1

Capitolul 4 Logica binară 4.1 Introducere

Logica este combinatorie daca o combinatie de variabile de intrare provoaca una si mereu aceiasi stare pentru

variabilele de iesire.

Ex.1

- Actiunea unei came pe un intrerupator provoaca oprirea unui motor;

- Apasarea pe un buton provoaca aprinderea unui bec.

sau :

Ex. 2

Lampa H se va aprinde daca vom apasa butonul s1 sau butonul s2. Starea lampii H nu depinde decat de starea variabilelor s1 şi

s2 ( )2,1 ssfH =⇒ . Lampa are un comportament complementar: aceeasi stare a variabilelor s1 şi s2 antreneaza aceeasi stare a

lampii H (Fig.4.1).

s1

s2H

1

01

01

0

s1

s2

H

temps Fig.4.1 Logica complementara.

Tratament combinator : Starea de iesire depinde numai de starea intrarilor.

Timp

e1 e2 S=f(e1,e2,e3) e3

2

Logica este secventiala daca pentru o combinatie de valori de intrare starea de iesire poate fi diferita in functie de

moment.

Ex.3

- daca o lampa este aprinsa, apasarea pe un buton provoaca stingerea ei si cand este stinsa apasarea pe buton provoaca

aprinderea ei.

sau :

Ex. 4 Starea lampii H depinde de starea variabilei de intrare s1 şi de starea precedenta a sistemului. Lampa este un element cu

comportament secvential : aceeasi stare a lui s1 nu antreneaza totdeauna aceeasi stare a lui H (Fig.4.2).

Cronograma :

Fig.4.2 Logica secventiala. X – bobina unui releu x- contact al acestui releu Tratament secvential:

Starea de iesire este in functie de :

� starea intrarilor (e1,e2,…)

� si de starea anterioara a sistemului (X)

In algebra booleana sunt doua constante: 0 si 1. Variabilele booleene pot lua una din cele doua valori, 0 sau 1. O variabila

care nu este 0, va fi obligatoriu 1 si reciproc. Valorile 0 si 1 nu reprezinta doua numere, ci stari sau niveluri logice.

- Nivelul logic 0: semnifica lipsa semnalului (0V);

- Nivelul logic 1: semnifica prezenta semnalului (5V) – Fig.4.3

H

s1

X

x

s1

H

1

0

1

0

timp

e1 e2 S=f (e1,e2,e3,X) e3 X

3

1

1 1

0 0 0s 1s 2s 3s 4s 5s

Fig.4.3 Exemplu de semnal logic.

Valoarea logica 0 corespunde la mecanism binar (sau la o functie binara) unei stari “inactiv”, sau “in repaus” (ex. un bec

inactiv este stins).

Valoarea logica 1 corespunde la un mecanism binar (sau la o functie binara) unei stari “active” sau “actionata” (ex. un bec

activ este aprins).

O serie de sinonime desemneaza cele doua stari logice posibile, cele mai folosite fiind prezentate in Tabelul 4.1

Tab.4.1 Sinonime pentru starea logica 0, respectiv 1.

Starea logica 0 Starea logica 1

Fals Adevarat

JOS SUS

NU DA

Oprit Pornit

O functie logica realizata de un operator binar poate fi definita printr-o expresie literala.

Ex.: Lampa este in starea 1 (aprinsa) daca si numai daca intrerupatorul este in starea 1 (inchis).

Aceasta expresie literala poate fi asociata altor moduri de reprezentare:

- simbol logic - logigrama;

- schema de contacte;

- tabelul de adevar;

- cronograma;

- ecuatia logica.

Logigrama este o schema reprezentand o succesiune de

simboluri logice permitind obtinerea unei valori de iesire pe baza

unor variabile de intrare. Intrarea sau intrarile la un operator logic

se situeaza in general la stanga iar iesirea la dreapta (Fig.4.4)..

5V

4

Fig.4.4 Exemplu de scriere a unei logigrame.

Un contact concretizeaza prin cele doua pozitii ale sale, cele doua stari ale unei variabile de intrare (Fig.4.5). Contactul

“e” este variabila de intrare (asociata prin comanda de la buton), iar “S” este variabila de iesire (reprezentata prin lumina unui

bec).

Fig.4.5 Schema de contacte.

Un circuit electric se numeste inchis atunci cand curentul electric poate circula prin circuit si deschis cand curentul electric

nu poate trece prin circuit.

Un circuit electric de comutatie nu poate avea decat doua stari logice: starea logica 0 (deschis) sau starea logica 1 (inchis).

Contactele sunt puse in actiune prin actiune mecanica de tip “manual” (buton de apasare, intrerupator monostabil) sau de tip “de

comanda” (releu electromagnetic).

Contactul normal deschis (ND) se închide numai atunci cand este actionat (Tabelul 4.2)

Contactul normal inchis (NI), se deschide numai atunci cand este actionat.

Tabelul 4.2. Starea contactelor.

Contact normal deschis

Contact deschis in starea de repaus

Contactul se inchide cand este actionat

Contact normal inchis

Contact inchis in starea de repaus

Contactul se deschide cand este actionat

Orizontal Vertical Orizontal Vertical

Starea 0

(repaus)

Starea 1

(actionat)

Contact cu releu electromagnetic: un releu electromagnetic este constituit dintr-un electromagnet si de o bara mobila care

joaca rolul de contact. Fig.4.6 arata un releu electromagnetic cu doua contacte: unul de lucru (contact inchis) si unul de repaus

(contact deschis).

Bobina Inchis Deschis

5

a)

b)

Fig.4.6 a) Contact cu releu electromagnetic; b) reprezentare schematica.

Exemplu (Fig.4.7) – X este starea bobinei iar x şi x starea contactelor sale.

Fig.4.7 Exemplu de utilizare a unui contact cu releu electromagnetic.

a) Contactul m este deschis (X = 0): bobina nu este alimentata. Va rezulta:

- contactul de lucru este deschis (x = 0) si deci lampa L2 este stinsa;

- contactul de repaus este închis ( x = 1) si deci lampa L1 este aprinsa;

b) Contactul m este închis (X = 1): bobina este alimentata. Va rezulta:

- contactul de lucru este închis (x = 1) si deci lampa L2 este aprinsa;

- contactul de repaus este deschis ( x = 0) si deci lampa L1 este stinsa.

Tabelul de adevăr este o modalitate de descriere a dependentei iesirii unui circuit logic de valorile logice ale intrarilor.

In tabelul de adevăr sunt prezente toate combinatiile posibile ale variabilelor de intrare.

Tabelul de adevăr pentru un circuit logic cu trei intrari si o ieşire (Fig.4.8) este redat in Tabelul 4.3.

Fig.4.8 Simbolul unui circuit cu trei intrari si o iesire.

Tabelul 4.3 Tabelul de adevar pentru trei intrari si o iesire.

Electromagnet

Arc de revenire

Borna

Parte mobila

6

Intrare Iesire

y A B C

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 0

1 1 0 0

1 1 1 1

Din citirea Tabelului 4.3 se poate afirma ca:

y este Adevarat daca si numai daca:

- A este Fals ŞI B este Fals ŞI C este Adevarat;

- A este Fals ŞI B este Adevarat ŞI C este Adevarat;

- A este Adevarat ŞI B este Adevarat ŞI C este Adevarat.

ceea ce se poate exprima astfel ca ecuatie logica:

CBACBACBAy ⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅=

Numarul liniilor unui tabel de adevar este egal cu 2n, unde n reprezinta numarul intrarilor portii logice considerate. O

poartă logica cu o singură intrare prezintă doar două posibilităţi: fie intrarea este „înaltă” (1), fie este „joasă” (0). În schimb, o

poartă cu doua intrări are patru posibilităţi (00, 01, 10, 11). O poartă cu trei intrări are opt combinaţii posibile (000, 001, 010, 011,

100, 101, 110 şi 111).

4.2 Ecuatii logice

Ecuatia logica traduce, dupa regulile algebrei lui Boole, relatia care exista intre variabilele de iesire si variabilele de

intrare.

Exista trei operatori de baza:

- operatorul SAU, reprezentat prin simbolul “+” : Operatia logica de suma;

- operatorul ŞI, reprezentat prin simbolul “.”; Operatia logica de produs;

- operatorul NU, reprezentat prin simbolul “-“; operatia logica de negare sau complementara.

Operatorii logici sunt redati in Tabelul 4.4

Tab.4.4 Operatori logici.

Denumire Simbol Exemplu Citire

ŞI . a·b a şi b

SAU + a+b a sau b

7

NU

- a Non a

sau a barat

Tabelul 4.5 este tabelul de adevăr al functiilor elementare (Fig.4.9 si 4.10).

Tab.4.5 Tabelul de adevar al functiilor elementare.

SAU ŞI NU

0 + 0 = 0

0 + 1 = 1

1 + 0 = 1

1 + 1 = 1

0 · 0 = 0

0 · 1 = 0

1 · 0 = 0

1 · 1 = 1

ī = 0

Ō = 1

Fig.4.9 Adunarea booleana (adunarea booleană corespunde funcţiei logice a porţii SAU, precum şi comutatoarelor conectate în

paralel).

8

Fig.4.10 Inmultirea booleana (înmulţirea booleană corespunde funcţiei logice a porţii ŞI, precum şi comutatoarelor conectate în

serie).

4.3 Porti logice

O poarta logica este un dispozitiv electronic numeric elementar implementand o functie logica abstracta elementara.

a) Poarta logica NU (NOT)

Inversorul NU (NOT) – implementează funcţia NEGAŢIE. Are o intrare şi o ieşire (Y). Ieşirea este pe „1” logic dacă intrarea este

pe „0” logic.

Cea mai simpla operatie logica elementara opereaza cu o singura variabila de intrare.

Operatia elementara NU (NOT) aplicata variabilei binare A se noteaza:

Y = A

si se citeste “Y este (egal) cu A negat” sau “Y este (egal) cu non A”. Poarta logica ce indeplineste functia NU (negare) se numeste

inversor. Circuitul are o singura intrare si o singura iesire si se numeste circuit inversor, de negare, sau de complementare si este

echivalent cu un contact normal-inchis (Fig.4.11-12-13).

Ieşirea este pe „1” logic dacă intrarea este pe „0” logic.

Intrare

A

Iesire

Y = A

0 1

1 0

a) b)

Fig.4.11 Poarta logica NU: a) simbol; b) tabelul de adevar.

Forma triunghiulară este asemănătoare simbolului amplificatorului operaţional. Porţile sunt de fapt amplificatoare. Metoda

standard de reprezentare a unei funcţii inversoare este prin intermediul acelui mic cerc desenat pe terminalul de intrare sau de ieşire

(Fig.4.12)

9

Daca A = 0, Atunci A = 1

Daca A = 1, Atunci A = 0

Fig.4.12 Realizarea functiei NU.

a)

b)

Fig.4.13 Poarta logica NU: a) schema electrica; b) Diagrama temporala (e = variabila de intrare asociata cu comanda unui buton, S

este variabila de iesire asociata cu un bec).

Dacă îndepărtăm acest cerc din simbolul porţii, lăsând doar triunghiul, acest simbol nu ar mai indica o inversare, ci o

amplificare. Un astfel de simbol, şi o astfel de poartă chiar există, şi poartă numele de poarta ne-inversoare, sau buffer.

Dacă ar fi să conectăm două porţi inversoare, una în continuarea celeilalte, cele două funcţii de inversare s-ar „anula” reciproc. În

acest caz, semnalul de ieşire va fi acelaşi cu cel de intrare. Simbolul este un triunghi simplu (Fig.4.14).

Poarta ne-inversoare (buffer)

Operatorul neinversor (buffer-ul de magistrală, amplificatorul de linie). Are o intrare şi o ieşire (Y). Furnizează la ieşire acelaşi

nivel logic pe care îl primeşte la intrare. Deşi din punct de vedere logic nu îndeplineşte nici o funcţie, el se utilizează pentru

îmbunătăţirea parametrilor electrici ai semnalului care se transmite (niveluri logice, curent).

Simbolul si tabelul de adevar sunt prezentate mai jos:

10

sau

Intrare

A

Iesire

Y = A

0 0

1 1

a) b)

Fig.4.14 Poarta ne-inversoare: a) simbol; b) tabelul de adevar.

a) b)

Fig.4.15 Poarta ne-inversoare: a) schema electrica; b) Cronograma.

b) Poarta logica ŞI (AND)

Poarta ŞI (AND) – implementează funcţia ŞI. Are 2, 3, 4 sau 8 intrări (notate cu A; B; C; …) şi o ieşire (Y). Ieşirea este pe „1”

logic dacă şi numai dacă toate intrările sunt pe „1” logic (Fig.4.16).

Operatia elementara ŞI (AND) intre variabilele binare A si B se noteaza:

BAY ⋅=

si se citeste “Y este (egal cu) A ŞI B”. Punctul din expresia logica ŞI nu trebuie confundat cu semnul înmulţirii (operatia aritmetica de

inmultire si operatia logica ŞI sunt doua chestiuni diferite). Confuzia poate fi sporita de tabelul de adavar al operatiei ŞI, care este

identic cu cel al operatiei de inmultire

Intrare Y = A·B

A B

0 0 0

11

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Fig.4.16 Poarta ŞI cu doua intrari si tabelul de adevar.

Fig.4.17 Functia logica SI reprezentata prin diagrama Ladder cu doua contacte normal – deschise.

Fig.4.18 prezinta diagrama temporala (cronograma) portii logice ŞI cu doua intrari.

Fig.4.18 Functionarea in regim dinamic a portii logice ŞI cu doua intrari.

