FR2659635A1 - Device for supply by means of vibrating bowl with incorporated buffer stock - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF D'ALIMENTATION PAR BOL VIBRANT A STOCK-TAMPON
INCORPORE
Dans les installations d'assemblage automatique, l'alimentation des pièces à insérer est le plus fréquemment réalisée à partir d'un bol vibrant dans lequel les pièces sont déversées en vrac, soit manuellement, soit à partir d'une trémie de stockage.STOCK BUFFER VIBRATING BOWL FEEDING DEVICE
INCORPORATED
In automatic assembly installations, the parts to be inserted are most frequently fed from a vibrating bowl into which the parts are poured in bulk, either manually or from a storage hopper.
Le bol vibrant, selon une technologie connue en soi, est monté sur un support générant des vibrations qui impriment aux pièces un mouvement de rotation autour de l'axe vertical du système. Ce mouvement conduit les pièces à s'engager sur une rampe hélicoidale placée sur la paroi latérale du bol, et à s'élever progressivement jusqu'au sommet de cette paroi. Au cours de cette progression, les pièces, initialement présentées dans une position aléatoire, rencontrent des obstacles dont la fonction est, soit de corriger cette position, soit de faire retomber au fond du bol les pièces dont la position ne peut être corrigée, ou qui présentent une importante anomalie de forme.The vibrating bowl, according to a technology known per se, is mounted on a support generating vibrations which impart to the parts a rotational movement around the vertical axis of the system. This movement leads the pieces to engage on a helical ramp placed on the side wall of the bowl, and to gradually rise to the top of this wall. During this progression, the pieces, initially presented in a random position, encounter obstacles whose function is, either to correct this position, or to cause the pieces whose position cannot be corrected, or which present an important anomaly of form.
En fin de compte, et si tout s'est normalement déroulé, les pièces qui se présentent au sommet de la rampe hélicoidale sont toutes correctement orientées. Elles peuvent alors s'engager sur un couloir d'alimentation qui peut être, selon les cas, un rail vibrant, un convoyeur à courroie, un dispositif pneumatique, ou tout autre système approprié. Le couloir alimente en général un manipulateur d'insertion qui assure le transfert des pièces sur le produit auquel elles doivent être incorporées.In the end, and if everything has gone normally, the pieces that appear at the top of the helical ramp are all correctly oriented. They can then engage on a feed corridor which can be, as the case may be, a vibrating rail, a conveyor belt, a pneumatic device, or any other suitable system. The corridor generally feeds an insertion manipulator which transfers the parts to the product in which they are to be incorporated.
Pour que le dispositif d'alimentation ne ralentisse pas la machine d'assemblage, il faut que les débits naturels du bol et du couloir soient supérieurs à celui de la machine. I1 est alors recommande de placer sur le couloir des capteurs d'accumulation dont l'un, placé le plus en amont possible, met le bol à l'arrêt quand le couloir est pratiquement plein, et le second, placé plus en aval, commande le redémarrage du bol. So that the feeding device does not slow down the assembly machine, the natural flow rates of the bowl and the corridor must be greater than that of the machine. It is therefore recommended to place accumulation sensors on the corridor, one of which, placed as far upstream as possible, switches the bowl off when the corridor is almost full, and the second, placed further downstream, controls restarting the bowl.
Le principal reproche qui est à faire à un tel dispositif est la fréquence des aléas auxquels il est sujet. Ces aléas proviennent rarement du dispositif lui-même, s'il a été correctement mis au point, mais plutôt du contenu du bol, dans lequel on peut rencontrer des pièces de géométrie imparfaite (déformations, bavures etc...) et des corps étrangers.The main criticism of such a device is the frequency of the hazards to which it is subject. These hazards rarely come from the device itself, if it has been properly developed, but rather from the contents of the bowl, in which we can meet parts of imperfect geometry (deformations, burrs, etc.) and foreign bodies. .
