ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Serias AUTOMATYKA z. 24
_______ 1972 Nr kol. 354
PIOTR MACHALICA, ANDRZEJ SZUMSKI
AUTOMATYCZNY MOSTEK SORTUJĄCY ŻARÓWKI TELEFONICZNE
Streszczenie. Podano zasadę działania automatycznego mostka sortującego żarówki telefoniczne, o szybkości dzia
łania około 12000 szt. (8h. Może znaleźć zastosowanie do sortowania innych wyrobów elektrotechnicznych lub elektro
nicznych (oporniki,lampy, tranzystory).Rozwiązano w prosty sposób problem "taktowania" czyli przesunięcia o 1 takt pra
cy taśmy montażowej momentu pomiaru i sortowania.
1. Wstęp
Przy produkcji podzespołów elektrotechnicznych lub elektronicznych jest często wymagana końcowa lub międzyoperacyjna segregacja tych podzespołów według znormalizowanych klas tolerancji. Klasyfikacji podlegają w tym przy
padku takie parametry jaks prąd, napięcie, rezystancja itp. W wielu pro
cesach technologicznych segregację taką przeprowadza się przez pomiar wyb
ranej partii podzespołów lub każdej sztuki oddzielnie. Sortowanie ręczne wyrobów produkowanych masowo jest uciążliwe, pracochłonne, a więc nieeko
nomiczne. Proces ten w wielu przypadkach można zautomatyzować za pomocą urządzeń elektronicznych, zwłaszcza gdy ocenie podlegają parametry elek
tryczne. W innych przypadkach konieczne jest użycie przetworników wojscio- wych, które mogą być skomplikowane i kosztowne. Niekiedy ocena wizualna jest nie do zastąpienia.
Sortowanie automatyczne jest więc szczególnie przydatne w masowej pro
dukcji wyrobów elektrotechnicznych i elektronicznych, a zastosowanie jako 10036-wa kontrola międzyoperacyj na pozwala na wczesne wyeliminowanie bra
ków, co w efekcie daje obniżenie kosztów produkcji.
2. Zasada pomiaru
Zasada pomiaru polega na zastosowaniu odpowiedniego mostka pomiarowego, uformowanie odpowiedniego kształtu sygnału otrzymanego z mostka, analizie amplitudy tego sygnału oraz klasyfikacji za pomocą układu logicznego. Na rys. 1 pokazano schemat blokowy układu pomiarowego do sortowania w n-kla- sach tolerancji dla wybranej wielkości x. Na wyjściu mostka pomiarowego M, zasilanego prądem stałym lub zmiennym otrzymywany jest sygnał napięcio
wy, lub prądowy, którego wartość jest funkcją wybranego parametru sorto
46 Piotr Machalica, Andrzej Szumski
wanych elementów, (prądu, napięcia, rezystancji itp.)«. Sygnał z mostka podlega wzmocnieniu przez wzmacniacz i podawany jest na n-dyskryminatorów, których progi zadziałania dobrane są odpowiednio dla założonych n-klas to
lerancji (za pomocą wyrobów wzorcowych). Dla mostka zasilanego prądem zmiennym należy na wyjściach dyskryminatorów zastosować prostowniki.
s io 8
* dc o 2
ca>
£
OD
■3
Rys. 1. Schemat blokowy automatycznego mostka sortującego:
M-mostek pomiarowy, V-wzmacniacz, D-|-Dn - dyskryminatory napięcia Pr1 UL - układ logiczny, P1 - Pn - elementy pamięci, L
K - krzywka,Z - zasilacz krzywki Prn - prostowniki,
L fi - liczniki,
Dyskryminatory dokonują kodowania sygnału wyjściowego z mostka w syste
mie 0-1. Tak zakodowana informacja jest przekazywana na n-wejściowy układ logiczny sprzężony z układem pamięci. Ten ostatni jest niezbędny,ze wzglę
du na przesunięcie czasowe procesu pomiaru i sortowania o jeden takt taś
my montażowej Iw przypadku przesunięcia o więcej niż jeden takt wymagany jest dodatkowo rejestr przesuwny). Wyjścia układu logicznego - dekodera są połączone z odpowiednimi elementami wykonawczymi dokonującymi procesu sor
towania oraz licznikami elektromechanicznymi, zliczającymi ilość elemen
tów sortowanych w każdej klasie osobno.
