phẳng ở một vị trí khác so với vị trí ban đầu và lúc này lực ma sát sẽ lớn hơn lực quán tính nên vật thể sẽ dính chặt vào mặt phẳng và chuyển động theo mặt phẳng sang trái, sự việc sẽ lặp lại ở chu kỳ tiếp theo . Kết quả là khi toàn thể hệ thống dao động thì chi tiết sẽ chuyển động từng bước giật từ phải qua trái trên mặt phẳng nằm ngang.
Muốn vận chuyển vật trên mặt phẳng nghiêng ta dùng sơ đồ 3.20c, vật thể nằm trên mặt phẳng nghiêng, trọng lượng P được phân thành hai thành phần : Pn – thành phần theo phương song song với mặt phẳng và Pđ - thành phần theo phương vuông góc với mặt phẳng. Khi mặt phẳng nằm nghiêng chuyển động về phía dưới và về phía trên thì lực Pn đều tác dụng theo cùng một hướng .
Muốn cho chi tiết chuyển động từ phải sang trái trên mặt phẳng nghiêng ta cần phải bảo đảm những điều kiện sau đây:
Khi mặt phẳng chuyển động về phía dưới: Fms + Pn < Fqt .
( chi tiết sẽ rời khỏi mặt phẳng và ở lại phía sau mặt phẳng). Khi mặt phẳng chuyển động về phía trên : Fms > Pn + F qt .
( chi tiết sẽ chuyển động theo mặt phẳng ).
Hai điều kiện trên có thể thực hiện được bằng cách cho hệ thống dao động nhanh. Phễu cấp phôi rung động làm việc theo nguyên lý này.
2- Cấu tạo phễu rung động
Phễu hình trụ 3 gắn trên ba lò xo lá 4ù, ba lò xo này đặt nghiêng một góc =750 so với mặt phẳng của đế (mặt phẳng nằm ngang ) và tiếp tuyến với một hình trụ tưởng tượng. Trong cốc phễu có cánh xoắn ốc (2) được gắn vào thành phễu theo đường xoắn ốc từ dưới lên ( hình 3.21).
1 2 3 4 5 Vf T R
Hình 3.21 Nguyên lý phễu rung
Ban quy en © Tr u ong DH Su pham K y t huat TP. HCM
Góc nghiêng của cánh xoắn là 1030’.
Đáy cốc phễu làm thành một mặt côn để chi tiết dễ dàng chuyển động ra thành cốc phễu, dưới đáy phễu có gắn nam châm điện 6 (hình 3.22). Cuộn dây 6 của nam châm điện được gắn cố định lên đế và có thể điều chỉnh khoảng cách khe hở so với lõi bằng bu-lông 7. Toàn bộ nam châm điện được gắn trên đế 8, để giảm dao động xuống nền, trên đế 8 có gắn bốn cục cao su giảm chấn 9.
3- Nguyên lý làm việc của phễu rung
Phôi là chi tiết dạng rời rạc được cấp vào cốc phễu. Khi cấp nguồn cho nam châm điện, nam châm điện sẽ tạo ra dao động kéo phễu đi xuống . Nhờ 3 lò xo lá đặt nghiêng một góc 750 so với mặt phẳng nằm ngang sao cho hình chiếu bằng của lò xo xuống mặt phẳng ngang trùng với tiếp tuyến của một vòng tròn tâm 0 . Do đó khi hệ thống dao động, cốc phễu vừa chuyển động lên xuống T vừa xoay R (hình 3.21) quanh tâm nó một góc rất nhỏ, phôi đang nằm hỗn độn trong phễu sẽ tản ra xung quanh thành phễu và bắt đầu tiếp cận với đầu mối của cánh xoắn, phôi sẽ chuyển động theo cánh xoắn từ dưới đáy phễu lên trên theo mặt phẳng nghiêng cho tới khi ra khỏi phễu theo như cơ sở động học đã trình bày ở trên. Khi phôi ra khỏi phễu sẽ theo máng dẫn vào vị trí gia công hoặc đóng gói.
Trong phễu cấp phôi rung động. Dẫn động của các cơ cấu cấp phôi kiểu này có thể là các đầu rung điện từ, cơ khí, khí nén hoặc thuỷ lực. Thông dụng nhất là đầu rung điện từ vì chúng cho phép điều chỉnh vô cấp năng suất cấp phôi. Khi dùng nam châm điện xoay chiều thì nên chọn tần số là 50 Hz tương ứng với 3000 dao động /phút. Lực kích động ban đầu khoảng 100 N.
Để thay đổi năng suất của phễu, phương pháp thường dùng là thay đổi khoảng cách khe hở giữa lõi sắt từ và nam châm điện hoặc thay đổi hiệu điện thế hay tần số dòng điện, hoặc thay đổi khối lượng của chi tiết trong cốc phễu, để ổn định dao động của hệ thống và để theo kịp nhịp gia công, ta có thể dùng 1 phễu phụ để chứa phôi.
Hình 3.22 Cấu tạo phễu cấp phôi rung 6 7 8 9 Ban quy en © Tr u ong DH Su pham K y t huat TP. HCM
Nguyên lý của phễu phụ là căn cứ vào khối lượng của cốc phễu đã điều chỉnh sẳn, cơ cấu chặn phôi trên phễu phụ sẽ mở ra để tiếp tục đổ phôi vào phễu chính.
4- Một số phễu chính thường dùng
Hình 3.23a là phễu hình trụ thông dụng, nếu chi tiết quá mỏng có khả năng chồng lên nhau thì máng xoắn có gờ 1 và nghiêng để trong quá trình di chuyển phôi trên sẽ rơi xuống, hoặc phía trên máng xoắn gắn một đoạn cong 2 cao vừa bằng chiều dày chi tiết nó sẽ gạt chi tiết chồng rơi xuống. Nếu chi tiết có khả năng xếp dựng lên, ta bố trí một đoạn dốc 3 chi tiết sẽ ngã xuống.
Hình 3.23b là phễu côn, loại này dễ dẫn chi tiết lên máng đồng thời có thể dùng cho những chi tiết có chiều cao vượt quá khoảng cách bước xoắn của máng.