Dans un certain nombre de cas, ces éléments défectueux vont provoquer des coincements en certains points particuliers, sur la rampe helicoidale ou plus frequemment à l'entrée du couloir qui est généralement configuree pour éviter l'admission de ces éléments défectueux. Ceux-ci doivent alors être éliminés par intervention manuelle.In a certain number of cases, these defective elements will cause jamming at certain particular points, on the helical ramp or more frequently at the entrance to the corridor which is generally configured to avoid the admission of these defective elements. These must then be removed by manual intervention.
La qualité des pièces pouvant difficilement être irréprochable dans un approvisionnement en vrac, ces situations de coincement sont fréquentes, et se traduisent par des arrêts-machine, dans la mesure où la longueur du couloir d'alimentation peut difficilement être suffisante pour en faire un stock-tampon valable. Il est en effet peu concevable, pour des questions d'implantation, de placer le bol vibrant trop loin de la machine desservie. La demande de brevet français 90.00143 déposée le 5 janvier 1990 par la demanderesse décrit un dispositif d'alimentation à deux bols en série.As the quality of the parts can hardly be beyond reproach in a bulk supply, these jamming situations are frequent, and result in machine stops, since the length of the feed corridor can hardly be sufficient to make a stock. - valid stamp. It is indeed inconceivable, for siting questions, to place the vibrating bowl too far from the machine being served. French patent application 90.00143 filed on January 5, 1990 by the applicant describes a device for supplying two bowls in series.
L'objetde la présente invention est de faire apparaitre entre la sortie du bol et l'entrée de la machine une capacite-tampon importante, sans utilisation d'un deuxième bol et sans repercussion ni sur l'encombrement, ni sur la complexité de l'ensemble. The object of the present invention is to make appear between the outlet of the bowl and the inlet of the machine a large buffer capacity, without the use of a second bowl and without repercussion neither on the bulk nor on the complexity of the 'together.
Selon l'invention, le bol vibrant est muni d'une jupe cylindrique ou tronconique coaxiale avec sa partie principale, et située à l'extérieur de celle-ci. Sur cette jupe est placée une rampe hélicoidale descendante alimentée à partir de la partie principale du bol, et alimentant un couloir, généralement rectiligne, conduisant les pièces à l'entrée de la machine. Ce couloir sera toujours désigné ci-après "couloir d'alimentation", la rampe helicoidale fixée sur la jupe étant désignée "zône tampon".According to the invention, the vibrating bowl is provided with a cylindrical or frustoconical skirt coaxial with its main part, and located outside of the latter. On this skirt is placed a descending helical ramp fed from the main part of the bowl, and feeding a corridor, generally rectilinear, leading the pieces to the entrance of the machine. This corridor will always be designated hereinafter "supply corridor", the helical ramp fixed on the skirt being designated "buffer zone".
La zône tampon forme avec la partie principale du bol un ensemble homogène et rigide, supporté et actionne par un même support générateur de vibrations. Le couloir d'alimentation reste mécaniquement distinct de cet ensemble, et actionne par un dispositif propre.The buffer zone forms with the main part of the bowl a homogeneous and rigid assembly, supported and actuated by the same vibration generating support. The feed corridor remains mechanically separate from this assembly, and operates by a clean device.
Au cours de leur progression, les pièces, initialement déversées en vrac dans la partie principale du bol, montent le long de la rampe helicoidale equipant cette partie, et, après avoir franchi un passage calibré, s'engagent dans la rampe descendante constituant la zone tampon, puis dans le couloir d'alimentation.During their progression, the pieces, initially poured loose in the main part of the bowl, go up along the helical ramp equipping this part, and, after having crossed a calibrated passage, engage in the descending ramp constituting the zone buffer, then into the feed corridor.