/gjtomatyczr.y mostek sortujący żarówki telefoniczne 47
3. Rozwi ą za ni e konstrukcy.1no aparatury
Se względu na trudności związane ze wzmacnianiem napięcia .'tułego przy
jęto zasilanie mostka pomiarowego napięciem zmiennym o częstotliwości 50 Hz, stabilizowanych ferrorezonansowo. Stabilizacja jest konieczna, ponie
waż mostek pracuje w warunkach niezrównanażcniu. 'Joaer różnych zakresów pomiarowych zapewnia transformator z odczepami.
mostek pomiarowy jest nieliniowym mostkiem Wheat3tone’u. W jodr.cj z gałęzi mostka znajduje się wyrób wzorcowy ^żarówka o nominalnych paramet
rach), przeciwną gałąź tworzy wyrób .sortowany. Jo wstępnego zrównoważeniu rao3tku loperacji niezbędnej, no. przy zmianie szeregu napięciowego żaró
wek) służą precyzyjne dekady oporowe, układające oię no pozostałe gałęzie moatka.
jyakryminatory napięciu stanowią konwencjonalne triggery Schralttu,któ
re mają tę zaletę, że formują znormalizowane przebiegi prostokątne z prze
biegu dowolnego, ¡łają one jednak wadę - histerezę napięcia wejściowego, którą przy 3tarannym zanrojektowaniu można zmniejszyć do nieznacznej war
tości. '.'/ystępowanie histerezy ogranicza jednak w istotny 3pouób liczbę klas tolerancji ido 5 klas).
Układ logiczny stosowany w opisanej metodzie spełnia następującą funkcję logiczną irys. 2).
Rys. 2.
n+1
np. dla jeśli
X 1 =
n = 2,
= 1 1.1 0 1.0 = 1.
Schemat układu lo
gicznego
Z powyższego schematu ’wynika, że wyrób przekraczający n-t.ą klasę tolerancji (brak zdecydowany) nie zostanie "zauważony" przez elementy pamięciowe i wykonawcze - przesuwa się na taśmie montażowej do odpowiedniego miejsca, gdzie zostaje usunięty mechanicznie do osobnej kla
sy - braków. Schemat ideowy układu logicznego dla n=3 przedstawia rys. 3.
4. Schemat czasowy sortowania
Rysunek 4 przedstawia schemat czasowy procesu sortowania.
Sortowanie międzyoperacyjno nie powinno w zasadzie wydłużać procesu technologicznego. Ronieważ ruch t- my montażowej jest na ogół nkokptoy.naj- korz.- :tni'.jszym .’pozoben sortowania wydaje się schemat: i- takt - pomiar i + 1 - sortowanie. Sortowanie takie można nazwać dj.utaftowym.Sortowanie jedne taktowe ip. a i a ^ i* sortowanie w jednym takcie) może prowadzić do zna
cznych błędów pomiaru, wynikających ze skończonego czasu, niezbędnego do
48 Piotr tlachallca, Andrzej Szumski
Rys. 3. Schemat ideowy układu logicznego dla n=3
ustalenia się warunków pouiaru (nagrzanie się włókna żarówki, wygaónięcie drgań taśmy montażowej itp.)i konieczne byłoby wydłużenie czasu trwania taktu pomiarowego. Natomiast sortowanie dnutaktowe wymaga zastosowania u- kładu pamięciowego - przyjęto tu możliwie najprostsze rozwiązanie! prze
kaźniki elektromagnetyczne z podtrzymaniem P^ sprzężone z wyjściami Y^.
