精密机械料盘设计及电磁振动原理分析
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适用各类形状复杂的工件。
原理：旋转底盘成一
定倾角，工件积于低侧， 底盘旋转时凹槽带出工 件，由选择器去除位置 不正确工件。
利用形状特点定向。
31/04
工件
4
利用重心偏置排列：
不对称工件的重 心与形心不重合，利 用重心偏置来进行定 向。（如图）
最常用方式之一。
料盘结构问题：
●动盘、定盘支持及相 对运动的实现； ●定心、摩擦问题 ●定向机构设计
实际应用中，上料装置平均上料速度必
须大于生产线速度，必然存在堵塞问题。
上料过多时段（排满堵塞）：
●暂停送料 ●关闭送料入口
利用各类感应开关，控 制动作元件实现自动控制。
31/16
16
§4.4 电磁振动料斗
利用电磁铁高频率地吸合与放松，造成 送料系统的振动而实现连续送料。
电磁振动料斗适用于
小主、要微组型成不部同分形：状、尺寸
31/05
工件
K向展开 错位1 错位2
5
小型细长轴类工件：
倒锥形料斗内安装 旋转搅拌器（或料斗旋 转），不断运动过程部 分工件落入出料槽。
关键问题： 如何根据工件外形设
计搅拌器形状。
尺寸、角度、位置 等
31/06
工件仓
6
（3）往复升降式（图4）
一定条件下， 槽类提升板在料堆 中上下移动将嵌入 槽内的部分工件送 进输出槽。
11
例2：盖类中空零件（电磁振动盘）
●限制板纠正 ●通道底部R形凸肩
进工位 工件
凸肩
限制板
电磁振动盘纠正、剔除机构
31/12
前进方向
12
其他形状实例
缺口、限制板
31/13
13
利用重心位置纠正：
进料方向
孔
根据试验结果，在阶
口 朝
梯部分还需增设其他辅助
上
结构，减少失误率。
下
料 动力：电磁振动
31/14
实际应用中多以形状、尺寸、重心位置
为判断条件，因此一般采用机械装置；工件结
构复杂时还可设置多处剔除。 ●料槽中设置特殊段
颜色识别？
●料槽合适点安装定向装置
31/10
10
例1：垫片排列、定向
动力源 ——振动电磁铁，弹簧力 剔除方式 ——通道缺口，不正确工件回落
落回料仓
进工作位
电磁振动盘上料
31/11
ay
g ＜ ay；t0 ＞t
前运动趋势。
31/21
ay
g＞ay
21
2）基本假设
工件在盘中受力十分复杂，分析时可在一 定假设的前提下进行：
1）忽略工件之间、工件侧壁之间的碰撞影响 2）与料盘相比忽略工件质量，并视为质点 3）料槽在激振力作用下作简谐运动 4）忽略工件跳跃回落碰撞对传输的影响
工件在重力、支承力、摩擦力、惯性力、 其他干扰力等共同作用下，有四种状态。
●电流最大到零的1/4周及零电压半周， 衔铁放松，料盘上弹；
●由此循环，不断产生往返振动。
I/v
I/v
交流或脉动电压
半波交流或脉动电压
31/20
20
1）工件运动分析
工件随料盘振动 上升、下降。在下降
时料盘垂直分加速度 ay 与工件重力加速度 g之
比判断工件运动状态。
g
=
ay；t0
=
ay
t
当 g = ay为临界， 只有当g ＜ ay时工件离 开料盘轨道底面，有向
料盘
衔铁
的●螺元旋件槽，料是盘电子制造行业
线圈
生●支产撑线弹应簧用最为广泛的自
板簧
动●电上磁料振机动构器。
底座
胶垫
31/17
17
特点：
●无需机械传动装置
●工件之间无搅拌、碰撞、摩擦，上料平稳
●易于使用及维护，故障少，可靠性高
●适用范围广，送料速率高
●易于标准化、系列化、通用化
●存在较大的工作噪声
●不易输送尺寸和重量大的工件
31/22
22
（2）工件的四种基本运动形态
1）相对静止：受静摩擦作用，无相对运动 2）正向滑移：动滑动摩擦作用沿料槽向前运动 3）反向滑移：动滑动摩擦作用沿料槽向后运动 4）跳跃运动：受惯性力和重力向前抛物线运动
正向滑移
ay
31/23
23
（3）工件不同运动基本条件
作用力
1）向上运动
滑道倾角α 振动升角β
按一定速率输出。 1.基本类型（P127表4-1）
运动形式分四类：
旋转运动、往返摆动、直线往返运动、振动
供料方式三类：
单件供料、成批供料、连续供料
31/02
2
（1）单钩式（图1）
工件：带孔短圆柱形 原理：旋转的弯钩，
在大量工件中移动， 穿过工件中孔将其送 入出料管内。
成功率？
31/03
3
（2）圆盘式（图2、3、5）
自动定向料斗实现有序定向排列的过程 包括排列和剔除（纠正）两个重要环节。
（1）排列装置
动力源：机械、电磁、气动、液动等 执行部分：驱动工件进入预定通道
根据动力及工件形状、特点，驱动执行 方式可为机械、电磁、气动、液动等。
31/09
9
（2）剔除或纠正
运动中判断工件在排列后位置的正确性。
此类装置有机械、光电感应等形式，由于
上次课程主要内容:
1.自动上料机构的应用 1）自动上料机构的实用意义 2）基本条件和基本类型
2.料仓式上料机构的主要组成 ●料仓与输料槽 ●上料器与隔料器 ●驱动装置 ●送料分路与合路
3.典型结构 ●直线往返式送料 ●摆动式送料 ●回转式送料
31/01
1
§4.3 定向自动料斗
功能：将零散堆放的工件作有序排列，并
设：如图工件在盘内料槽上作向上运动
受力方程： Ff N mg cos Fa sin
14
3. 送料率及防堵装置 （1）平均送料率 Q平均
Q平均 ZPnK Q