En première analyse, on peut considérer qu'on a allongé le couloir d'alimentation d'une longueur égale à la longueur développée de la zone tampon. On fait ainsi apparaitre une capacité de stockage relativement importante entre le passage calibré marquant la sortie de la partie principale du bol, et l'entrée de la machine. Si on considère qu'une grande partie des aléas de distribution surviennent dans la partie principale, il est clair que cette capacité de stockage tampon pourra être employée pour limiter les répercussions de ces aléas sur le fonctionnement de la machine.At first analysis, we can consider that the feed corridor has been lengthened by a length equal to the developed length of the buffer zone. A relatively large storage capacity is thus produced between the calibrated passage marking the exit from the main part of the bowl, and the entry to the machine. If we consider that a large part of the distribution hazards occur in the main part, it is clear that this buffer storage capacity can be used to limit the repercussions of these hazards on the operation of the machine.
Supposons en effet qu'un aléa survienne à partir d'une situation initiale normale, c'est à dire pour laquelle le couloir d'alimentation et la zone tampon sont à peu près pleins. On dispose alors d'un temps important pour éliminer cet aléa, avant que celui-ci ne se traduise par un arrêt machine. Notons que ce temps n'est toutefois pas égal à la durée de consommation par la machine de toute la capacité tampon. En effet, si un aléa était égal a cette durée, il y aurait un arrêt machine correspondant au temps de cheminement des pièces entre le point où s'est produit l'aléa, et l'entrée de la machine. Suppose indeed that a hazard occurs from a normal initial situation, that is to say for which the feed corridor and the buffer zone are almost full. We then have a significant time to eliminate this hazard, before it results in a machine stop. Note that this time is not, however, equal to the time the machine consumes all of the buffer capacity. Indeed, if a hazard was equal to this duration, there would be a machine stop corresponding to the time for the parts to travel between the point where the hazard occurred, and the entry of the machine.
Pour un bon fonctionnement du système, il est donc intéressant que ce temps de cheminement soit réduit, c'est à dire que la vitesse de circulation des pièces sur la zone tampon et le couloir d'alimentation soit aussi grande que possible.For correct operation of the system, it is therefore advantageous for this travel time to be reduced, that is to say that the speed of circulation of the parts over the buffer zone and the feed corridor is as high as possible.
Un aspect important d'un tel dispositif est celui de la régulation. Son débit naturel étant normalement supérieur à celui de la machine (pour éviter qu'il constitue un goulot d'étranglement) il faut, plutôt que de laisser vibrer en permanence, le mettre à l'arrêt pendant certaines périodes.An important aspect of such a device is that of regulation. Its natural flow being normally higher than that of the machine (to avoid that it constitutes a bottleneck) it is necessary, rather than to let vibrate permanently, to stop it during certain periods.
L'arrêt et le redémarrage de la vibration se font en fonction des niveaux de remplissage du couloir d'alimentation et de la zone tampon, ces niveaux étant détectés par des capteurs appropriés.The vibration is stopped and restarted according to the filling levels of the feed corridor and the buffer zone, these levels being detected by appropriate sensors.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe du bol vibrant selon l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective du bol selon la figure 1 et du couloir d'alimentation.Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of an embodiment of the invention, given by way of nonlimiting example and shown in the appended drawings in which: - Figure 1 is a sectional view of the vibrating bowl according to the invention; - Figure 2 is a perspective view of the bowl according to Figure 1 and the feed corridor.
Sur les figures on voit: - la cuvette principale 1 dans laquelle sont introduites des pièces à distribuer; - la rampe hélicoidale montante 2 le long de laquelle ces pièces vont s'élever en rencontrant des chicanes ou des dispositifs d'orientation qui permettront d'obtenir un flux de pièces correctement orientées; - l'orifice calibré 3 placé au sommet de cette rampe et interdisant le passage aux pièces qui seraient hors gabarit ou incorrectement positionnées; - la jupe extérieure 4 formant avec la cuvette 1 un ensemble mécanique rigide. Cette jupe est ici cylindrique, mais pourrait également être tronconique; - la rampe helicoidale descendante 5 fixée sur la jupe 4 et constituant la zone tampon; - le support et générateur de vibration 6 qui actionne 1' ensemble ci-dessus.In the figures we see: - the main bowl 1 into which are introduced parts to be dispensed; - the rising helical ramp 2 along which these parts will rise by meeting baffles or orientation devices which will make it possible to obtain a flow of correctly oriented parts; - the calibrated orifice 3 placed at the top of this ramp and preventing passage to parts that are out of size or incorrectly positioned; - The outer skirt 4 forming with the bowl 1 a rigid mechanical assembly. This skirt is here cylindrical, but could also be frustoconical; - the descending helical ramp 5 fixed on the skirt 4 and constituting the buffer zone; - The support and vibration generator 6 which actuates one above.