Uwolnienie informacji z układu pamięci następuje na początku każdego tak
tu v. pozycji i+1 taśmy montażowej, (równocześnie w pozycji i - odbywa się pomiar następnego elementu), za pomocą krzywki IC, napędzanej ruchem taśmy montażowej. Przekaźnik Pi uruchamia odpowiedni element wykonawczy.
Sposób końcowej segregacji mechanicznej nie został podany, zależny jest on od możliwości technicznych producenta.
pornio-r
Rys. 4. Schemat czasowy sortowania
Automatyczny mostek sortujący żarówki telefoniczne 49
5. Wyniki
Automatyczny mostek sortujący żarówki telefoniczne został przystosowa
ny do sortowania pełnego szeregu żarówek telefonicznych 4 V - 60 V w dwóch zakresach prądowych 20 mA i 50 mA w czterech klasach tolerancji prądu znamionowego - 555, - 10&, -1555 i więcej niż - 15% (braki), przy dokładności 255. Do klasy braków zaliczone są także zwarcia i przerwy we włóknach. Szybkość sortowania narzucona została przez czas trwania taktu taśmy montażowej i wynosi około 12 tys. sztuk na 8 godzin. Uożna ją zwięk
szyć blisko 5-krotnie, o ile bezwładność elementów wykonawczych nie limi
tuje jej również.
Zasadnicza część aparatury - od wzmacniacza V do pamięci P może być wykorzystana do sortowania dowolnych wyrobów produkowanych masowo pod wa
runkiem, że parametr podlegający ocenie jest wielkością elektryczną (wte
dy można użyć mostka U w niezmienionej postaci) lub jest wielkością da
jącą się przetworzyć na sygnał elektryczny (barwa, wymiar liniowy, ciężar, przezroczystość, wytrzymałość na rozciąganie, ściskanie itp). Wyżej opi
sany automatyczny mostek sortujący żarówki telefoniczne wykonano w Kated
rze Elektroniki Wydziału Automatyki Politechniki Śląskiej na zlecenie Fabryki Lamp Żarowych "Helios" w Katowicach.
Wszystkie elementy użyte do budowy aparatury są produkcji krajowej.
LITERATURA
1. Hock D.R.Hurphy W. Electronic gaging and sorting. Automation vol. 6 nr 12 Dec. 1959.
2. Erdmann V/.Ein neues Verfahren zur berührungslo3en Hesswerttlberfragung Elektro-Anz.Ausg.ges.Ind. 1968. 21 nr 18.
ABTOMATMHECKHii MOCTHK ÄJlfl COPTUPOBUM TEJIBSOHHUX JIAMT1
P e 3 d m e
ß C T a T b e n p e ^ C T a B J i e H n p z H u a n ^ e k c T B M H a B T o u a T n u e C K o r o u o c t h k s ä j i h c o p - T H P O B K H TeJie<i>OHHbDC J ia M n CO C K o p O C T h » ^ C H C T B U ii OKOJIC 1 2 0 Ü 0 BIT . / 8 ' l a c . U H u o - x e T H a k a n n p z u e H e H K e a J iK c o p T H p o B K H n p o u n x s j i e K T p o T e x H M H e c K H X h j im 3 - n e K - T P O K H U X H 3 X e JIH Ü ^ p e 3 H C T O p O B , J i a M n , T p a H 3 B C T 0 p 0 B ) . P e m e H a H p O C T U U c n o c o ö o w . n p o ö J i e u a " T a K T O B " m j ih n e p e Ä B M K e H z H H a o j i h h t s k t K o H B e k p a M o u e K T a H 3 w e p e - HMH H C O P T M P O B K H .
50 Piotr Ilachalica, Andrzej ozumski
AUTOMATIC 30U|n;0 BRIDGE i'OR lELEEHOKE BUL33
S u m m a r y
The operation principle of automatic sorting bridge for telephone bulbs with operation velocity about 12000 det/„h is presented. This bridge con be used to sorting other details electrotechnic or electronic
lr e sia to r 3 ,
electron tubes, transistors). Each detail is measured and sorted. The sor
ting operation takes place one period of device work later than measuring one.