式中：Z——定向机构中取料构件数 P——每取料构件抓取的工件数 n——取料构件每分钟循环数 KQ——取料构件的充满系数
充满系数KQ反映了具体装置的定向概率， 数值大时设备工作性能稳定。
31/15
15
（2）排满防堵装置
一般生产线需保持稳定的生产速率，而 自动上料装置受定向概率影响，工件供应的 速率不稳定（一般取平均速度）。
工件1 工件2
用于不对称工 件时，设计相应的 剔除装置进行定向。
●升降部分运动规律？
●移动副设计？
31/07
7
（4）振动料斗（图6）
电子制造业中应用最 广泛的一类专用设备。
通过对料盘、滑道、 整理等结构的改型设计， 能适应各种形状工件。
设备特点：
稳定性好
工作效率高
31/08
8
2. 定向方法与过程
●不适合有油污、水渍的工件
31/18
18
1. 振动料斗的工作原理
振动器ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ半波脉动电压、线圈铁芯、衔铁 由于装置参数、安装的影响，工件的料
槽上出现不同的效果。
原理图
31/19
常见布置图
19
（1）工件运动状态分析
半波高频交流电（或半波脉动电压）通过线圈：
●电流从零到最大的1/4周期内衔铁吸 引力逐渐增大，料盘整体下移；
原理：旋转底盘成一
定倾角，工件积于低侧， 底盘旋转时凹槽带出工 件，由选择器去除位置 不正确工件。
利用形状特点定向。
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工件
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利用重心偏置排列：
不对称工件的重 心与形心不重合，利 用重心偏置来进行定 向。（如图）
最常用方式之一。
料盘结构问题：
●动盘、定盘支持及相 对运动的实现； ●定心、摩擦问题 ●定向机构设计
实际应用中，上料装置平均上料速度必
须大于生产线速度，必然存在堵塞问题。
上料过多时段（排满堵塞）：
●暂停送料 ●关闭送料入口
利用各类感应开关，控 制动作元件实现自动控制。
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§4.4 电磁振动料斗
利用电磁铁高频率地吸合与放松，造成 送料系统的振动而实现连续送料。
电磁振动料斗适用于
小主、要微组型成不部同分形：状、尺寸
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工件
K向展开 错位1 错位2
5
小型细长轴类工件：
倒锥形料斗内安装 旋转搅拌器（或料斗旋 转），不断运动过程部 分工件落入出料槽。
关键问题： 如何根据工件外形设
计搅拌器形状。
尺寸、角度、位置 等
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工件仓
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（3）往复升降式（图4）
一定条件下， 槽类提升板在料堆 中上下移动将嵌入 槽内的部分工件送 进输出槽。
11
例2：盖类中空零件（电磁振动盘）
●限制板纠正 ●通道底部R形凸肩
进工位 工件
凸肩
限制板
电磁振动盘纠正、剔除机构
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前进方向
12
其他形状实例
缺口、限制板
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利用重心位置纠正：
进料方向
孔
根据试验结果，在阶
口 朝
梯部分还需增设其他辅助
上
结构，减少失误率。
下
料 动力：电磁振动
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实际应用中多以形状、尺寸、重心位置
为判断条件，因此一般采用机械装置；工件结
构复杂时还可设置多处剔除。 ●料槽中设置特殊段
颜色识别？
●料槽合适点安装定向装置
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例1：垫片排列、定向
动力源 ——振动电磁铁，弹簧力 剔除方式 ——通道缺口，不正确工件回落
落回料仓
进工作位
电磁振动盘上料
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ay
g ＜ ay；t0 ＞t
前运动趋势。
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ay
g＞ay
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2）基本假设
工件在盘中受力十分复杂，分析时可在一 定假设的前提下进行：
1）忽略工件之间、工件侧壁之间的碰撞影响 2）与料盘相比忽略工件质量，并视为质点 3）料槽在激振力作用下作简谐运动 4）忽略工件跳跃回落碰撞对传输的影响
工件在重力、支承力、摩擦力、惯性力、 其他干扰力等共同作用下，有四种状态。
●电流最大到零的1/4周及零电压半周， 衔铁放松，料盘上弹；
●由此循环，不断产生往返振动。
I/v
I/v