Practic, ceea ce se înţelege din tabelul de adevăr de mai sus poate fi ilustrat în cele ce urmează. Poarta logică ŞI este supusă

tuturor posibilităţilor de intrare. Pentru determinarea nivelului logic de ieşire, se foloseşte un LED:

12

LED-ul este alimentat cu energie electrică doar atunci când ambele intrări logice sunt 1.

Poarta logica ŞI–negat (NAND):

Poarta ŞI-NU (NAND) – implementează funcţia ŞI-NU. Are 2, 3, 4 sau 8 intrări (notate cu A; B; C; …) şi o ieşire (Y).

Ieşirea este pe „1” logic dacă cel puţin o intrare este pe „0” logic.

Poarta ŞI negat este o variaţie a porţii ŞI. Practic, comportamentul porţii este acelaşi cu al porţii ŞI, doar că la ieşire este

conectată o poartă NU (inversoare). Pentru simbolizarea acestui lucru se trece un mic cerculeţ pe terminalul de ieşire (Fig.4.19).

Operatia se noteaza astfel:

Y = BA ⋅

13

sau

Intrare Iesire

Y = BA ⋅ A B

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

a) b)

Fig.4.19 Poarta ŞI-negat: a) simbol; b) tabelul de adevar.

Tabelul de adevăr este exact invers faţă de cel prezentat anterior pentru poarta ŞI.

Fig.4.20 Functia logica SI - negat reprezentata cu diagrama Ladder cu doua contacte normal – inchise.

c) Poarta logica SAU (OR)

Poarta SAU (OR) – implementează funcţia SAU. Are 2, 3, 4 sau 8 intrări (notate cu A; B; C; …) şi o ieşire (Y). Ieşirea este pe „1”

logic dacă cel puţin o intrare este pe „1” logic (Fig.4.21).

Operatia elementara SAU (OR) intre variabilele binare A si B se noteaza:

Y = A+B

si se citeste “Y este (egal) cu A SAU B”. Semnul “+” din expresia logica SAU nu trebuie confundat cu semnul adunarii (operatia

aritmetica de adunare si operatia logica SAU sunt chestiuni diferite). Tabelul de adevar al operatiei SAU nu mai este identic cu cel

al adunarii, deoarece in algebra booleana nu se poate depasi valoare 1. Adica 1 + 1 = 1 (aici semnul + indica operatia logica SAU, deci

1 SAU 1 este 1), pe cand 1 + 1 = 2 in aritmetica. Acest lucru este valabil si pentru mai multe variabile, de ex. 1+1+1 = 1.

Poarta SAU este cu cel putin 2 intrari si o singura iesire.

Intrare Iesire

14

A B y = A + B

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

a) b)

Fig.4.21 Poarta SAU: a) simbol; b) tabelul de adevar.

Fig.4.22 Functia logica SAU reprezentata cu diagrama Ladder cu doua contacte normal - deschise.

Fig.4.23 prezinta diagrama temporala (cronograma) portii logice SAU cu doua intrari.

Fig.4.23 Functionarea in regim dinamic a portii logice SAU cu doua intrari.

Următoarele ilustraţii redau modul de funcţionare a porţii SAU, atunci când cele două intrări formează toate combinaţiile

posibile. Indicaţia vizuală a ieşirii este furnizată de un LED:

15

Dacă oricare dintre intrări se află în poziţia 1, LED-ul va fi alimentat cu energie electrică.

Poarta logica SAU-negat (NOR)

Poarta SAU-NU (NOR) – implementează funcţia SAU-NU. Are 2, 3, 4 sau 8 intrări (notate cu A; B; C; …) şi o ieşire (Y). Ieşirea

este pe „1” logic dacă toate intrările sunt pe „0” logic.

Operatia se noteaza astfel:

y = BA +

Pentru simplificarea reprezentării însă, există un simbol special, conform Fig. 4.24.

16

sau

A B

Ieşire

BAy +=

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

a) b)

Fig.4.24 Poarta logica SAU-negat: a) simbol; b) tabelul de adevar.

Tabelul de adevăr este exact invers faţă de cel al porţii SAU. Principiul de bază este următorul: ieşirea este zero dacă cel

puţin una dintre intrări este 1 şi este 1 doar atunci când ambele intrări sunt 0.

Fig.4.25 Functia logica SAU – negat reprezentata cu diagrama Ladder cu doua contacte normal – inchise.

Poarta logica SAU-EXCLUSIV (XOR)

Este o functie compusa care poate fi implementata cu ajutorul portilor ŞI, SAU, NU.

Funcţia SAU-EXCLUSIV este adevărată dacă, şi numai dacă, operanzii sunt diferiţi (poarta SAU-EXCLUSIV se poate

utiliza pe post de comparator).

Din tabelul de funcţionare se deduce expresia analitică a funcţiei SAU-EXCLUSIV intre variabilele binare A si B:

Y = BABABABABA ⋅+⋅=⋅+⋅=⊕

si se citeste”Y este (egal) cu A SAU-EXCLUSIV B”. Poarta SAU-EXCLUSIV are 2 intrari si o singura iesire, care este 1 logic daca

cele 2 intrari au valori logice complementare si 0 logic daca toate intrarile se afla la acelasi nivel logic (Fig.4.26).

A B Y = A B⊕

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

a) b)

Fig.4.26 Poarta logica SAU-EXCLUSIV: a) simbol; b) tabelul de adevar.

17

Fig.4.27 Functia logica SAU – negat reprezentata cu diagrama Ladder.

Schema electrica si ciclograma portii logice SAU-EXCLUSIV sunt redate in Fig.4.28

a) b)

Fig.4.28.Poarta SAU-EXCLUSIV: a) schema electrica; b) ciclograma.

Poarta logica SAU-EXCLUSIV NEGAT (XNOR)

Funcţia SAU-EXCLUSIV NEGAT este adevărată dacă, şi numai dacă, operanzii sunt identici (poarta SAU-EXCLUSIV NEGAT se

poate folosi ca indicator de echivalenţă).

Din tabelul de funcţionare se deduce expresia analitică a funcţiei SAU-EXCLUSIV NEGAT intre variabilele binare A si B.

BABABABABAy ⋅⊕⋅=⋅+⋅=⊕=

Si se citeste „y este (egal cu) A SAU-EXCLUSIV NEGAT B”.

Aceasta este echivalentă cu poarta SAU-exclusiv, doar că ieşirea este inversată.

Scopul unei porţi logice SAU-negat-exclusiv este de a genera un nivel logic 1 atunci când ambele intrări sunt la acelaşi

nivel (fie 00, fie 11).

Schema electrica a portii SAU-EXCLUSIV NEGAT este redata in Fig.4.29

18

Fig.4.29 Schema electrica a portii SAU-EXCLUSIV NEGAT.

Simbolul portii si tabelul de adevar aferent sunt prezentate in Fig.4.30.

sau

A B y = BA ⊕

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1

a) b)

Fig.4.30 Poarta logica SAU-EXCLUSIV NEGAT: a) simbol; b) tabelul de adevar.

Fig.4.31 prezinta ciclograma portii logice SAU-EXCLUSIV NEGAT:

Fig.4.31 Functionarea in regim dinamic a portii SAU-EXCLUSIV NEGAT.

19

Capitolul 5 Gripere

Griperele sunt elemente de manipulare la capatul bratelor mecanismelor care intra in contact nemijlocit cu piesa ce trebuie

deplasata. In functie de forma si dimensiunile piesei ce trebuie deplasate, griperele sunt de mai multe categorii.

5.1 Gripere paralele

Griperele paralele au doua falci care se deplaseaza pe ghidaje paralele de alunecare sau cu bile sub actiunea fortei unor

parghii avand ca element motor aerul comprimat. Pot fi cu dubla actiune sau cu simpla actiune cand revenirea in pozitia initiala a

bacurilor de prindere se face cu un arc (Fig.5.1).

In functie de marimea griperelor, cursa de deplasare a unui bac de prindere este cuprinsa intre 2 si 12,5 mm (cursa totala

fiind intre 4 si 25 mm). Prinderea obiectelor se poate face din exterior (ND –normal deschis) sau din interior (NI – normal inchis).

a)

b)

c)

Fig.5.1 Gripere paralele: a) simbolizare (cu simpla si dubla actiune); b) vedere; c) sectiune: 1 - falca de prindere; 2 – capac; 3 –

parghie; 4 – tija; 5 - piston; 6 – corp.

Fig. 5.2 Griper cu brate suplimentare: 1 – surub; 2 – stift; 3 – brat suplimentar.

Fig.5.3 Montaj cu griper fara brat suplimentar: 12 – placa intermediara.

20

Griperele pot exercita functia de prindere si desprindere cu sau fara brate suplimentare in functie de forma si dimensiunile

obiectului manipulat (Fig.5.2 si 5.3).

Fig.5.4 Forta de strangere a griperului in functie de bratul x.

Forta de strangere FH [N] a bacurilor

griperului este in functie de presiunea aerului

comprimat de alimentare si de lungimea x a bratului

de actionare asupra obiectului manipulat (Fig.5.4).

Pentru marirea fortei de strangere a bacurilor griperului la dimensiuni compacte se utilizeaza varianta cu piston oval ce

mareste forta de prindere cu pana la 30% (Fig.5.5).

a)

b)

Fig.5.5 Griper paralel cu piston oval: a) griper inchis; b) griper deschis.(1-bac de prindere; 2 – parghie; 3 – piston oval cu

magnet pentru senzori).

21

Tot pentru marirea fortei de strangere se pot folosi si gripere paralele cu doua pistoane (Fig.5.6), unde actionarea bacurilor

se face cu doua parghii.

a)

b)

Fig.5.6 Griper parale cu doua pistoane: a) sectiune (: 1 – corp, 2 – bac de starngere, -3 – aparatoare); b) diagrama fortelor de

strangere: linie continua –la inchiderea bacurilor, linie intrerupta –deschiderea bacurilor)

In Fig.5.7 se prezinta cazurile unde nu se recomanda utilizarea griperelor paralele: la sudura unde apar stropi de metal topit,

la prelucrari mecanice in medii agresive, la rectificarea fara racire unde se degaja praf.

a)

b)

c)

Fig.5.7 Aplicatii unde nu se recomanda utilizarea griperelor paralele: a) la sudura; b) la prelucrari in medii agresive; c) la

rectificare.

In Fig.5.8 se arata utilizarea griperelor paralele pentru manevrarea diferitelor tipuri de piese folosind brate suplimentare

adecvate.

22

Fig.5.8 Diferite variante de degete de prindere a griperelor paralele.

In Fig.5.9 se prezinta un exemplu de utilizare a griperelor paralele la manipularea arborilor cotiti (in acest caz cu doua

gripere si motor semirotativ).

Fig.5.9 Gripere utilizate pentru manipularea arborilor cotiti.

In Fig.5.10 se prezinta un griper paralel capsulat ce este utilizat in medii extrem de poluante. Forta de strangere este

generata de miscarea liniara a tijei unui piston pneumatic ce actioneaza prin intermediul unui mecanism cu pana asupra bratelor

griperului asigurand sincronizarea miscarii lor. Pot fi folosite ca mecanisme cu simpla actiune sau cu dubla actiune. Forta de

strangere poate actiona aupra pieselor manipulate din exterior sau din interior.

Cursa de deplasare a bacurilor griperului este cuprinsa intre 3 si 20 mm (cursa totala fiind cuprinsa intre 6 si 40 mm).

23

a)

b)

Fig.5.10 Griper paralel capsulat: a) sectiune: 1- capac; 2 – falca; 3 – piston; 4 – corp. b) vedere.

Forta de strangere este in functie de bratul x si de presiunea de alimentare cu aer comprimat (Fig.5.11). Bacurile de

strangere executate din aliaj de aluminiu se monteaza lateral cu ajutorul unor suruburi si pot avea forme diferite in functie de forma

piesei de transportat.

a)

b)

Fig.5.11 (a) Forta de strangere in functie de bratul x (a) si (b) bacuri ce se ataseaza lateral in vederea prinderii pieselor.

In Fig.5.12 se prezinta un griper paralel de mare putere (intre 80 si 4800 N) in functie de marimea lui cu constructia ovala a

pistonului. Senzorii de proximitate ce se pot monta pe corpul lui pot sesiza pana la 4 pozitii ale bacurilor. Cursa falcilor este

cuprinsa intre 1,5 si 12,5 mm (cursa totala fiind intre 3 si 25 mm). Forta de strangere este generata de miscarea liniara a pistonului si

mecanismul cu pana plata asigurand sincronizarea deplasarii bacurilor griperului. Pot fi utilizati ca mecanisme cu simpla actiune

sau cu dubla actiune.

a)

b)

24

Fig.5.12 Griper paralel de mare putere: a) in stare inchisa: 1 – falca; 2- pana plata; 3 – piston oval; b) in stare deschisa.

Fig.5.13 Griper paralel de mare putere cu accesorii: 1 – bac; 2 – bucsa de centrare; 3 – racord de ungere; 4 – senzor de

proximitate; 5 – traductor de pozitie; 6 – racord de alimentare cu aer; 7 – racord etansare; 8 – bucsa de centrare.

In Fig.5.14 se prezinta o aplicatie a utilizarii unui griper de mare putere pentru diferite manipulari de obiecte.

Fig.5.14 Exemplu de aplicatie cu griper paralel de mare putere: 1 – element de actionare; 2 – griper; 3 – adaptor; 4 – talpa; 5

– componente electrice; 6 – motor electric pas cu pas.