En se référant plus particulièrement à la figure 2 on voit un couloir d'alimentation 7, qui relie le dispositif précédent à l'entrée de la machine et qui est muni de son propre système de motorisation (non représenté). Le dispositif est équipé d'un premier capteur 9 détectant une limite d'accumulation sur la zône tampon 5, d'un deuxième capteur 8 détectant une limite d'accumulation sur le couloir 7, et d'un troisième capteur 10 similaire au premier 9, mais placé un peu plus en aval.Referring more particularly to Figure 2 we see a feed corridor 7, which connects the previous device to the input of the machine and which is provided with its own motorization system (not shown). The device is equipped with a first sensor 9 detecting an accumulation limit on the buffer zone 5, a second sensor 8 detecting an accumulation limit on the corridor 7, and a third sensor 10 similar to the first 9 , but placed a little further downstream.
Sur le plan du fonctionnement, la première règle à respecter est que le débit naturel de tous les éléments du trajet parcouru par les pièces soit sensiblement supérieur à la consommation de la machine, afin que celle-ci ne soit pas retardée par son alimentation. Cette règle étant supposée respectée, il est clair qu'en l'absence d'aléa, la tendance naturelle de la zone tampon sera de se remplir. Pour éviter de maintenir inutilement la vibration de façon permanente, celle-ci peut être interrompue quand l'accumulation des pièces atteint le premier capteur 9. Le contenu de la zone tampon s immobilise alors, et le couloir 7 cesse d'être alimenté. Etant lui-même toujours en action, il continue à alimenter la machine en se vidant partiellement jusqu'à ce que le vide soit détecté par le deuxième capteur 8.La vibration du bol est alors remise en marche, et l'alimentation du couloir est rétablie. Pour éviter toute rupture dans le fonctionnement de la machine, le positionnement du capteur 8 doit être tel qu'il permette à la première pièce se présentant alors à l'entrée du couloir 7 de parcourir la longueur totale de ce couloir en un temps inférieur à celui de la consommation des pièces contenues entre le capteur 8 et l'entrée de la machine.In terms of operation, the first rule to respect is that the natural flow of all the elements of the path traveled by the parts is significantly greater than the consumption of the machine, so that it is not delayed by its power. This rule being supposed to be respected, it is clear that in the absence of hazards, the natural tendency of the buffer zone will be to fill up. To avoid unnecessarily maintaining the vibration permanently, it can be interrupted when the accumulation of parts reaches the first sensor 9. The contents of the buffer zone then immobilizes, and the corridor 7 stops being supplied. Being itself always in action, it continues to feed the machine by partially emptying until the vacuum is detected by the second sensor 8.The vibration of the bowl is then restarted, and the power supply to the corridor is restored. To avoid any break in the operation of the machine, the positioning of the sensor 8 must be such that it allows the first part, which then presents itself at the entrance to the corridor 7, to cover the total length of this corridor in a time less than that of the consumption of the parts contained between the sensor 8 and the inlet of the machine.