交流或脉动电压
半波交流或脉动电压
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1）工件运动分析
工件随料盘振动 上升、下降。在下降
时料盘垂直分加速度 ay 与工件重力加速度 g之
比判断工件运动状态。
g
=
ay；t0
=
ay
t
当 g = ay为临界， 只有当g ＜ ay时工件离 开料盘轨道底面，有向
料盘
衔铁
的●螺元旋件槽，料是盘电子制造行业
线圈
生●支产撑线弹应簧用最为广泛的自
板簧
动●电上磁料振机动构器。
底座
胶垫
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特点：
●无需机械传动装置
●工件之间无搅拌、碰撞、摩擦，上料平稳
●易于使用及维护，故障少，可靠性高
●适用范围广，送料速率高
●易于标准化、系列化、通用化
●存在较大的工作噪声
●不易输送尺寸和重量大的工件
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（2）工件的四种基本运动形态
1）相对静止：受静摩擦作用，无相对运动 2）正向滑移：动滑动摩擦作用沿料槽向前运动 3）反向滑移：动滑动摩擦作用沿料槽向后运动 4）跳跃运动：受惯性力和重力向前抛物线运动
正向滑移
ay
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23
（3）工件不同运动基本条件
作用力
1）向上运动
滑道倾角α 振动升角β
按一定速率输出。 1.基本类型（P127表4-1）
运动形式分四类：
旋转运动、往返摆动、直线往返运动、振动
供料方式三类：
单件供料、成批供料、连续供料
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（1）单钩式（图1）
工件：带孔短圆柱形 原理：旋转的弯钩，
在大量工件中移动， 穿过工件中孔将其送 入出料管内。
成功率？
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（2）圆盘式（图2、3、5）
自动定向料斗实现有序定向排列的过程 包括排列和剔除（纠正）两个重要环节。
（1）排列装置
动力源：机械、电磁、气动、液动等 执行部分：驱动工件进入预定通道
根据动力及工件形状、特点，驱动执行 方式可为机械、电磁、气动、液动等。
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（2）剔除或纠正
运动中判断工件在排列后位置的正确性。
此类装置有机械、光电感应等形式，由于
上次课程主要内容:
1.自动上料机构的应用 1）自动上料机构的实用意义 2）基本条件和基本类型
2.料仓式上料机构的主要组成 ●料仓与输料槽 ●上料器与隔料器 ●驱动装置 ●送料分路与合路
3.典型结构 ●直线往返式送料 ●摆动式送料 ●回转式送料
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§4.3 定向自动料斗
功能：将零散堆放的工件作有序排列，并
设：如图工件在盘内料槽上作向上运动
受力方程： Ff N mg cos Fa sin
14
3. 送料率及防堵装置 （1）平均送料率 Q平均
Q平均 ZPnK Q
式中：Z——定向机构中取料构件数 P——每取料构件抓取的工件数 n——取料构件每分钟循环数 KQ——取料构件的充满系数
充满系数KQ反映了具体装置的定向概率， 数值大时设备工作性能稳定。
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（2）排满防堵装置
一般生产线需保持稳定的生产速率，而 自动上料装置受定向概率影响，工件供应的 速率不稳定（一般取平均速度）。
工件1 工件2
用于不对称工 件时，设计相应的 剔除装置进行定向。
●升降部分运动规律？
●移动副设计？
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（4）振动料斗（图6）
电子制造业中应用最 广泛的一类专用设备。
通过对料盘、滑道、 整理等结构的改型设计， 能适应各种形状工件。
设备特点：
稳定性好
工作效率高
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2. 定向方法与过程
●不适合有油污、水渍的工件
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1. 振动料斗的工作原理
振动器ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ半波脉动电压、线圈铁芯、衔铁 由于装置参数、安装的影响，工件的料
槽上出现不同的效果。
原理图
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常见布置图
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（1）工件运动状态分析
半波高频交流电（或半波脉动电压）通过线圈：
●电流从零到最大的1/4周期内衔铁吸 引力逐渐增大，料盘整体下移；