In Fig.5.15 se prezinta un griper de mare putere cu cursa lunga, cuprinsa intre 20 si 150 mm pentru o falca (cursa totala

fiind intre 40 si 300 mm). Are in componenta doua pistoane paralele ce executa o miscare in opozitie unul altuia si sunt conectate

direct la saniile port bac ale griperului. Un pinion central asigura sincronizarea miscarii bacurilor griperului, precizia si centrarea

25

lor in momentul strangerii piesei manipulate. Canalele in forma de T unde se deplaseaza bacurile asigura o buna stabilitate si

rezistenta la forte si momente de torsiune.

Pentru economie de timp se poate regla deschiderea falcilor griperului la o cursa cat mai apropiata de marimea obiectului

tarnsportat.

a)

b)

Fig.5.15 a) Griper paralel de cursa lunga: 1 – falca (bacul) griperului; 2 – pinion de sincronizare; 3 – piston; 4 – parghie de

legatura. b) modul de fixare a bacurilor de strangere.

In Fig.5.16 se arata o sectiune printr-un griper paralel de mare precizie unde se poate observa modul de transmitere a fortei

de strangere de la piston la bacul de strangere prin intremediul unor stifturi. Deplasarea celor doua bacuri este sincronizata de

pinionul central.

a)

b)

Fig.5.13 Griper paralel de mare precizie: a) sectiune; b) vedere: 1- corp; 2 – falca; 3 – calota; 4 – capace laterale.

In Fig.5.14 se arata partile principale ale acestui tip de griper paralel de precizie, a carui ghidaje cu lagare cu bile pe care se

deplaseaza bacurile de strangere asigura precizia deplasarii si strangerii obiectelor.

26

Fig.5.14 Griper paralel de mare precizie: 1 – arc de compensare a inchiderii falcilor; 2 – arc de compensare a deschiderii falcilor; 3 –

element de sincronizare; 4 – lagare cu bile.

In Fig.5.15 se arata doua modalitati de utilizare a griperelor cu sisteme de prindere cu bacuri sau cu bacuri si placa de

ghidare pentru orientarea si ghidarea obiectului manipulat.

a)

b)

Fig.5.15 Sisteme de prindere cu bacuri (a) sau cu bacuri si placa de ghidare (b). 1 – griper; 2 – bac; 3 – surub; 4 – stift; 5 – placa de

ghidare.

In Fig.5.16 se prezinta un micro griper paralel ce are o constructie ca element de actionare cu simplu efect. Diametrul

pistonului de actionare pneumatica este cuprins intre Ø8 si Ø12 mm, iar cursa falcilor este cuprinsa intre 2 si 3 mm (cursa totala fiind

intre 4 si 6 mm).

27

a)

b)

c)

Fig.5.16 Microgriper paralel: a) simbolizare; b) sectiune: 1 – corp; 2 – falca; 3 – aparatoare; c) vedere.

Prin deplasarea pistonului central, datorita formei unghiulare a extremitatii pistonului se apropie cele doua falci executand

prinderea obiectului ce trebuie manipulat. Revenirtea in pozitia initiala a falcilor se face sub influenta unui arc.

Pentru efectuarea prinderii obiectelor, pe elementele mobile ale griperului se pot monta diverse forme de bacuri (Fig.5.17).

Forta de strangere a bacurilor este cuprinsa intre 15 si 30 N in functie de marimea griperului.

Fig.5.17. Montarea bacurilor pe falcile griperului: 1 – griper paralel; 2 – bacuri; 3 – surub.

In Fig.5.18 se prezinta diverse modalitati de fixare a microgriperelor in instalatiile de automatizare.

28

a)

b)

c)

Fig.5.18 Modalitati de fixare a microgriperelor: a) cu suruburi; b) cu flansa; c) pe dorn.

In Fig.5.19 se arata un exemplu de utilizare a microgriperelor intr-un montaj cu doua unitati.

Fig.5.19 Exemplu de aplicatie a microgriperelor.

In Fig.5.20 se prezinta un griper paralel electric cu cursa lunga cu motor electric integrat. Miscarea de rotatie de la

motorul electric este transmita printr-un angrenaj de roti cilindrice la un mecanism melc-roata melcata si apoi mai departe la un

pinion central ce actioneaza doua cremaliere solidare cu cele doua sanii port bac. Datorita sistemului de comanda electrica cu care

griperul formeaza o unitate, creste flexibilitatea griperului in legatura cu pozitiile de prindere si marimea obiectelor manevrate. De

asemenea forta de strangere poate fi reglata in functie de duritatea materialului obiectului deplasat, fiind recomandate pentru

manipularea obiectelor cu duritate mica si cu forme delicate.

29

Cursa maxima a falcilor de strangere este 40 mm (deci pentru doua falci va fi de 80 mm).

a)

b)

c)

Fig.5.20 Griper paralel electric: a) simbolizare; b) vedere; c) bacuri de strangere.

Se poate stabili o pozitie de prestrangere care permite bacurilor sa se opreasca aproape de piesa, reducand timpul de

manipulare la minimum. Timpul de deplasare a bacurilor este de 0,6 secunde inclusiv la piese la care se utilizeaza intreaga cursa a

falcilor de strangere.

Forta de strangere este in functie de lungimea bratului x si de viteza de deplasare a falcilor de strangere (Fig.5.21).

a)

b)

Fig.5.21 Forta de strangere a bacurilor la griperul paralel electric.

In Fig.5.22 se arata o unitate formata dintr-un griper paralel electric si echipamentul de comanda al motorului electric ce

actioneaza falcile griperului.

30

Fig.5.22 Griper paralel electric. 1 – bucsa de centrare; 2 – cablu electric de legatura; 3 – alimentare electrica; 4 – cablu de

legatura la interfata; 5 – comanda motorului electric; 6 – placa de fixare.

5.2 Gripere cu prindere in 3 puncte

Griperele cu trei falci de strangere au avantajul unei mai precise centrari la strangere (Fig.5.23). In functie de marimea lor,

cursa de deplasare a unei falci este cuprinsa intre 2,5 si 6 mm. Pot fi cu simpla actiune sau cu dubla actiune.

La alimentarea cu aer comprimat in camera cilindrului, pistonul 5 se deplaseaza in sus si prin intermediul parghiei 3 este

actionat bacul de strangere 1. Pe bacul de strangere se pot monta bacuri suplimentare de diferite forme in concordanta cu forma

obiectului manipulat.

a)

b)

1 – falca de strangere; 2 – capac; 3 – parghie; 4 – corp; 5 – piston. c)

31

Fig.5.23 Griper cu strangere in trei puncte. (a) simbolizare; b) vedere; c) sectiune.

In functie de forma obiectului transportat se poate utiliza griperul in 3 puncte cu prindere exterioara si prindere interioara

(Fig.5.24).

a) b)

Fig.5.24. Prindere exterioara (a) si prindere interioara (b).

Forta de strangere FH a falcilor griperului in 3 puncte este in functie de presiunea aerului comprimat si de bratul x de aplicare

a fortei (Fig.5.25).

a)

b)

Fig.5.25 Forta de strangere a griperului in 3 puncte in functie de bratul x si presiunea aerului comprimat.

In Fig.5.26 se prezinta o varianta de griper cu prindere in 3 puncte de mare capacitate pentru conditii grele de lucru. Forta

generata de miscarea liniara a pistonului 3 este transmisa la falcile de strangere 1 prin intermediul unei pene plate ce asigura

sincronizarea deplasarii falcilor in timpul strangerii obiectului ce trebuie deplasat. Poate fi utilizat ca element cu simpla actiune sau

cu dubla actiune, cu prindere din exterior sau din interior.

Pentru curse ale bacului de strangere cuprinse intre 3 si 10 mm forta de strangere este cuprinsa intre 200 si 1700 N, iar

pentru curse cuprinse intre 1,5 si 5 mm, forta de strangere este cuprinsa intre 400 si 3 400 N in functie de marimea griperului si

presiunea aerului comprimat de alimentare.

32

a)

b)

Fig.5.26 Griper cu prindere in 3 puncte de mare capacitate: a) sectiune: 1- flaca; 2- corp; 3 – piston; 4 – arc; b) vedere.

In Fig.5.27a se arata modul de montare a diferitelor accesorii pe corpul griperului iar in Fig.5.27b se prezinta o varianta de

prindere a griperului in axul unui motor rotativ prin intermediul unei placi de legatura 8.

a)

b)

Fig.5.27 a) Accesorii pentru griperul in 3 puncte; 1 – bac; 2 – bucsa de centrare; 3 – racord aer comprimat; 4 – racord de

etansare; 5 – senzor de proximitate; 6 – cep de centrare; 7- stift de centrare. b) varianta de montaj pe un motor rotativ.

Acest tip de griper nu este recomandat pentru lucrari de sudura (Fig.5.28 a), sau cu folosire limitata la prelucrari prin aschiere

sau cu disc abraziv (Fig.5.28 b si c).

33

a) b) c)

Fig.5.28 Utilizari ale griperului in 3 puncte nerecomandate (a) sau recomandate partial (b si c).

5.3 Gripere unghiulare

Griperele unghiulare functioneaza cu dubla actiune, sunt autocentrante si pot prinde obiectul de transportat din interior

sau din exterior.

In Fig.5.29 se prezinta o varianta de griper unghiular la care unghiul maxim de deschidere al falcilor de prindere este de 400.

a)

b)

Fig.5.29 Griper unghiular; a) sectiune: 1 – corp; 2 –falca; 3 – capac; b) vedere.

In Fig.5.30 se arata modul de prindere al pieselor din exterior sau din interior, cu sau fara brate suplimentare atasate.

a) b)

Fig.5.30 Prinderea pieselor cu gripere unghiulare: a) din exterior; b) din interior.

Forta de strangere F [N]a bratelor griperului este in functie de lungimea razei de prindere r si de presiunea aerului

comprimat de alimentare (Fig.5.31).

34

a)

b)

Fig.5.31 Forta de strangere a brateleor griperului unghiular in functie de raza de strangere (a) si de presiunea aerului de

alimentare (b).

In Fig.5.32a se prezinta modul de atasare a bratelor suplimentare pe bacurile griperului, iar in Fig.5.32b se arata o varianta

de montaj a griperului unghiular pe un motor pneumatic liniar.

a)

b)

Fig.5.32 a) Atasarea bratelor suplimentare: 1 – griper unghiular; 2 – brat suplimentar; 3 – surub; 4 – stift de centrare; b)

varianta de montaj pe un motor pneumatic liniar.

In Fig.5.33 se prezinta o varianta de griper unghiular de constructie mai compacta in care forta de strangere se transmite

prin deplasarea liniara a unui piston 3 si un mecanism pinion cremaliera ce asigura sincronizarea deplasarii unghiulare a bacurilor

de strangere.

Este un griper cu dubla actiune si unghiul de deschidere al falcilor de prindere este de 300 si 800, in functie de marimea lui.

35

a)

b)

Fig.5.33 Griper unghiular compact; a) sectiune; 1 – falca; 2 – corp; 3 – piston; 4 – bucsa distantiera. b) vedere.

Momentul de torsiune al falcilor griperului la o presiune de 6 bar este cuprins intre 22 si 144 Ncm atat la deschiderea

falcilor cat si la inchiderea lor, iar forta de strangere F este in functie de lungimea bratului x si de presiunea aerului de alimentare

(Fig.5.34).

a)

b)

Fig.5.34 Momentul de torsiune al falcilor griperului unghiular (a) si forta de strangere F in functie de bratul de actionate x.

In Fig.5.35 se arata dependenta fortei de strangere a bacurilor griperului unghiular in functie de lungimea x a bratului de

actionare si de presiunea aerului de alimentare.

36

Fig.5.35 Forta de strangere a griperului unghiular.

In Fig.5.36 se prezinta o varianta de micro griper unghiular cu simpla actiune. Actiunea de prindere a obiectului de

transportat este realizata de bacurile 2 actionate de miscarea liniara a pistonului ce se deplaseaza in corpul griperului. Revenirea in

pozitia initiala a falcilor se face sub actiunea unui arc. Exista si constructie a griperului cu posibilitatea de prindere a obiectelor din

exterior. Unghiul maxim de deschidere pe o falca este de 200.

a)

b)

c)

d)

Fig.5.36 Microgriper unghiular: a) simbolizare; b) atasarea unor brate supimentare de prindere: 1 – griper; 2 – surub; 3 – brat

suplementar; c) sectiune: 1 – corp; 2 – falca; 3 – capac; d) vedere.

Exita mai multe posibilitati de prindere a microgriperelor la capatul elementelor de actionare (Fig.5.37).

a)

b)

c)

Fig.5.37 Modalitati de fixare a microgriperelor la elementele de accionare: a) cu suruburi; b) cu lagar de ghidare; c) cu

piulita.

37

Exemple de utilizare a microgriperelor sunt prezentate in Fig.5.38 a, b.

a)

b)

Fig.5.38. Exemple de utilizare a microgriperelor: a) cu doua unitati; b) montat la extremitatea unui element de executie.

5.4 Gripere radiale

Griperele radiale au unghiul de deschidere al bacurilor de prindere de max. 1800 si functioneaza ca sisteme cu simpla sau

dubla actiune (Fig.5.39a). Pot efectua forta de strangere din exterior sau din interior, iar pe falci se pot monta brate suplimentare in

functie de forma si marimea obiectului manipulat (Fig.5.39c).

Forta de strangere este generata pneumatic prin deplasarea liniara a pistonului unui cilindru ce este transformata in miscare

circulara a doua roti pe axul carora se monteaza falcile de prindere (Fig.5.39b).

a)

b)

c)

38

Fig.5.39 Griper radial: a) vedere; b) sectiune: 1 – corp; 2 – falca; 3 – capac; c) montarea bratelor suplimentare: 1- griper; 2 –

brat suplimentar; 3 – surub; 4 – stift.

Montarea senzorilor de pozitie si de proximitate se poate face direct pe corpul griperului in canalele existente (Fig.5.40a), sau

prin intermediul unei placi (Fig.5.40b).

a)

b)

Fig.5.40 Montarea senzorilor de pozitie 3 direct pe corpul griperului sau (b) pe o placa 1 (2- element de evaluare).

In Fig.5.41 se prezinta un griper radial pentru conditii grele de lucru. Se observa ca forta de strangere este transmisa prin

miscarea liniara a pistonului si prin actionarea bacurilor prin stifturi ce gliseaza in locase radiale.

Unghiul de deschidere al falcilor este de 900 pe fiecare bac. Se poate prevedea un surub ce poate regla unghiul de

deschidere al falcilor la orice valoare, transformand griperul radial intr-un griper unghiular (Fig.5.41 c).

a)

b)

c)

Fig.5.41 Griper radial pentru regim greu de lucru: a) sectiune: 1 – falca de strangere; 2 – corp; 3 – piston; b) vedere; c) griper radial

cu limitarea unghiului de deschidere.

Momentul de torsiune la strangere la presiunea de 6 bar este de pana la 8400 Ncm la deschiderea bacurilor si de 7700 Ncm

la inchiderea lor (la inchiderea bacurilor sectiunea pistonului este mai mica).

Se poate efectua prinderea din interiorul sau din exteriorul obiectului manipulat (Fig.5.42).

39

a) b)

Fig.5.42 Strangerea pieselor din exterior (a) sau din interior (b).

Forta de strangere a bacurilor este in functie de lungimea bratului de prindere al obiectului si de presiunea aerului de

alimentare (Fig.5.43).

a)

b)

Fig.5.43 Forta de strangere a bacurilor griperului in functie de lungimea bratului de prindere (x) a obiectului si de presiunea aerului de

alimentare (b).

5.5 Griper adaptiv pentru prinderi cu forte mici

Griperul adaptiv pentru forte mici se poate adapta la diferite forme si contururi. Este compus din griperul propriu-zis

(corpul) si bacurile (degetele) de prindere a obiectelor (Fig.5.44).

40

a)

b)

Fig.5.44 Griper adaptiv: a) corp; b) bac de prindere.

Parghiile de prindere sunt interschimbabile si sunt mai usoare cu 80% decat cele clasice. Structura bacurilor se bazeaza pe

doua benzi flexibile care se lipesc la capete pentru a forma un triunghi. Intre ele se afla nervuri de rigidizare. Este produs prin

tehnologia de laser selectiva prin sinterizare, in care fiecare strat de 0,1 mm de pudra de poliamida este succesiv aplicat si topit

formand un component solid. Aceste degete asigura prinderea obiectelor fragile cu forme neregulate fara sa le deformeze aplicand o

presiune minima pe suprafata de prindere.

Se executa in variante cu doua, trei sau patru parghii de prindere (degete) (Fig.5.45).

Fig.5.45 Gripere adaptive cu 2. 3, sau 4 bacuri (degete) de prindere.

Greutatea acestor gripere este cuprinsa intre 130-460 g in functie de marimea lor. Lungimea parghiilor este cuprinsa intre

45-125 mm, avand capacitatea de a prinde piese cu diametre intre 5-160 mm. Unghiul de deschidere a parghiilor este cuprins intre -

80 si 290.

Cateva aplicatii ale utilizarii acestui tip de griper se arata in Fig.5.46

41

Fig.5.46 Aplicatii ale utilizarii griperului adaptiv (pentru fructe, legume, paine, peste, carne, branza, salata, bulbi de flori, cartofi,

portocale oua, sticle).

5.5 Gripere oscilante

La griperele oscilante forta linara a pistonului se transmite la falcile de strangere cu ajutorul unor parghii, iar miscarea

oscilanta este efectuata de palete rotative (Fig.5.44). Miscarea de oscilatie poate fi reglata fin in intervalul de max. 2100 si este

amortizata la sfarsit de cursa pentru evitarea socurilor.Cursa de deplasare a unui bac de strangere este curprinsa intre 2,5 si 7 mm.

a)

b)

1 – bac de strangere; 2 – parghie; 3 – element de stop a miscarii oscilante; 4 – tija piston; 5 – corp; 6 – piston. c)

42

Fig.5.44 Griper oscilant: a) simbolizare; 2 – vedere; c) sectiune.

Forta de strangere Fgrip [N] este in functie de lungimea bratului de contact cu piesa x si de presiunea aerului de alimentare

(Fig.5.45).

Fig.5.45 Forta de strangere a bacurilor griperului oscilant pentru lungimea x de 70 mm.

5.6 Gripere cu burduf

Griperele cu burduf exercita actiunea de prindere a pieselor cu ajutorul unui burduf din cauciuc (EPDM – ethylene

propylene rubber), sau silicon, care se deformeaza sub actiunea tijei unui piston actionat pneumatic (Fig.5.46). Deformarea

burdufului permite sa apuce obiectele din interiorul lor. Cand este oprita alimentarea cu aer comprimat forta de revenire a

burdufului impinge pistonul in pozitia initiala functionand ca un sistem cu simpla actiune. Greutatea maxima de radicare este de 5

kg, iar diametrul de strangere este cuprins intre 8 si 85 mm.

a)

b)

c)

Fig.5.46 Griper cu burduf: a) vedere; b, c) sectiune: 1 – corp; 2 – piston; 3 – tija; 4 – burduf; 5 – capac inferior; 6 – capac superior. Directia de actionare a deformarii burdufului poate fi in sus sau in jos (Fig.5.47).

43

a)

b)

c)

d)

Fig.5.47 Directia de miscare a pistonului: in sus: a) burduf in stare libera; b) burduf comprimat; in jos: c) burduf in stare libera; d)

burduf comprimat.

Griperele cu burduf se utilizeaza la apucarea din interior a obiectelor fragile (sticla, ceramica), la transportarea si

ambalarea obiectelor din sticla (cesti, butelii).

Alezajul interior 1 permite racirea, curatirea, controlul, sau dezinfectarea obiectelor in timpul manipularii lor (Fig.5.48).

a)

b)

c)

Fig.5.48 Exemple de utilizare a griperelor cu burduf: a) la manipularea paharelor; b) a containerelor din plastic cu deschiderei

circulare; c) componente din industria electronica.

Forta de strangere (F) depinde de urmatorii factori: diametrul piesei (d) ce trebuie manipulata, directia de actionare a

griperului, caracteristica suprafetei piesei manipulate, coeficientul de frecare (Fig.5.49).

a)

b)

c)

d)

44

Fig.5.49 Forta de strangere a griperului F in functie de diametrul d de prindere si de directia de actionare a griperului: actionare in jos:

a) piesa impinsa; b) piesa trasa; actionare in sus; c) piesa trasa; d) piesa impinsa.

In Fig.5.50 se arata variatia fortei F de strangere in functie de diametrul piesei d si marimea griperului.

Fig.5.50 Variatia fortei de strangere F in functie de diametrul de strangere d si materialul burdufului.( 1-5 marimea constructiva a

burdufului).

5.7 Separatoare

Separatoarele sunt mecanisme care se monteaza pe traseul cailor de transport cu piese pentru a se efectua alimentarea

piesa cu piesa a masinii unelte sau a masinii de ambalat (Fig.5.51).

a)

b)

1 – corp; 2 – capac; 3 – plunjer; 4 – mecanism de blocare; 5 – tija piston. c)

Fig.5.51 Separator: a) simbolizare; b) vedere; c) sectiune.

45

Exista doua tipuri de separatoare dintre care unul este mai avantajos (Fig.5.52).

a)

b)

Fig.5.52 Separatoare: a) necesita doua mecanisme de actionare, 2 valve, 4 senzori de proximitate; b) necesita un mecanism de

actionare, 1 valva, 2 senzori de proximitate.

Varianta din Fig.5.52b, poseda un mecanism intergrat de blocare intre cei doi plunjeri care asigura ca un piston sa nu poata fi

retras pana ce celalalt piston nu a atins pozitia de capat de cursa. Principiul de functionare al separatorului se prezinta in Fig.5.53.

Plunjerul A este retras. Mecanismul de blocare fixeaza plunjerul B.

Plunjerul A avanseaza.

Plunjerul B nu se poate retrage pana cand plunjerul A ajunge la capat de cursa.

Plunjerul B avanseaza.

Plunjerul A nu se poate retrage din mecanismul de blocare pana cand plunjerul B a ajuns la capat de cursa.

Fig.5.53 Principiul de functionare al separatorului. 5.8 Supape

Supapele sunt elemente pneumatice care au functii de procesare a semnalelor, siguranta a instalatiei, reglare si control a

parametrilor agentului de lucru din circuitele pneumatice. Supapele de selectare sunt supape care selecteaza fie calea de

46

transmitere a unui semnal pneumatic in functie de anumiti parametri ai respectivului semnal (presiune, sens de curgere, etc.), fie un

anume semnal, cand la intrarea in supapa exista mai multe semnale.

5.8.1 Supape de sens

Se utilizeaza doua tipuri de supape de sens: supapa de sens normala si supapa de sens deblocabila.

Supapa de sens normala permite curgerea fluidului doar intr-un singur sens. In corpul 1 se afla elementul mobil 3 care in

repaus se sprijina pe inelul de etansare 2 sub efectul fortei arcului 4. In momentul in apare o presiune de la orificiul A spre orificiul

B, forta fluidului impinge elementul mobil 3, arcul se comprima si se permite trecerea aerului comprimat de lucru catre orificiul B.

La curgerea inversa, de la B la A, forta de presiune si forta arcului se opun deschiderii supapei si curgerea fluidului este

blocata (Fig.5.54).

Fig.5.54 Supapa de sens. 1 – corp; 2 – inel O; 3 – scaun (element mobil); 4 – arc; 5 – racord; 6 – inel O.

Se foloseste unde este necesara impiedicarea curgerii inverse a fluidului intr-un circuit (de ex. pe conducta de umplere a

vaselor de stocare a aerului comprimat – vase tampon).

5.8.2 Supapa de sens deblocabila

Este alcatuita din doua parti: in partea de jos se afla supapa de sens propriu-zisa si deasupra ei plunjerul de comanda

pneumatica a deblocarii (Fig.5.55). Similar cu supapa normala, curgerea de la 2 catre 1 este oprita, iar curgerea inversa de la 1 la 2

este permisa.

A B

47

a)

b)

c)

Fig.5.55 Supapa de sens deblocabila: a) simbolizare; b) sectiune; c) exemplu de aplicare.

Daca aplicam un semnal de comanda la orificiul 21, plunjerul va apasa si va deschide supapa de sens permitand curgerea

fluidului de la 2 catre 1.

Se utilizeaza la etajul de forta pentru comanda cilindrilor, dar si la etajul de comanda pentru indeplinirea unor functii logice.

5.8.3 Supapa de selectare sau element logic SAU

Structura de baza este un corp cu trei orificii, doua de intrare (X si Y) si unul de iesire (A). O bila sau alt element mobil se

misca liber in interiorul corpului (Fig.5.56). Cand presiunea este aplicata la un orificiu de intrare (X sau Y), elemental mobil este

impins si blocheaza celalalt orificiu de intrare. Aceast lucru impiedica trecerea fluidului de la intrarea X spre Y sau invers, dar

permite trecerea prin orificiul de iesire A.

plunjer

garnitura

48

a).

b)

Fig.5.56 Supapa de selectare – element logic SAU: a) simbolizare; b) sectiune: X, Y – intrari; A – iesire

Daca orificiile de intrare sunt alimentate la aceeasi presiune P, atunci la orificiul de iesire va curge fluid la presiunea P,

orificiile de intrare fiind X sau Y pe rand, sau ambele simultan.

Daca orificiile de intrare sunt alimentate la presiuni diferite, la iesire vom avea presiunea cea mai mare.

Se utilizeaza in special in etajul de comanda/procesare. Functionarea poate fi descrisa si prin tabelul de adevar urmator:

X Y A

0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1

5.8.4 Supape de selectare cu doua presiuni sau element logic SI

Daca orificiul de intrare X sau Y este alimentat, sub efectul fortei de presiune sertarul blocheaza accesul din orificiul respectiv

la orificiul de iesire A (Fig.5.57). Daca ambele orificii sunt alimentate la aceeasi presiune, orificiul de iesire A va fi alimentat de la

orificiul X sau Y sau X si Y (pozitia sertarului este indiferenta).

Daca ambele orificii de intrare X si Y vor fi alimentate, dar la presiuni diferite, orificiul A va fi alimentat la presiunea cea

mai mica. Daca semnalele la X siY ajung la intervale de timp diferite, atunci semnalul care ajunge ultimul va trece la A.

element mobil

49

a)

A

X Y b)

Fig.5.57 Supapa de selectare – element logic SI: a) simbolizare; b) sectiune: X, Y – intrari; A – iesire

Tabelul de adevar al acestui supape arata astfel:

X Y A

0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1

Un exemplu de aplicatie este comanda unei prese unde din ratiuni de securitate a operatorului acesta trebuie sa aiba

ocupate ambele maini (trebuie actionate simultan ambele intrari).

5.8.5 Supapa de evacuare rapida

Supapa se utilizeaza pentru a mari viteza de golire a unei incinte aflata sub presiune, prin scurtarea traseului parcurs de aer din

incinta respectiva pana la atmosfera. Din acest motiv, pentru o eficacitate maxima, supapa de evacuare rapida se monteaza cat mai

aproape de incinta ce va fi golita.

a)

b)

R

P c)

sertar

A

1

2

3

4

50

Fig.5.58 Supapa de evacuare rapida: a) simbolizare; b) vedere: c) sectiune: P – alimentare; A – iesire; R - evacuare. 1 – amortizor de

zgomot; 2 – scaunul supapei; 3 – element de etansare mobil; 4 – corp.

Daca aerul patrunde prin orificiul P al supapei, impinge si lipeste de scaunul 2 elementul de etansare 3. In acest fel

orificiul R este izolat fata de P si A (Fig.5.59). Deformand “borul” elementului de etansare aerul isi face loc catre racordul A si

alimenteaza elementul de executie.

Daca nu avem alimentare la orificiul P, aerul din camera cilindrului sub efectul presiunii si al resortului cilindrului

determina deplasarea elementului de etansare mobil in sens opus obturand racordul P. Aerul din cilindru este evacuat rapid in

atmosfera prin amortizorul de zgomot 1. Se monteaza direct pe portul cilindrului pentru cresterea eficientei lui.

Se utilizeaza pentru optimizarea functionarii cilindrilor obtinandu-se cresteri ale vitezei acestora de pana la 30 % cu

efecte vizibile asupra productivitatii instalatiilor actionate pneumatic.

5.8.5 Supape de debit (drosele)

Supapele de debit sunt elemente care permit reglarea vitezei motoarelor rotative sau a cilindrilor prin reglarea debitului de aer

cu care sunt alimentate. Functionarea droselelor se bazeaza pe variatia sectiunii de curgere a fluidului, variatie ce duce si la

modificarea debitului vehiculat prin drosel.

Reglarea vitezei pistonului cilindrului pneumatic se poate face atat la cursa de avans cat si pe cea de retragere a pistonului cu

ajutorul unui surub de reglare.

Droselele sunt reglabile si se intalnesc in doua variante:

- drosele simple, ce regleaza debitul de fluid indiferent de sensul de curgere al acestuia (Fig.5.59c);

- drosele de cale, care au montata in paralel o supapa de sens; aceasta structura permite reglarea debitului pentru un singur

sens de curgere (Fig.5.59).

a)

b)

c)

Fig.5.59 Simbolizarea supapelor de debit: a) reglarea vitezei la evacuare; b) reglarea vitezei la alimentare; c) reglarea vitezei in

ambele sensuri .1 – alimentare; 2 – evacuare.

51

a)

b)

Fig.5.60 Drosel de cale: a) sectiune: 1 – surub de reglaj; 2 – corp; 3 – garnitura; b) vedere.

Reglarea debitului de aer se face daca sensul de deplasare a fluidului este de la orificiul A la orificiul B. In acest caz

garnitura 3 inchide canalul si aerul este fortat sa treaca prin sectiunea reglata de surubul de obturare 1. In sens invers (de la B la

A), debitul nu este reglat deoarece garnitura 3 se deformeaza si permite aerului comprimat sa circule liber.

Droselele simple pot regla viteza in ambele sensuri de curgere a fluidului (Fig.5.61).

.

a)

b)

c)

Fig.5.61 Drosel simplu cu amortizor de zgomot: a) simbolizare; b) vedere; c) sectiune; 1 – inel O; 2 – surub de reglaj; 3 –

amortizor de zgomot; 4 – corp.

In Fig.5.62 se arata diferite exemple de utilizare a droselelor de cale si simple.

A B

52

Cilindru cu dubla actiune Cilindru cu simpla actiune

Cu reglarea vitezei prin

evacuare – la alimentare

este nereglat.

Cu reglarea vitezei in

ambele sensuri -

alimentare identica in

ambele sensuri.

Cu reglarea vitezei in

ambele sensuri – regalare

la evacuare si alimentare

cu viteze diferite.

Cu reglare cu drosel simplu

– reglare in ambele sensuri

pentru cilindri mici.

Fig.5.62 Exemple de montare a droselelor.

5.8.6 Amortizoare de zgomot

Sunt folosite pentru a reduce zgomotul la orificiile de evacuare ale elementelor de actionare (Fig.5.63). Amortizarea se

obtine prin reducerea vitezei aerului comprimat la evacuare fara sa afecteze viteza de deplasare a tijei pistonului.

a)

b)

Fig.5.63 Amortizoare de zgomot: a) simbolizare; b) forme constructive.

5.8.7 Temporizatoare

Sunt elemente a caror functie este realizarea unei temporizari in cadrul ciclului de functionare al unei instalatii.

Temporizarea se poate face in mai multe moduri.

1 – Temporizare intre momentul t0 al initierii comenzii pana in momentul t1 al executiei acestei comenzi.

53

In Fig.5.64 este prezentat un astfel de temporizator compus dintr-un drosel de cale 1, rezervor 2 si un distribuitor 3/2

monostabil 3, (NI sau ND).

a)

b)

Fig.5.64 Temporizatoare: a) schema; b) sectiune.

In momentul cand avem alimentare pe 1 si racordul 12 este alimentat, prin drosel incepe umplerea lenta a rezervorului (avem

reglare la alimentare).

Cand in rezervor este atinsa presiunea minima necesara comutarii distribuitorui 3, la momentul t1, acesta comuta si

conecteaza orificiul 1 la 2 (Fig.5.64b), dupa ce orificiul 2 a fost izolat de 3, generand o comanda in instalatie.

In momentul in care dispare semnalul de comanda din racordul 12, (la t2), rezervorul se goleste rapid prin supapa de sens si

distribuitorul comuta rapid in pozitia initiala.

2 – Temporizare intre momentul t1 cand comanda a fost anulata si momentul t2 cand temporizatorul genereaza in sistem

semnalul de anulare a comenzii, deci de incetare a executiei acestei comenzi.

Diferenta dintre cele doua temporizatoare consta in modul de conectare a supapei de sens (este cu reglare pe evacuare).

3 – Temporizare atat de la momentul t0 al initierii comenzii pana la momentul t1 al executiei ei, cat si temporizarea de la

momentul t2 al incetarii comenzii pana la momentul t3 cand se produce efectul incetarii comenzii, (se conecteaza in serie doua

drosele de cale, cu supapele in opozitie).

1 2 3

54

5.9 Exemple de aplicatii ale griperelor in automatizarea proceselor tehnologice

5.9.1 Instalatie de debavurat

In Fig.5.65 este aratata o instalatie de debavurat a pieselor matritate sau turnate. Piesele 5 sosesc in zona de lucru pe o

banda transportoare 7, de unde sunt preluate de un brat pe care se afla un griper 4. Bratul 4 se afla montat pe o unitate rotativa,

care la randul ei are o miscare pe verticala actionata de unitatea de ridicare 11. Este prevazut cu o contragreutate pentru a nu uza in

exces ghidajele suportului de prindere. Cursele de capat sunt echipate cu amortizoare tampon pentru eliminarea socurilor.

Piesa este pozitionata deasupra deschiderii matritei de debavurare in orificiul respectiv, iar dupa debavurare este eliminata

pe jgheabul de evacuare 6.

Aceste secvente pot fi realizate daca se utilizeaza un dispozitiv multiax cu deplasari liniare in coordonate carteziene.

Fig.5.65 Instalatie de debavurat.

1 – presa; 2 – poanson de debavurare; 3 – placa taietoare; 4 – griper; 5 – piesa debavurata; 6 – jgheab de evacuare; 7 – banda

transportoare; 8 - opritor; 9 – contragtreutate; 10 – unitate rotativa; 11 – ghidaje de radicare; 12 - suport de montare.

5.9.2 Automatizarea operatiei de gaurire, largire si şamfrenare

Gaurirea urmata de largire si şamfrenare a pieselor mici sunt operatii des intalnite in productia de serie mijlocie sau in

loturi mari. De aceea este recomandabil sa fie automatizate aceste operatii. In Fig.5.66 se arata un exemplu de instalatie ce executa

aceste operatii automat. Un mandrin actionat pneumatic 5, ce este indexat in jurul axei sale orizontale de o masa rotativa, are 4 posturi

de incarcare a pieselor. Instalatia are doua posturi de lucru (gaurie si largire + samfrenare) ce prelucreaza simultan piesa.

Daca se utilizeaza o masina de gaurit verticala este necesara o operatie suplimentara la incarcarea cu piese. Se utilizeaza

amortizoare la capat de cursa de lucru.

Secvente functionale

55

Fig.5.66 Unitate speciala de gaurit.

1 – modul liniar; 2 – cilindru pneumatic fara tija; 3 – unitate verticala; 4 – griper; 5 – masa pneumatica indexabila; 6 – alimentarea cu

piese; 7 – jgheab pentru piese prelucrate; 8 – unitate de gaurire; 9 – unitate de avans liniar; 10 – mandrin pneumatic; 11 – largire +

şamfrenare.

5.9.3 Dispozitive de apucare (gripere)

Griperele actionate pneumatic sunt simple si foarte des utilizate in industrie. Sunt produse in serii de baza care pot fi dotate

cu adaptori pentru fiecare caz in parte. In Fig.5.67a este o solutie de prindere a pieselor de tip tuburi, ce asigura o protectie buna

impotriva fortelor de torsiune in timpul manipularii si elimina posibilitatea orientarii gresite la prindere in griper.

In Fig.5.67b se arata o solutie de prindere a pieselor in trepte cu gripere cu falci in forma de V.

Fig.5.67 Gripere cu falci paralele: a) pentru piese lungi; b) pentru piese in trepte.

1 – griper paralel; 2 – bac special de prindere; 3 – bac in forma de V; 4 – bara de retinere; 5 – piesa; 6 – suport de bacuri; 7 – arbore in

trepte.

56

5.9.4 Tambur de comanda pentru indexarea deplasarii

Pentru a aseza piesele intr-o caseta pe doua randuri se poate folosi solutia prezentata in Fig.5.68. Costul sistemului se reduce

daca pozitionarea pe o axa este comandata de un tambur cu stifturi. Aceste stifturi sunt montate la distanta egala cu distanta

dintre randuri unde vor fi plasate piesele in caseta. Pe masura ce tamburul se roteste inainte si inapoi, caseta poate avansa cu un

rand pe care sunt asezate piesele. A treia pozitie a tamburului, cea centrala, este necesara pentru a permite trecerea casetei fara oprire.

Daca piesele nu trebuie asezate in randuri, ci numai individual, este necesara o axa de pozitionare 11 pentru unitatea de

manipulare. Este posibil sa se utilizeze in locul tamburului un sistem de cilindrii de stop.

Fig.5.68 Tambur de comanda pentru indexarea deplasarii.

1 – piesa; 2 – caseta; 3 – ureche de stop; 4 – banda transportoare; 5 – brat de actionare; 6 – tambur de comanda; 7 – cilindru cu 3

pozitii; 8 – talpa; 9 – unitate de ridicare; 10 – griper; 11 – axa de pozitionare; 12 – stifturi.

5.9.5 Instalatie automata de montaj

In Fig.5.69 este prezentat un exemplu de instalatie de montare a unor dornuri (stifturi) in alezaje realizate anterior la alta

masina. Piesa 11 pe care se va monta dornul sau stiftul se deplaseaza pe o banda de transfer 6 in mod intermitent oprindu-se in

dreptul unitatii liniare 7 prevazuta cu griperul 10 si minisania verticala 9. Stifturile sosesc montate pe un suport magazin 2 si sunt

luate unul cate unul mai intai pe randuri dupa care lantul conveior 13 avanseaza suportul magazin pana aduce randul urmator in

pozitia in care poate fi preluat de griperul 10. Miscarea de avans a magazinului 2 pentru a aduce un nou set de dornuri pentru montaj

se face de catre unitatea rotativa 4 si rotii libere 5. Toate miscarile sunt secventionale si opririle in pozitiile indexate se fac cu stopere

pentru precizia indexarii repetitive.

57

Fig.5.69 Instalatie de montaj a stifturilor.

1 – stift pentru montare; 2 – magazin; 3 – placuta de deplasare; 4 – actionare semirotativa; 5 – roata libera; 6 – sistem de

transfer; 7 – unitate liniara cu pozitionare intermediara; 8 – suport; 9 – minisanie verticala; 10 – griper; 11 – piesa unde se monteaza

stiftul; 12 – iesirea magazinelor golite; 13 – lant.

Capitolul 6

Automatizarea alimentarii cu semifabricate a masinilor unelte

6.1 Introducere

Automatizarea alimentarii cu semifabricate a masinilor unelte este o cerinta procesului de fabricatie mai ales in cazul

pieselor de marime mica, ale caror caracteristici sunt cuprinse intre valorile: lungime 200 mm, diametrul 50 mm si greutate 0,5 kg.

Gradul de automatizare este raportul dintre totalitatea functiilor automatizate si suma tuturor functiilor sistemului.

Flexibilitatea este abilitatea sistemului de productie de a se adapta prin toate subsistemele sale la schimbarile cerute de

productie atat prin autoadaptare cat si prin adaptare exterioara (interventie manuala). Gradul inalt de automatizare si flexibilitatea

sunt extreme opuse.

Scopul este sa existe automatizare cu un grad acceptabil de flexibilitate.

Secvente functionale

58

Fig.6.1 Tendinte ce au influenta asupra productiei.

Acest lucru este uneori difícil de realizat datorita schimbarilor ce au loc in sistemele de productie prin intermediul tendintelor

legate de diferiti factori ce influenteaza fabricarea unui produs (Fig.6.1).

Functiile secventelor din procesul de orientare si de manipulare sunt aratate in Fig.6.2

Fig.6.2 Functiile proceselor de manipulare a pieselor.

Numar de variante

Complexitatea produsului

Ciclul de viata al produsului

Timpul de livrare

59

1 – Manipulare (simbol de baza); 2 – Stocare ordonata (magazin); 3 – Stocare intamplatoare (buncar); 4 – Stocare semiordonata

(stivuire); 5 – Ramificatie; 6 – Combinare; 7 – Fixare; 8 – Desfacere; 9 – Prindere (fara forta); 10 – Rotire; 11 – Pivotare, pendulare;

12 – Distribuire (pentru n piese); 13 – Pozitionare; 14 – Alunecare; 15 – Sortare; 16 – Transportare, expediere; 17 – Ghidare

(mentinand orientarea piesei); 18 – Testare; 19 – Proces de productie (simbol de baza); 20 – Schimbarea formei (aschiere, ambutisare,

etc.); 21 – Tratament termic (acoperiri, modificare a proprietatilor materialului piesei); 22 – Asamblare; 23 – Schimbarea formei

(creare de forme); 24 – Control (simbol de baza).

6.2 Sisteme flexibile de orientare si alimentare

Piesele de diferite forme se pot orienta usor in alimentatoare vibratoare. Pe masura ce piesele se deplaseaza pe un tambur

spiral, vin in contact cu dispozitive de orientare (sicane), care creaza o orientare uniforma, in general in mai multe faze (Fig.6.3).

Fig.

6.3 Principiul

de orientare a

pieselor intr-

un

alimentator

vibrator cu

cupa: 1 –

piesa; 2 –

tambur spiral

vibrator; 3 –

directia dorita

de ridicare sau rotire; 4 – dispozitiv de orientare (sicane).

Viteza de deplasare a pieselor pe tamburul spiral din interiorul tamburului vibrator este redata prin cateva exemple:

• Arc de presiune a cilindrului 0,5x5x16,5 – 20 piese/min;

• Saiba de bujie, diametrul de 16,9 mm – 38 piese/min;

• Taler de bujie, diametru 14 mm – 39 piese/min;

• Placute ceramice – 50 piese/min;

6.3 Dispozitive de alimentare tip buncar

In alimentatoarele de tip buncar piesele sunt asezate in vrac si apoi sunt orientate in sir la iesirea din dispozitiv.

Principiile care stau la baza ordonarii pieselor din gramada (vrac) sunt:

• apucarea pieselor cu sisteme cu cupe, segmenti pivotanti, plunjere;

• alunecarea pe marginea cuvei care asigura orientarea lor;

60

• caderea pieselor in orificii si trecerea lor prin canale de forma;

• folosirea vibratiilor in alinierea pieselor;

• exploatarea fortelor de gravitatie;

• extragerea pieselor cu ajutorul fortelor electromagnetice;

In functie de tipul de deplasare a piesei pe tamburul spiral se disting doua miscari: micro-proiectie si frictiune.

In cazul micro-proiectarii (saltului), piesa se ridica de pe jgheab pentru o scurta perioada, zboara in aer libera si coboara

din nou pe jgheab (Fig.6.4). Faza de impact poate crea unele probleme: pozitia piesei nu este bine definita, la piese casante poate

produce ruperi, si zgomotul este auzit. Miscarea de avans a piesei este formata din salturi mici, care lasa impresia unei avansari

continue datorita frecventei miscarii.

In cazul deplasarii prin frecare piesa nu paraseste jgheabul, ci aluneca pe el (Fig.6.5). Astfel se elimina problema

necontrolarii miscarii piesei, se reduce nivelul de zgomot, dar se reduce viteza de deplasare. Acest tip de deplasare se face prin

intermediul unor mase oscilatorii cuplate printr-un cadru de arc de cauciuc si actionat de electromagneti la o frecventa apropiata

de cea a rezonantei naturale. Forta de acceleratie ce actioneaza asupra piesei la avansul prin frecare este mai mica de 1 G (1G =

9,81 m/s2), (in cazul micro-proiectarii forta de acceleratie poate varia intre 9-16 G).

Comportamentul deplasarii pieselor depinde de caracteristica vibratiei tamburului, care este guvernata de urmatorii

parametri:

• relatia dintre masa piesei si contragreutate;

• relatia dintre masa piesei si masa intregului sistem;

• relatia dintre frecventa de operare si rezonanta naturala;

• amplitudinea fortei de excitatie;

Lungimea saltului

61

Fig. 6.4 Principuil deplasarii prin micro-proiectare: a) sistem vibrator; b) conditiile de miscare; 1 – piesa; 2 – ghidaj; 3 – fixarea

arcului; 4 – arc; 5 – magnet; 6 – miscarea piesei; 7 – miscarea jgheabului; F – timpul de zbor; K – lungimea de contact a piesei cu

jgheabul; t –timpul.

Fig.6.5 Schema constructiva a unui alimentator vibrator spiral.

a) Principiul alimentarii prin micro-proiectare; b) Principiul alimentarii prin frecare. 1 – tambur; 2 – baza buncarului; 3 – legatura

cu arcuri foi; 4 – electromagnet; 5 – suport; 6 – arc foaie; 7 – baza de montare; 8 – placa de baza; 9 – picior; 10 – iesire; 11 – baza

decuplata; 12 – masa intremediara; 13 – contragreutate; 14 – arcuri pentru miscarea verticala; 15 – arcuri pentru miscarea orizontala;

16 – amortizoare de cauciuc.

Modificand tensiunea de alimentare este posibil sa se controleze amplitudinea si frecventa curentului si astfel forta de

deplasare si viteza pieselor in sistemul de alimentare.

Alimentatoarele vibratoare pot fi utilizate pentru aproape toate tipurile de piese mici, care nu se lipesc, si nu se blocheaza

intre ele (Fig.6.6). Temperatura pieselor poate varia intre 500 C si -9000 C. Viteza de deplasare este in general de 7,5 m/min, dar pot

fi atinse si valori de 100 m/min. Greutatea pieselor poate atinge pana la 5 kg (la prese de forjat).

62

Fig.6.6 Exemple de alimentatoare tip buncar si dispozitive de orientare: 1 – tip tambur; 2 – orientare cu role paralele; 3 – vibrator cu

cupe; 4 – vibtrator cu cuva; 5 – vibrator magnetic; 6 – vibrator cu segmente; 7 – vibrator cu teava; 8 – vibrator tip saltea; 9 – conveior

centrifugal; 10 – tambur cu treceri de forma; 11- alimentator tip roata cu cupe; 12 – alimentator in trepte; 13 – alimentator cu carlige;

14 – banda orizontala de alimentare; 15 – conveior inclinat; 16 – alimentator tip disc; 17 – alimentator cu carlige; 18 – alimentator tip

disc conic.

6.3.1 Alimentatoare vibratoare

In Fig.6.7 sunt aratate o selectie de aceste tipuri de alimentatoare. Sectiunea jgheabului de alimentare poate fi patrata sau

rotunda.

63

Fig.6.7 1- Alimentator spiral cu tambur in trepte; 2 – alimentator vertical cu spire exterioare; 3 – tub vibrator; 4 – turn vibrator; 5 –

vibrator liniar; 6 - alimentator spiral cu multi-iesiri.

Vibratoarele de tip turn sunt utilizate la operatii de asamblare ce asigura o alimentare paralela cu piese. Vibratoarele cu

jgheab liniar si spiral cu multiple iesiri reprezinta o modificare a principiului de baza.

Suprafata interna (si mai rar externa) a tamburului (buncarului) este echipata cu căi spirale pe care se deplaseaza piesele

(Fig.6.8). Tamburul cilindric este mai usor de executat, dar piesele ce sunt separate cad de la intreaga inaltime a tamburului, fapt

remediat de tamburul conic unde piesele cad numai pe treapta imediat urmatoare.

La tamburul conic piesele nu se mai blocheaza de spirala imediat superioara. Marimea incrementului “a”, a diametrului

spiralei este mai mica decat latimea ei. In cazul tamburului in trepte, marimea incrementului “a’ este egala cu latimea spiralei.

Fig.6.8 Tambur de alimentare: 1 – cilindric; 2 – conic sub forma de palnie; 3 – in trepte; 4 – cu spirala pe exterior.

In Fig.6.9 sunt aratate cateva elemente constructive ale spiralei din interiorul tamburului si forme ale tamburului.

Tamburul de alimentare poate fi construit din tabla de otel, alama, aluminiu sau fibra de sticla. Marimea pasului

spiralei “h” poate fi de 10, 15, 20, 25, 30 si 40 mm. Diametrul “D” are valori cuprinse intre 100 si 630 mm (sau aprox. de 8 pana la

12 ori lungimea piesei de transportat). Pentru a impiedica caderea pieselor in interiorul tamburului in timpul deplasarii spirala trebuie

sa fie cu o inclinatie (α) de pana la 100 spre peretele tamburului.

64

a) b)

Fig.6.9 a) Caracteristici constructive ale spiralei tamburului: a – latimea spiralei; h - pasul spiralei.; b) forme ale taburului de

alimentare.

Fig.6.10 Pasul spiralei “H”.

Pentru a nu se obstructiona piesele situate

pe trepte diferite se prevede un joc de aprox. 10 la

20 % din inaltimea H (Fig.6.10).

Pentru a reduce coeficientul de frecare dintre piese si suprafata spirala a tamburului, se acopera suprafata acestuia cu

cauciuc, poliuretan, sau cu o captuseala de perii (Fig.6.11), ce reduce si zgomotul produs la inaintarea pieselor.

Fig.6.11 Captuseala de perii la transportul pieselor pe spirala tamburului. S – directia de vibratie.

Directia normala de vibratie este orizontala, generand deplasarea pieselor prin micro-proiectii. Vibratia verticala

genereaza o miscare de inaintare mai lenta ce este data de montajul inclinat al fibrelor (pana la 100). Montajul cu perii se utilizeaza

si la orientarea pieselor in doua directii (Fig.6.12).

Joc Joc

65

Fig.6.12 Dispozitiv de orientare si alimentare plan: a) module pentru crearea sistemelor de transport; b) vedere plana a

sistemului de alimentare. 1 – piesa; 2 – captuseala cu perii; 3 – ghidaj lateral; 4 - piesa in pozitie de alimentare.

6.3.2 Alimentatoare centrifugale

Un dispozitiv de alimentare centrifugal este un buncar cu un disc turnant plat sau conic ce antreneaza piesele prin

miscarea sa de rotatie. Forta centrifuga separa piesele din gramada si le trimite spre marginea tamburului, unde se afla inelul de

livrare a pieselor. Separarea pieselor se face cu dispozitive de orientare, iar cele incorect aliniate se reintorc in buncar.

Forta centrifuga Fz trebuie sa fie mai mare decat forta de frecare FR (Fig.6.13).

Fig.6.13 Alimentatoare centrifugale: a) schema; b) fortele ce actioneaza asupra piesei.1 – reglarea alimentatorului; 2 – piesa

pe canalul de iesire; 3 – inelul de livrare rotativ cu ghidaje pe tambur; 4 – disc rotitor cu inclinatie de 100.

66

Diametrul tamburului poate fi cuprins intre 400 si 1200 mm, iar viteza de avans a pieselor este de 25-60 m/min, ceea ce

asigura o livrare de 60-300 piese/min. Piesele transportate cu aceste alimentatoare sunt de tipul suruburi, inele, dopuri filetate,

bolturi, cutii, capace, dulii, racorduri.

Se utilizeaaza mult in industria farmaceutica, cosmetica si aplicatii de ambalare, necesitand un spatiu mai mare decat in

cazul alimentatoarelor vibratoare.

6.3.3 Alimentatoare in trepte

In cazul alimentatoarelor in trepte, piesele de dimensiuni mici sunt dirijate in sus prin cateva etape prin miscarea

intermitenta a unor placi mobile asezate in secvente ascendente formand trepte pe care stau piesele (Fig.6.14). Grosimea treptelor

(egala cu grosime placilor, ex.10 sau 20 mm) este potrivita dimensiunii pieselor. Mecanismul plat este usor inclinat. Piesele extrase

din buncar de cea mai joasa treapta au o anumita pre-orientare si la iesirea din alimentator necesita o orientare ulterioara

convenabila prelucrarii.

Fig.6.14 Alimentatoare in trepte: a) cu pendul tip segment ce impinge piesele in vecinatatea placilor mobile; b) cu mecanism

cu placi de ridicare.

1 – treapta de ridicare; 2 – iesirea si zona de orientare; 3 – jgheab; 4 – pendul tip segment; 5- treapta fixa; 6 – mecanism de

ridicare a pieselor.

Alimentatoarele in trepte au nivel de zgomot sub 78 dB(A). Un avantaj al acestui tip de alimentator este inaltimea mica

unde se afla buncarul nefiind necesare alte sisteme suplimentare de ridicare a pieselor pentru umplerea buncarului.

67

6.3.4 Alimentatoare cu segment

Alimentatoarele cu segment sunt utilizate pentru piese mici mai ales in industria fabricarii lampilor electrice. Ele lucreaza

fara zgomot si fara sa produca deformari ale pieselor. In Fig.6.15 este aratat principiul de lucru al alimentatoarelor cu segment.

Fig.6.15 Variante de alimentatoare cu segment. 1 – glisiera; 2 - buncar; 3 – piesa; 4 – segment cupa; 5 – iesire; 6 – exemple de

segment de tip cupa.

Segmentul de tip cupa extrage din gramada de piese cateva care se autoaliniaza pe marginea lui. Segmentul se poate

deplasa pe un arc sau in linie dreapta. In unele solutii constructive, buncarul are o miscare de ridicare si coborare, iar segmentul

ramane fix.

Orientarea pieselor este intamplatoare si de aceea este necesar un dispozitiv suplimentar de orientare intre alimentator si

masina unealta deservita. La aceste alimentatoare nu se accepta aschii, sau fragmente de piese ce pot bloca miscarea segmentului.

Se folosesc in alimentarea pieselor mici si simple ca forma, iar pentru piesele cilindrice raportul dintre lungime si

diametru trebuie sa fie de 2:1 la 5:1 sau mai mare. Frecventa de miscare a segmentului poate fi intre 25-40 curse duble/minut.

Lungimea segmentului este aleasa intre 5-8 ori lungimea piesei. Piesele transportate cu acest sistem includ bolturi, suruburi, saibe,

role, stifturi, ace, mici tuburi, nituri la o cadenta de 80-300 piese/min.

6.3.5 Alimentatoare inclínate in trepte

Alimentatoarele inclinate in trepte sunt robuste si simple constructiv. O banda transportoare inclinata cu 100 fata de

verticala are montata pe suprafata ei palete ce extrag piesele din buncar si le ridica pana la zona de evacuare (Fig.6.16). Pentru

siguranta evacuarii pieselor se pot monta ajustaje cu aer comprimat.

Pot fi umplute usor cu piese datorita pozitiei buncarului aproape de sol. Fundul buncarului are o inclinatie pentru a

asigura continua alimentare cu piese. Pentru piese tubulare se pot prevedea carlige in locul paletelor.

68

Fig.6.16 Transportor in trepte cu buncar ca dispozitiv de alimentare. 1 – piesa; 2 – buncar; 3 – nivelul de umplere; 4 – jgheab de iesire;

5 – banda transportoare; 6 - perete lateral.

Aceste alimentatoare sunt utilizate pentru piese de marime mijlocie si grele avand o cadenta de 10-15000 piese/min. Piesele

trebuie sa fie capabile sa se roteasca, sa alunece, sa fie suspendate si din materiale ca: metal, plastic, lemn. Necesita orientare

ulterioara a pieselor.

6.4 Tehnologii de orientare a pieselor

6.4.1 Principii de baza ale orientarii

Orientarea pieselor inseamna aducerea lor intr-o stare dorita in ceea ce priveste pozitia si atitudinea relativa la un sistem

de coordonate definit. In cazul alimentatoarelor de tip buncar, orientarea se reduce la realizarea unei anumite atitudini prin rotirea

pieselor in jurul uneia sau mai multor axe.

Orientarea este un proces dinamic ce implica generarea sau aplicarea unei miscari. In timpul acestui proces, piesele

situate in gramada nu trebuie sa fie impiedicate sa se miste. Este fara importanta ce forte (gravitatie, vibratie, duze de aer

comprimat, camp magnetic) sunt folosite pentru a initia miscarea. Obiectivul este sa se atinga orientarea dorita in cati mai putini

pasi si in cel mai scurt timp.

Exista trei metode ce pot fi folosite pentru a aduce piesele intr-o orientare uniforma. Acestea sunt (Fig.6.17):

• Orientare prin selectie, sau orientare pasiva. Piesele gresit orientate sunt trimise inapoi in buncar pentru a relua

procesul de orientare.

• Orientare prin corectie, sau orientare activa. Fiecare piesa incorect orientata este actionata in asa mod incat sa fie

in final orientata corect.

69

• Orientare prin divizare, sau pasiv/activa. Piesele incorect orientate sunt colectate separat si sunt orientate in

timpul procesului, fiind apoi trimise in statia de procesare alaturi de celelalte piese.

Folosirea unei energii auxiliare nu este un criteriu pentru a clasifica o metoda ca fiind “orientare activa”. La orientarea

prin “selectie”, folosirea sicanelor, a placilor de deviatie, este un mod relativ usor pentru a produce efectul dorit (Fig.6.18).

Comportarea pieselor pe masura ce se deplaseaza pe aceste margini de ghidare (borduri spirale, sicane, canturi tivite, pereti de

deviatie), variaza de la o piesa la alta. Este posibil sa se indentifice probabilitatea cu care se atinge o orientare, de exemplu la o

piesa ce cade liber pe o suprafata plana, numit si factor de orientare probabila.

Factorul de orientare probabila este raportul dintre numarul de orientari favorabile pentru un anumit scop si numarul

total de orientari (atitudini) posibile a piesei.

Fig.6.17 Metode de orientare: a) prin selectie; b) prin corectie; c) prin divizare. 1 – sicana; 2 – alimentator spiral sau liniar 3 - piesa;

70

Fig.6.18 Exemple de orientare prin selectie: a) pentru piese in forma de U; b) pentru piese de tip buton conic; c) pentru piese

cilindrice in trepte. 1 – alimentator vibrator ; 2 – zona spirala frezata; 3 – piesa; 4 – jgheab inclinat; 5 – canal de ghidare curb pentru

eliminarea pieselor incorect orientate; 6 – orificiu pentru caderea pieselor.

Factorul de orientare probabila depinde de forma si dimensiunile piesei. In Fig.6.19 sunt aratate conditiile si efectele

referitoare la o piesa de tip pahar ce este lasata sa cada liber pe o suprafata plana.

Raportul L/D

Fig.6.19 Graficul pentru determinarea orientarii probabile (S –centru de greutate, y = 0,282 L).

6.4.2 Orientarea pieselor folosind dispozitive mecanice

Dispozitivele de orientare asezate in lungul zonei de deplasare a pieselor pe spirala vibratorului sunt numite sicane.

Acestea opereaza la contactul cu piesele in miscare. Rolul lor este de a orienta piesele prin rotirea, alinierea sau rasturnarea lor,

utilizand detalii geometrice constructive ale pieselor si distanta centrului lor de greutate.

Orientare probabila

71

In general, piesele sunt incetinite pe traiectoria lor de catre dispozitivele de orientare. De exemplu, randamentul unui

conveior pentru orientarea stifturilor este approx. 0,5. Randamentul se calculeaza cu formula:

ηT = Vp/Vth (6.1)

unde: Vp este viteza transportorului atinsa in realitate (practica); Vth este viteza teoretica posibil de atins. In Fig.6.20 este

redat un exemplu de alimentare cu piese cu o cadenta de 32 piese/min, care este o valoare buna pentru acest tip de alimentator

vibrator.

Fig.6.20 Reprezentare schematica a alimentarii prin vibratie. 1 – separarea din gramada de piese; 2 – piesa.

Cele mai importante tipuri de sicane sunt: placute de deviere superioare, deviatoare de forma, crestaturi, fante, orificii de

cadere, sine profilate, spirale inclinate cu margini ridicate, spirale cu fante longitudinale, deversoare, trepte de basculare.

a) Placute superioare de deviere

Aceste placute sunt montate la o anumita inaltime fiind folosite pentru a elimina piesele care stau peste altele sau care stau

pe un capat (Fig.6.21). Inaltimea de lucru “h” este egala cu o inaltime corespunzatoare plus un spatiu (joc) necesar efectului de

salt al micro-proiectiei.

Joc

100 piese

70 piese

63 piese

32 piese

72

Fig.6.21 Placute de deviere superioare.

Aceste placute nu se utilizeaza pentru piese plane pentru ca ele se pot usor bloca. (Fig.6.22a). Daca totusi piesele se aseaza

una peste alta trebuie prevazute degajari laterale pe unde pot fi eliminate din traseu si reintoarse in buncar (Fig.6.22b).

a)

b)

Fig.6.22 a) Piese plate blocate de placuta de deviere; b) traseu de intoarcere in buncar pentru piesele incorect orientate. 1 – tambur

spiral; 2 – piesa; 3 – spatiu de intoarcere; 4 – spirala inclinata; 5 – jgheab.

b) Deviatoare de forma

Piesele incorect orientate sunt eliminate de acest tip de deviatoare (Fig.6.23). Pot fi ajustabile dupa forma pieselor.

Fig.6.23 Deviatoare de forma.

73

c) Crestaturi

Crestaturile au rolul de a separa piesele care stau unele peste altele sau sunt incorect orientate. Se produce astfel un singur sir de

piese. In Fig.6.24 multiple crestaturi (4) pot separa capace care sosesc in pozitii incorecte. Cele incorect orientate devin instabile si

cad inapoi in buncar.

Fig.6.24 Orientare bazata pe bascularea piesei in dreptul unei crestaturi. 1 – spirala; 2 – piesa corect orientata; 3 – piesa incorect

orientata; 4 – crestaturi multiple.

Crestaturile pot fi combinate cu sine de ghidare (Fig.6.25).

Fig.6.25 Combinatii intre crestaturi si sine superioare.a) orientarea unei piese de tip consola; b) orientarea unei piese cilindrice in

trepte. 1 – sina de retinere; 2 – spira inclinata cu crestatura; 3- piesa; 4 – sina suport superioara. Conditia este a > b.

d) Orificii de cadere

Orificiile asigura o operatie de orientare (Fig.6.26). Piesele pot trece de orificii numai daca sunt bine orientate.

74

Fig.6.26 Exemple de orificii de cadere: a) orificii pentru piese in forma de V sau triughiulare; b) orificii pentru piese rotunde cu

degajari interioare; c) orificii pentru piese rotunde cu proeminente exterioare.

Cea mai buna configuratie a orificiilor se determina prin incercari practice, cand se poate decide daca marginile pot fi

ascutite sau rotunjite (Fig.6.27).

Fig.6.27 Orificii de cadere cu marginile rotunjite. 1 – piesa; 2 – jgheab spiral; 3 - canal de evacuare; 4 – orificiu de cadere.

Este avantajos sa se prevada un plafon deasupra orificiului cu un mic joc pentru a permite trecerea piesei (Fig.6.28). Acesta

previne caderea prematura a pieselor si blocarea lor intr-o pozitie inclinata.

75

Fig.6.28 Orificiu cu acoperitoare. 1 – acoperitoare; 2 – piesa; 3 – tub de evacuare; 4 – portiune inclinata; 5 – spirala.

Orificiile pot fi acoperite cu o clapeta actionata de un arc. Clapeta se deschide numai in cazul cand piesa este incorect

orientata datorita faptului ca centrul lor de greutate este deplasat (Fig.6.29).

Piesele gresit orientate sunt returnate pe spirala de mai jos si sunt introduse in circuitul de orientare din nou. Aceste

sicane mobile reduc considerabil viteza fluxului de alimenatre cu piese, fiind inlocuite unde este posibil cu mijloace optice.

Fig.6.29 Orientare folosind placute rabatabile.1 – piesa; 2 – vibrator spiral; 3 – placuta rabatabila; 4 – arc de torsiune.

Pe partea laterala a tamburului pot fi executate orificii profilate pe unde sunt separate piesele incorect orientate. Pentru

acest scop piesele trebuie aduse in pozitie verticala (Fig.6.30). Unghiul α de inclinare al peretelui este de aprox. 700. Multiple orificii

de cadere pot fi aranjate in serie, fiecare cu un contur portivit orientarii piesei.

76

Fig.6.30 Orientare cu orificii profilate pe marginea jgheabului de alimentare. 1 – placa deflectoare superioara; 2 – piesa ejectata; 3 -

orificii profilate; 4 – jgheab de colectare; 5 – piesa; 6 – miscare oscilatorie; 7 – piesa orientata corect;8 - jgheab de returnare a pieselor

gresit orientate.

e) Sine (ghidaje) profilate

Sinele profilate cu un contur exterior adecvat formei pieselor sunt des folosite pentru functii de separare, folosind efectul

de pozitie al centrului de greutate (Fig.6.31). Pot fi separate numai piese cu geometrie simpla. Acest tip de sicane este simplu de

executat si fiabil.

Fig.6.31 Separarea pieselor incorect orientate folosind sine cu diferite profile. a) piese rotunde cu cep; b) orientare longitudinala

pentru bucse; c) piese dreptunghiulare cu nervura longitudinala. I – orientare corecta; II - orientare incorecta; S – centru de greutate.

In Fig.6.32 este un exemplu de orientare a pieselor cu profil trapezoidal in sectiune. Piesele sunt orientate gradual prin

efectul gravitatiei si profilul sinei de ghidare are in final o forma dreptunghiulara. Aceste ghidaje costa mai mult pentru executia

lor.

77

Fig.6.32 Orientare printr-un canal de forma. 1 – vibrator spiral; 2 – piesa; 3 – canal de aliniere;

Este posibil sa se utilizeze sine profilate rasucite pentru reorientarea pieselor. Zona rasucita produce rotirea piesei cu 900

(Fig.6.33). Piesele sosesc preorientate prin alt mod.

Fig.6.33 Reorientarea pieselor folosind caneluri spirale rasucite.

Ghidajele profilate sunt folosite si la alimentatoare cu jgheaburi vibratoare liniare. In Fig.6.34 este aratat un alimentator de

acest tip folosit pentru piese de tip arcuri din sârma. Arcurile sunt la inceput admise sa cada pe sina unde stau suspendate. Apoi

sunt transferate spre depozit pe un transportor liniar. Piesele corect pozitionate (cu partea dreapta mai lunga) sunt retinute iar

celelalte sunt trimise inapoi in buncar.

Sectiunea A-A

Sectiunea B-B

78

Fig.6.34 Orientarea arcurilor din sârma pe baza lungimii bratului spirei. 1 – sina de ghidaj; 2 – sina de eliminare a pieselor incorect

orientate; 3 – piesa. I – piese corect orientate; II – piese incorect orientate.

In Fig.6.35 este un exemplu de sortare a lamelelor de elecromagnet pe baza diferentei de lungime a bratelor lamelei.

Piesele sunt separate mecanic in doua categorii in functie de diferenta de lungime a bratelor, pe stanga sau pe dreapta si sunt

dirijate in doua magazine de piese diferite. In acest caz nu se returneaza piese in buncar.

Fig.6.35 Orientarea placilor de electromagnet cu forma de U nesimetrica folosind un vibrator liniar. 1 – piesa; 2 – vibrator liniar; 3 –

sina magazinului de piese; 4 – sina de alimentare; 5 – sensul vibratiei.

f) Spirale inclinate cu margini ridicate

Zona inclinata a spiralei poate fi folosita sa produca eliminarea pieselor si trimiterea lor inapoi in buncar daca centrul lor

de greutate este localizat dincolo de marginea de basculare. Forma si inclinatia spiralei trebuie sa se potriveasca cu centrul de

greutate al piesei de transportat. Orientarea pe baza pozitiei laterale se face mai usor daca piesa are un samfren. Acest lucru este

un factor important la proiectarea pieselor compatibile cu automatizarea alimentarii.

Fig.6.36 Exemple de aplicatii a sicanelor de tip spirale inclinate cu margini ridicate. S – centru de greutate.

79

Spiralele inclinate pot fi combinate cu sine superioare pentru a forma atat ghidaj pentru piesa cat si un ejector de eliminare

a pieselor incorect orientate (Fig.6.37). Partea inclinata de descarcare a spiralei va fi prezenta numai in vecinatatea sicanei pe o

lungime de 100-200 mm.

Sectiunea A-A Sectiunea B-B Sectiunea C-C

Fig.6.37 Spirale inclinate combinate cu sine superioare.

g) spirale cu canale longitudinale

Sicana este folosita sa mentina piesele cu cap suspendate, ca de exemplu suruburile. Daca se cere ca suruburile sa fie cu

capul inainte, trebuie sa se prevada o rampa care va inclina tija surubului pe masura ce el inainteaza.

Fig.6.38 Sina cu canale longitudinale pentru piese suspendate (b1 = 2 D; b2 = 1,2 d; b3 = 0,6 (D-d); h = (l-s) 1,1; m1 = 1,5l.

h) deversoare

Pentru multe operatii de orientare, piesele trebuie sa avanseze pe un singur rand. Pentru aceasta trebuie folosit un dispozitiv

deversor. Piesele care formeaza mai multe randuri sunt eliminate in buncar (Fig.6.39).

80

Fig.6.39 Exemplu de utilizare a deversorului.

In Fig.6.40 este un exemplu de utilizare a deversorului, dar mai intai piesele sunt orientate pentru a un avea o pozitie

verticala.

Fig.6.40 Orientarea suruburilor cu cap cilindric crestat. 1 – spirala vibratorului; 2 – deversor; 3 – deflector superior; 4 – canale

longitudinale; 5 – eliminarea pieselor care se misca in paralel; 6 – eliminarea pieselor care stau in pozitie verticala.

i) trepte de basculare

Treptele de basculare sunt utilizate la orientarea si reorientarea pieselor. Astfel se permite pieselor cilindrice simetrice sa

fie orientate de la pozitia culcat la pozitia verticala pe unul din capete (Fig.6.41).

Fig.6.41 Trepte de basculare pentru piese cilindrice. 1 – piesa; 2 – margine de ghidare pentru basculare contra peretelui exterior; 3 –

vibrator spiral.

81

In Fig.6.42 este un exemplu de orientare a pieselor cu diametre diferite. Piesele gresit orientate sunt basculate de

marginea suportului 2.

Fig.6.42 Treapta de basculare cu suport. 1 – tub cu orificiu profilat la iesire; 2 – marginea suportului;

3 – piesa orientata corect.

Un principiu similar este aratat in Fig.6.43 pentru piese in forma de L.

Fig.6.43 Orientare prin trepte de basculare. 1 – forma pieselor; 2 – zona de basculare in vibratorul spiral; 3 – marginea suportului; 4 –

piesa orientate corect.

O solutie de orientare mai dificila este redata in Fig.6.44. Piesele sosesc in zona de basculare preorientate in 4 pozitii

diferite. Numai piesele cu orientarea I pot fi conectate (agatate) de marginea de basculare. Celelalte piese cu pozitiile II – IV sunt

eliminate in buncar.

Fig.6.44 Orientarea pieselor de tip parghie prin basculare. 1 – piesa; 2 – margine de basculare; 3 – suprafata de frecare; 4 magazin de

piese;

82

6.5 Orientarea pieselor folosind aerul comprimat

Un jet fin de aer poate asigura o functie de separare folositoare in timpul operatiei de orientare. Piesele cu cavitati ca de

exemplu dulia becurilor care stau pe capatul deschis pe spirala pot fi ejectate eficient cu ajutorul unui jet de aer (Fig.6.45).

Fig.6.45 Orientarea unei dulii de bec. 1 – piesa; 2 – vibrator spiral; 3 – duza de aer comprimat; p – aer comprimat.

Jetul de aer comprimat poate fi utilizat si la orientarea pieselor de tip disc cu samfren (Fig.6.46).

Fig.6.46 Orientarea pieselor cu samfren. 1 – jet de aer; 2 – piesa; 3 – vibrator spiral.

O alta metoda de a utiliza jetul de aer prin orificii profilate, pe unde pot fi ejectate numai piesele incorect orientate

(Fig.6.47).

In Fig.6.47a, sunt doua orificii profilate pentru a creste probabilitatea de a elimina piesele incorect orientate. In Fig.6.50b

este un exemplu de orientare a pieselor de tip placa circulara cu 3 picioare nituite. Piesele orientate corect prezinta o suprafata prea

mica pentru a fi ejectate.

83

Fig.6.47 a) Orientarea pieselor in forma de U. b) orientarea pieselor de tip placa. 1 – spirala; 2 – duza de aer; 3 – orificiu profilat; 4 –

piesa gresit orientata; p – aer comprimat.

In Fig.6.48 este aratata o solutie cu combinarea dintre utilizarea jetului de aer si a unui senzor. Jetul de aer este activat

numai cand senzorul inductiv sau optic de sub spirala detecteaza partea cu care piesa inainteaza. Piesele care sosesc cu crestatura

inainte pot continua drumul, deoarece un jet scurt de aer nu este capabil sa genereze forta de ejectare. Trebuie sa fie asigurat un

spatiu intre piesele ce avanseaza.

Fig.6.48 Separarea pieselor utilizand jetul de aer si prezenta unui senzor. 1 – duza de aer comprimat; 2 – piesa orientata corect; 3 –

piesa orientata incorect; 4 – senzor inductiv de proximitate.

Jetul de aer comprimat poate fi utilizat si la accelerarea pieselor pe canalul de alimentare (Fig.6.49). Daca piesele sunt

asezate pe un vibrator liniar, combinatia dintre viteza primita de la vibrator si de la jetul de aer duce la utilizarea vibratoarelor

fara inclinatie.

Cu un aranjament corespunzator al jeturilor de aer este posibil se se ejecteze piesele in exces din zona de acumulare.

84

Fig.6.49 Accelerarea pieselor cu jet de aer auxiliar. a) operatie normala; b) comportare in acumulare de piese; c) combinatie cu

conveior vibrator. 1 – aer comprimat; 2 – piesa; 3 – canal de ghidare; 4 – duza de acceleratie; 5 – combinatiei dintre alimentare cu

vibrator si jet de aer.

Un mod mai sofisticat de orientare a pieselor este cel in care se utilizeaza alimentarea hidrodinamica sau aerodinamica. In

Fig. 6.50 este aratat un buncar cu jet de ulei in care jetul de ulei sub presiune este utilizat pentru a forta piesele sa se ridice

orientandu-se singure in concordanta cu legile mecanicii fluide si se aseaza apoi in magazinul de piese de la iesire. Cu o presiune

de ulei de 69x103 N/m2, se ajunge la o cadenta de alimentare de 60 piese/min.

85

Fig.6.50 Buncar cu jet de ulei. 1 – capac; 2 – jet de ulei; 3 – buncar; 4 – nivelul de umplere cu piese; 5 – piese (din metal,

sticla, ceramica); 6 – tubul magazinului de piese; 7 – retea de alimentare cu ulei sub presiune; 8 – teava de evacuare a surplusului de

ulei; 9 – pompa; 10 – nivel de ulei.

Aceasta orientare devine mai curata daca se foloseste aer comprimat in locul uleiului, piesele ramanand uscate.

Piesele pot fi detectate si prin mijloace electronice prin masuratori folosind un camp magnetic de inalta frecventa.

Conditia este ca sa treaca cate o piesa separat prin acest camp magnetic. De exemplu, piesa poate fi divizata in 4 zone de

masurare. Sistemul este preprogramat sa detecteze care zona este asimetrica. Sistemul genereaza semnale de comutare care pot fi

folosite de exemplu la controlul fluxului de piese pe canalele de sortare. In Fig. 6.51 valorile detectate din zonele b si c sunt

verificate in comparatie cu celelalte zone pentru asimetrie.

Fig.6.51 Orientarea pieselor cu un camp magnetic de inalta frecventa. a) configuratia senzorului; b) mostra de piesa pentru

control. 1 – zona de masurare; 2 – tub de alimentare; 3 – piesa; 4 – aparatura electronica.

Piesele trebuie sa arate clar diferentele de simetrie. In cazul pieselor de forme combinate, simetria poate fi un criteriu

pentru o operatie de asamblare. Intr-un anumit grad, caracteristicile interne pot fi detectate, de exemplu in cazul pieselor care sunt

simetrice la exterior, dar cu componente diferite in interior (Fig.6.52). Orice alta metoda de detectie nu poate face acest lucru.

86

Fig.6.52 Exemple de piese la care se poate aplica orientarea sau detectia electromagnetica.

Una din cele mai folosite metode de orientare automata a pieselor mici si cu contururi interne este EMAGO (acronim de la

ElectroMAGnetic Orientation). Prin aceasta metoda piesele trec printr-un camp magnetic ce genereaza forte electromagnetice in

corpul lor utilizabile pentru orientarea lor.

Efectul de miscare se produce datorita faptului ca fortele magnetice induse au o actiune neechibrata in piese asimetrice si

rotesc piesele pana ce se ajunge la o orientare in care se echilibreaza fortele (Fig.6.53).

Fig.6.53 Orientare electromagnetica. a) schema instalatiei; b) directia campului magnetic; c) actiunea fortelor in campul magnetic; 1 –

cuva alimentatorului vibrator; 2 – piesa; 3 – canal de alimentare; 4 - pol magnetic; 5 – bobina; 6 – magnet. B – inductie magnetica; FM

– actiunea campului electromagnetic; M – moment de torsiune.

Piesele trebuie sa fie metalice dar nu obligatoriu feromagnetice – se pot folosi si la piese din alama, argint, cupru,

aluminiu (Fig.6.54).

87

Fig.6.54 Exemple de piese potrivite pentru orientarea magnetica. 1 – piesa; 2 – piese din materiale diferite; 3 – piese cu contur interior.

Pentru piese de dimensiuni cuprinse intre 10x10x2,5 mm, se poate ajunge la o cadenta de alimentare de 350-400

piese/minut la o putere efectiva de 100 W. Sistemele sunt simple si nu se uzeaza, piesele avand in general o greutate de 20-50

grame.

Ca parametri tehnici se pot aminti:

• Inductia: 0,1…1,0 T;

• Frecventa: 50…50000Hz;

• Puterea efectiva: 0,1…1,5 kW;

• Timp necesar pentru orientarea piesei: 0,1…1,2 s.

In Fig.6.55 este redat un exemplu de dispozitiv de sortare a doua tipuri de piese cu ajutorul campului magnetic. In functie

de rezultatul valorii campului magnetic cercetat al piesei este activata o duza de aer care transfera piesele pe doua canale

separate de evacuare.

Piesele sosesc preorientate de la alimentatorul vibrator.

88

Fig.6.55 Sortarea a doua tipuri de piese. 1 – electromagnet; 2 – duza de ejectare; 3 – piesa pe canalul de alimentare; 4 – jgheab de

iesire pe doua canale; 5 – rotorul conveiorului; p – aer comprimat.

Este posibil sa se identifice piesele prin “infasurarea” lor cu ultrasunete. Este o metoda folosita mai ales pentru piese mici,

si detecteaza piese prin masurarea undelor sonore reflectate. Spre deosebire de sistemele optice care detecteaza numai periferia

sau conturul piesei, masurarea cu ultrasunete permite o operatie de control tridimensional. Undele sonore ce inconjoara piesa pot

penetra in contururi interioare ca alezaje, hexagoane, etc. Acest lucru confera procedeului o capabilitate de detectie sporita. Poate

fi utilizata la toate piesele din materiale ce reflecta undele sonore ca: materiale feroase si neferoase, plastice, ceramice, sticla.

Pe masura ce piesele trec prin sistem prin dreptul unor capete de masurare sonora a caror semnale sunt utilizate sa creeze

o “harta” acustica. Sistemul “invata” de la piesele bune si compara acest model de reflectie cu toate piesele ce trec prin sistem.

6.7 Orientarea si sortarea pieselor amestecate

Fiecare operatie de asamblare implica alimentarea mai multor piese, ce necesita un numar corespunzator de dispozitive

de alimentare. Pentru a se reduce spatiul in apropierea statiilor de asamblare, se utilizeaza vibratoare in forma de turn (coloana).

Acest turn este format din mai multe alimentatore montate in etaje pe un singur sistem vibrator.

El este utilizat pentru o singura operatie de asamblare (Fig.6.56a).

Fig.6.56 Alimentarea orientata pentru cateva tipuri de piese mici. a) Piese diferite stocate separat in buncare; b) piese

amastecate in alimentatorul vibrator. 1 – turn vibrator; 2 – alimentator vibrator; 3 – iesire; 4 – banda transportoare; 5 – dispozitiv de

sortare si control; 6 – duza ejectoare; 7 - piese separate in magazine; A-D tipuri de piese.

Dispozitivele moderne de control si sortare permit ca piesele sa fie stocate amestecat, iar orientarea si sortarea lor sa se

faca in timpul procesului de alimentare. (Fig.6.56b). Aceste sisteme de sortate sunt mai flexibile si necesita un spatiu mult mai

redus.

Regula principala este de a nu ejecta piese care sunt deja in pozitie corecta privind orientarea lor.