Bien entendu, une vitesse linéaire importante sur le couloir 7 est un élément favorable. Une fois le bol remis en marche, le contenu de la zone tampon va tendre, dans un premier temps à se déplacer vers l'aval, en rétablissant l'accumulation dans le couloir 7, et en créant un vide a l'aval du capteur 9. En effet, il est logique que le débit de la zône tampon 5 soit supérieur, comme on l'a vu, à celui de la machine, mais aussi à celui de la rampe intérieure 2 du bol. La zone tampon ne comporte en effet aucun obstacle à la progression des pièces; de plus, elle est aidée par la pesanteur; enfin, étant à la périphérie du système, c'est elle qui bénéficie de la plus forte amplitude de vibration.On va donc très rapidement voir la limite d'accumulation se déplacer vers l'aval par rapport au premier capteur 9, ceci jusqu'à ce que le vide précédemment crée dans le couloir 7 soit comblé. La limite d'accumulation dans la zône tampon remonte alors progressivement jusqu'au capteur 9, déclenchant un nouvel arrêt du bol.Of course, a high linear speed on the corridor 7 is a favorable element. Once the bowl is restarted, the content of the buffer zone will tend, initially to move downstream, restoring the accumulation in lane 7, and creating a vacuum downstream of the sensor 9. Indeed, it is logical that the flow rate of the buffer zone 5 is greater, as we have seen, than that of the machine, but also that of the internal ramp 2 of the bowl. The buffer zone does not in fact present any obstacle to the progression of the pieces; moreover, it is helped by gravity; Finally, being at the periphery of the system, it is it which benefits from the highest amplitude of vibration. We will therefore very quickly see the accumulation limit moving downstream relative to the first sensor 9, this until that the vacuum previously created in the corridor 7 is filled. The accumulation limit in the buffer zone then gradually rises to the sensor 9, triggering a new stop of the bowl.
En variante, on peut imaginer que le bol ne soit pas mis à l'arrêt complet, mais à un fonctionnement ralenti, par exemple en diminuant la fréquence ou l'amplitude de la vibration, jusqu'à ce que le débit de la rampe helicoidale 2 devienne inférieur à celui de la machine. Si le débit de la zone tampon 5 reste, lui, supérieur à celui de la machine, il y aura création d'un vide sur cette zone tampon, en aval du capteur 9, mais le couloir 7 restera plein. Le retour à la grande vitesse de vibration devra alors être commandé par un troisième capteur 10 judicieusement placé sur la rampe 5 pour qu'il n'y ait pas d'interruption dans le fonctionnement de la machine.Si, au contraire, le débit de la zone tampon devient également inférieur à celui de la machine, il y a création de vides à la fois sur la zone tampon et sur le couloir 7. On peut donc alors commander le retour à la grande vitesse indifferemment par le capteur 8 ou par le capteur 10. On remplace ainsi une régulation "tout ou rien" par une régulation "tout ou peu", ce qui peut être bénéfique en conduisant à un fonctionnement plus fluide.As a variant, it is possible to imagine that the bowl is not brought to a complete standstill, but at a slower operation, for example by reducing the frequency or the amplitude of the vibration, until the flow rate of the helical ramp 2 becomes lower than that of the machine. If the flow rate of the buffer zone 5 remains higher than that of the machine, there will be creation of a vacuum on this buffer zone, downstream of the sensor 9, but the corridor 7 will remain full. The return to the high vibration speed must then be controlled by a third sensor 10 judiciously placed on the ramp 5 so that there is no interruption in the operation of the machine. If, on the contrary, the flow of the buffer zone also becomes lower than that of the machine, there is creation of voids both on the buffer zone and on the corridor 7. It is therefore possible to control the return at high speed either by the sensor 8 or by the sensor 10. An “all or nothing” regulation is thus replaced by an “all or little” regulation, which can be beneficial by leading to more fluid operation.
Examinons maintenant le fonctionnement du système en situation d'aléa, c'est à dire de coincement ayant son origine au niveau de la rampe ascendante 2 ou de l'orifice calibre 3. La vibration étant maintenue, l'alimentation de la machine sera assurée jusqu'à ce qu'on ait complètement vidé la zône tampon 5 et le couloir 7. Pendant cette phase, les pièces restent en état d'accumulation. Si on désigne par "to" l'instant d'apparition de l'aléa, le temps "#t1" " pendant lequel la machine pourra continuer à fonctionner sera donné par: #t1 = Q
U
Q étant la quantité de pièces contenues dans le dispositif, à l'instant to, entre le point de coincement et l'entrez de la machine, et U étant le débit de la machine.Let us now examine the functioning of the system in a situation of hazard, that is to say a jamming having its origin at the level of the ascending ramp 2 or the orifice caliber 3. The vibration being maintained, the power supply of the machine will be ensured until the buffer zone 5 and the corridor 7 have been completely emptied. During this phase, the parts remain in a state of accumulation. If we designate by "to" the instant of appearance of the hazard, the time "# t1""during which the machine can continue to operate will be given by: # t1 = Q
U
Q being the quantity of parts contained in the device, at time to, between the point of jamming and entering the machine, and U being the flow of the machine.
Si on désigne par "#t2" le temps mis pour éliminer l'aléa, les pièces vont se remettre à circuler a l'instant to + At2. A partir de cet instant, il faudra encore un temps At3 avant que la machine soit réalimentée, ce temps étant donné par: At3 = D
V
D étant la distance à parcourir entre le point de coincement et l'entrez de la machine, et V la vitesse moyenne de progression des pièces sur cette distance.If we designate by "# t2" the time taken to eliminate the hazard, the coins will start to circulate again at time to + At2. From this moment, there will still be a time At3 before the machine is refueled, this time being given by: At3 = D
V
D being the distance to travel between the point of jamming and entering the machine, and V the average speed of progression of the parts over this distance.
Au global, la durée Atp d'interruption de la machine sera égale a:
Atp = At2 + at3 - At1
Ce qui montre que la continuité de fonctionnement est assurée si on a: #t2 # t1 - #t3
La couverture des aléas sera donc d'autant meilleure que 4 tel = Q sera plus grand, et que at3 = D sera plus petit.Overall, the machine interruption time Atp will be equal to:
Atp = At2 + at3 - At1
This shows that continuity of operation is ensured if we have: # t2 # t1 - # t3
The coverage of the hazards will therefore be all the better as 4 tel = Q will be larger, and as at3 = D will be smaller.
U V
U étant imposé, on voit qu'on a intérêt à maximiser Q, ce qui s'obtient: - en installant une capacité de stockage tampon importante, ce qui confirme l'intérêt de la zône tampon, - en gérant le contenu de la zône tampon de telle sorte qu'elle travaille toujours au voisinage de son remplissage maximum, en ne mettant pas trop loin en aval les capteurs 8 et 10, même si celà doit occasionner un certain "pompage" de la régulation.UV
U being imposed, we see that we have an interest in maximizing Q, which is obtained: - by installing a large buffer storage capacity, which confirms the interest of the buffer zone, - by managing the content of the zone buffer so that it always works in the vicinity of its maximum filling, by not putting the sensors 8 and 10 too far downstream, even if this must cause a certain "pumping" of the regulation.
- a maximiser V, notamment au niveau de la zône tampon. Nous avons vu plus haut que la configuration de celle-ci allait bien dans ce sens. - to maximize V, in particular at the level of the buffer zone. We saw above that the configuration of it went well in this direction.
Concernant la distance D, il est clair qu'elle est à peu près proportionnelle à Q. Si on maximise Q, on maximisera donc également D, ce qui fait perdre une partie du bénéfice recherché, mais il ne peut en être autrement dans un stockage-tampon de type linéaire.Regarding the distance D, it is clear that it is roughly proportional to Q. If we maximize Q, we will therefore also maximize D, which makes us lose part of the desired benefit, but it cannot be otherwise in storage - linear type buffer.
L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre décrit. The invention is of course by no means limited to the embodiment described.
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1990
- 1990-03-15 FR FR9003453A patent/FR2659635B1/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |