Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ вакуумных захватных механизмов 26
1.1 Анализ структур вакуумных захватных модулей . 26
1.2 Классификация вакуумных захватных модулей 49
Выводы 50
Глава 2. Синтез вакуумных захватных устройств агрегатно-модульного типа 52
2.1 Методика поискового конструирования. 52
2.2 Анализ и синтез метода работы вакуумных захватных модулей . 61
2.3 Синтез структур высокоскоростных вакуумных захватных модулей. 70
Выводы 89
Глава 3. Параметрические исследования вакуумных захватных модулей 90
3.1 Математическая модель вакуумного захватного модуля. 90
3.2. Общая методика планирования эксперимента 106
3.3. Результаты оптимизации параметров вакуумного захватного устройства по быстродействию. 121
Выводы 131
Глава 4. Экспериментальные исследования 133
4.1. Экспериментальные установки для проведения исследований 134
4.2. Сравнение результатов экспериментальных исследований с данными машинных экспериментов . 142
Выводы 162
Глава 5. Перспективы развития структур вакуумных захватных модулей 163
5.1. Пневматический привод одностороннего действия мод. ПРИМ 163
5.2.Захватная головка мод. СТ05 167
Выводы 170
Заключение
Библиографический список приложения
- Анализ структур вакуумных захватных модулей
- Анализ и синтез метода работы вакуумных захватных модулей
- Общая методика планирования эксперимента
- Сравнение результатов экспериментальных исследований с данными машинных экспериментов
Введение к работе
Научно-технический прогресс, признанный во всем мире в качестве важнейшего фактора экономического развития, все чаще и в западной, и в отечественной литературе связывается с понятием инновационного процесса. Это единственный в своем роде процесс, объединяющий науку, технику, экономику, предпринимательство и управление. Он состоит в получении новшества и простирается от зарождения идеи до ее коммерческой реализации, охватывая, таким образом, весь комплекс отношений: производства, обмена, потребления.
В связи с прогрессом современной техники значительно расширяются области применения различных типов приводов, увеличивается их номенклатура, более разнообразными становятся конструкции, повышается эффективность.
Приводом называется энергосиловое устройство, приводящее в движение машину или механизм [18]. Привод состоит обычно из источника энергии, передаточного механизма и аппаратуры управления. Источником энергии служит двигатель: электрический, пневматический, гидравлический и др. По воду используемой энергии приводы делятся на пневматические, гидравлические, электромеханические и комбинированные [19]. В соответствии с типом двигателя подразделяются и типы приводов: электропривод, гидропривод, пневмопривод, а также комбинированный привод.
По характеру распределения энергии различают групповой, индивидуальный и многодвигательный привод. В групповом приводе, движение от одного двигателя передаётся группе рабочих машин или механизмов через одну или несколько трансмиссий. Вследствие технического несовершенства групповой привод, почти полностью вытеснен индивидуальным приводом, в котором каждая рабочая машина имеет собственный двигатель с передачей.
Развитие различных систем приводов связано с созданием и совершенствованием двигателей. Уже первые паровые машины (Дж. Уатта, И. И. Ползунова и др.) потребовали применения передач и механизмов управления, которые в комплексе с паровым двигателем, позволили получить экономичный, постоянно действующий источник механической энергии, не зависящий от природных условий. В процессе дальнейшего развития приводов были созданы паровые и гидравлические турбины и двигатели внутреннего сгорания. С конца 19 - начала 20 вв. эти двигатели, объединённые с системами механических передач, стали основным типом приводов транспортных и рабочих машин в т.ч. автомобилей, самолётов, тракторов, экскаваторов и др. В начале 20 в. в машинах производственного назначения широкое применение получили электроприводы, преимуществами которых являются: высокий КПД, надёжность в эксплуатации, экономичность. Однако электроприводы имеют и существенные недостатки, например, такие, как металлоемкость, невозможность получения больших усилий, подверженность коррозии [81].
В промышленности наряду с электрическим типом приводов широко применяются приводы гидравлические и пневматические.
Гидроприводы нашли широкое применение в станкостроении [38]. Это определяется рядом их существенных преимуществ перед другими типами приводов, прежде всего возможностью получения больших усилий и мощностей при небольших размерах гидродвигателей. С помощью гидроцилиндра можно получить прямолинейное перемещение без кинематических преобразований. К основным преимуществам гидропривода относится также достаточно высокое значение КПД, невысокая металлоемкость, повышенная жесткость и долговечность. Гидроприводы имеют и недостатки, которые ограничивают юс использование в промышленности. Это потери на трение, утечки, необходимость применения фильтров тонкой очистки, чувствительность к попаданию воздуха и воды в
рабочую жидкость, невозможность получения высоких скоростей, пожароопасность.
Пневматические приводы получили широкое применение при автоматизации производственных процессов в общем, транспортном и полиграфическом машиностроении, в литейном и кузнечно-штамповочном производстве [32]. Пневмоустройства используются в качестве приводов зажимных и транспортирующих механизмов, в контрольно-измерительных приборах, при автоматизации машин и устройств, работающих в агрессивных средах, в условиях пожаро- и взрывоопасное, радиации, при значительных вибрациях и высоких температурах.
Преимуществом пневмоприводов, по сравнению с электрическими, является простота конструкций, легкость в эксплуатации и обслуживании, возможность воспроизведения поступательного движения без передаточных механизмов, простота управления, меньшие габариты.
По сравнению с гидравлическими пневмоприводы обладают следующими преимуществами: большие скорости срабатывания исполнительных устройств, более низкая стоимость, возвратные линии значительно короче, наличие неограниченного запаса воздуха в качестве рабочего тела.
Однако пневматические приводы имеют и недостатки: при равных габаритах с гидравлическими развивают меньшие усилия, утечки воздуха понижают их КПД, заданные законы движения не могут быть выполнены ими с достаточной точностью.
Несмотря на эти недостатки, пневмоприводы с успехом применяют в тех случаях, когда наиболее существенное значения приобретают их преимущества.
Развитие автоматизации производственных процессов, прогресс в области науки и техники повлекли за собой существенное усложнение пневматических систем. Часто при обслуживании ' одной машины используется несколько пневматических приводов, которые могут составлять
систему приводов, если связаны друг с другом функционально. Примером развития принципов построения систем приводов могут служить этапы совершенствования манипуляционных механизмов [77]
Применение универсального, специализированного, модульного и агрегатно-модульного принципов построения систем приводов связано с попытками разрешения объективного противоречия между универсальностью и специализированностью проектируемых механизмов [51,77].
В настоящее время системы пневмоприводов строят не из отдельных элементов, а из типовых универсальных или специализированных блоков, при этом значительно сокращается время на проектирование и упрощается эксплуатация систем.
Однако при агрегатно-модульном принципе построения систем приводов необходимо четкое обоснования деления функций на модули. Отсутствие четкого обоснования часто приводит к избыточному делению на модули и, следовательно, большому количеству узлов стыковки, что в свою очередь влечет за собой снижение эффективности разработанного механизма. Поэтому при использовании агрегатно-модульного принципа возрастает роль методов расчета и проектирования, позволяющих обоснованно выбирать как параметры отдельных модулей и агрегатов механизма, так и их компоновки, определяющие его кинематические и динамические характеристики [81].
Достаточно четко обосновывать деление функций между модулями позволяет метод нахождения новых технических решений (МИФФС), разработанный Сысоевым С.Н.[86,87].
Согласно данному методу при конструировании механизма агрегатно-модульного типа в модуль целесообразно включать элементы, объединенные причинными взаимосвязями. Существенное влияние на получение нового технического решения для механизмов агрегатно-модульного типа
оказывают взаимосвязи, их соответствие области применения технического объекта [90].
В промышленности большое количество деталей различных изделий, в том числе наиболее массовых (автомобилей, приборов, предметов народного потребления), изготовляется из листовых материалов. Количество таких деталей в отдельных изделиях достигает 50% и даже 100% [48].
Большое распространение в качестве средств автоматизации вспомогательных операций в машиностроении получили различные манипуляционные механизмы с вакуумными захватными модулями (ВЗМ).
В промышленности большое количество деталей различных изделий, в том числе наиболее массовых (автомобилей, приборов, предметов народного потребления), изготовляется из листовых материалов. Количество таких деталей в отдельных изделиях достигает 50% и даже 100% [54].
Листовая штамповка — способ получения тонкостенных изделий плоской или пространственной формы. Тонколистовой материал (до 4 мм) штампуют без нагрева, толстолистовой (свыше 4 мм) — с нагревом. Получаемые этим способом детали имеют точные размеры и обычно не нуждаются в дальнейшей обработке резанием. В мелкосерийном и серийном производствах применяют универсальные машины и оснастку; в крупносерийном и массовом производствах используют многооперационные штампы. Штамповку выполняют на кривошипных прессах с усилием 63 -50000 кН, с числом ходов от 5 до 15 в мин; на листоштамповочных автоматах с усилием 50 - 40000 кН, с числом ходов до 120 в мин. Число ударов в секунду - от 0,008 до 2. Время одного удара - от 12 с. до 0,5 с.
Высокоскоростная штамповка — способ обработки труднодеформи-руемых материалов с высокой точностью на молотах, скорость падающей части (бабы) которых при ударе достигает 40-60 м/сек. У обычных молотов -не выше 8 м/сек. Масса соударяющихся частей у высокоскоростных молотов при одинаковой энергии удара во много раз меньше, чем у обычных
молотов. Число ударов в секунду - около 12,5. Время одного удара - около 0,08с.
В автоматизации производственных процессов создание загрузочно-разгрузочных устройств, обслуживающих высокопроизводительное основное технологическое оборудование, является одной из важнейших задач. Это связано с тем, что в кузнечно-прессовом и штамповочном производстве очень велик удельный вес вспомогательных операций, особенно, когда изделие последовательно обрабатывается на нескольких прессах. Также одной из причин широкого применения манипуляционньгх механизмов в кузнечно-прессовом производстве является необходимость понизить опасность и травматизм, связанные с особенностями производства. [76].
В массовом производстве особое значение при листовой штамповке приобретают использование комбинированных штампов, механизация и автоматизация целых участков, автоматические линии. Резервы, которые можно использовать, осуществив автоматизацию изготовления изделий из листовых материалов, огромны [51].
Потребность манипуляционньгх механизмов - «обслужить» основное технологическое оборудование. Эта потребность складывается из подпотребностей: загрузить, разгрузить основное технологическое оборудование. В существующих роботизированных технологических комплексах в настоящее время применяются манипуляторы: однорукие, двурукие, со степенями подвижности линейного перемещения захвата, поворота, ротации кисти, сдвига и обладающие универсальностью, позволяющей производить разнообразную последовательность действий манипуляционного механизма
Потребность манипуляционньгх механизмов - «обслужить» основное технологическое оборудование. Эта потребность складывается из потребностей: загрузить, разгрузить основное технологическое оборудование. В существующих роботизированных технологических
комплексах в настоящее время применяются манипуляторы: однорукие, двурукие, со степенями подвижности линейного перемещения захвата, поворота, ротации кисти, сдвига и обладающие универсальностью, позволяющей производить разнообразную последовательность действий манипуляционного механизма/
Манипуляционные механизмы при загрузке-разрузке металлорежущих станков, прессов, гальванованн, литейного оборудования и т.д., а также при транспортировании, укладке, складировании не воздействуют на заготовку (деталь), а лишь имитируют действие человека, причём делают это-значительно медленнее. Из-за недостаточного быстродействия снижается производительность основного оборудования. Так, например, в холодной листовой штамповке КГШП делает 60-80 ударов в мин., а цикл работы манипулятора 3,5-4 с. [2]. Опыт эксплуатации КГШП с манипуляторами и роботами показал не возможность достижения высокой производительности (особенно при штамповке мелких поковок), поэтому главным критерием применения таких комплексов является освобождение человека от тяжелого физического труда со всеми вытекающими из этого социально-экономическими результатами [3]. При нанесении лакокрасочных покрытий электроосаждением окрашивание даже крупных деталей происходит очень быстро (до 0,5 мин), а с учётом загрузки и выгрузки детали полный цикл возрастает до 3 мин. [4]. Автоматизация транспортных работ в машиностроении требует всё более интенсивного увеличения производительности вспомогательного оборудования, позволяет экономить время основных рабочих которые 5-15% общего фонда времени тратят на укладку и перекладку полуфабрикатов и готовых деталей [5], что ещё раз доказывает актуальность увеличения быстродействия манипуляционного оборудования выполняющего вспомогательные операции в машиностроении. Анализ действующих технологических процессов операций штамповки, проведенный ЭНИМС, показал, что от 20 до 70% времени занимают установка и снятие изделия со станка [24]. На специальных технологических
автоматах удается достигнуть сокращения вспомогательного времени, затрачиваемого, а установку и съем изделий. При автоматизации вспомогательных операций большое внимание уделяют также транспортным операциям, так как при автоматизации загрузочных операций детали следует не только ориентировать, но и подать на рабочую позицию автоматического станка или иной рабочей машины в требуемом положении. В процессе загрузки необходимо перемещать деталь, не нарушая приданной ей ориентации (или иногда менять одно ориентированное положение на другое), причём транспортные операции должны выполнятся за короткий промежуток времени, чтобы повысить производительность выпуска готовых изделии.
Производительность изготовления изделий в любой отрасли промышленности зависит от производительности машин, количества и качества выпускаемой продукции. Затраты времени на производство изделий складывается из времени работы основного технологического оборудования (металлорежущие станки, прессы, гальванованны, сборочные автоматы и т.д.) и вспомогательного оборудования (загрузочные, ориентирующие, транспортные и т.д. механизмы)[54].
T=t0+t., (1.1)
где: Т время, в течение которого производится определенная порция продукции (штуки, единицы длины, площади, объема, веса); t0 - время работы основного технологического оборудования; /\, - время манипулирования (выполнение операций манипулирования обрабатываемой заготовкой (деталью) вспомогательным технологическим оборудованием).
to=tP+tx (1.2)
где: tp - время, затрачиваемое на рабочие ходы. т. е. непосредственно на обработку данной детали (время резания и деформации металла при штамповке, время, расходуемое на загибку проволоки, нагрев и штамповку болтов, и т. д.); tx - время, затрачиваемое на холостые ходы, (подвод и отвод инструмента, подача включение отдельных механизмов станка и т.д.).
Производительность труда на производственной операции во многом зависит от соотношения машинного времени (время работы основного технологического оборудования) и времени манипулирования. Если за период рабочего цикла Т на производственной операции выпускается одно изделие, то её цикловая производительность (при условии бесперебойной работы):
6=4 = -^— (1.3)
Если за период рабочего цикла Т на производственной операции производится не одно, ар изделий, то цикловая производительность:
Qn = Y. (1.4)
Так как в машиностроении значительную часть представляет штучная продукция, то здесь в основу берётся штучная производительность, т. е. количество изделий, изготовленных в единицу времени: Q (шт/мин), (шт/смену).
Если на производственной операции отсутствуют вспомогательные ' операции: tm-0; T=to и технологический процесс осуществляется непрерывно, цикловая производительность в соответствии с (1.2):
Qw=~ = K (шт/мин) (1.5)
К - технологическая производительность, она представляет собой
фиктивную производительность любой технологической операции,
вычисленную без учета потерь времени на манипулирование
Повышение технологической производительности достигается
интенсификацией режимов обработки, применением новых прогрессивных технологических процессов, сокращением длины холостых ходов, совмещением операций между собой, и другими методами.
На производственных операциях с применением вспомогательного технологического оборудования цикловая производительность всегда меньше технологической.
Таким образом, цикловая производительность производственной операции представляет собой произведение технологической производительности К на коэффициент производительности ц. Коэффициент производительности определяют отношением времени манипулирования к периоду цикла.
Величина г\ характеризует степень непрерывности протекания технологического процесса
Так, коэффициент ч=0,7 означает, что в рабочем цикле 70% составляет время работы основного технологического оборудования, а 30% - время работы вспомогательного оборудования.
Таким образом, повышение производительности возможно лишь при учёте взаимодействия между указанными двумя факторами.
Если уменьшается время манипулирования, приближаясь к нулю, то производительность стремится к технологической. Если наряду с увеличением технологической производительности сокращается время манипулирования, то производительность машин не имеет.
Таким образом, увеличение быстродействия вспомогательного оборудования является одним из основных критериев повышения производительности технологических процессов. На рис. 1.1 приведена обобщённая временная циклограмма штамповочной операции с учётом потерь на манипулирование, дающая представление о том, что при улучшении методов производства без совершенствования средств манипулирования соотношение машинного времени манипулирования могут оказаться чрезвычайно неблагоприятными.
Цикл обработки
Время манипулирования
Машинное время
Вспомогательное время
!
I.
! I
I,
XT-
1 -і
^ш
s> s
I It
і і
!
Рис. 1.1. Временная циклограмма штамповочных операций. Тем не менее, даже максимальное быстродействие манипуляторов с ВЗМ в полной мере не может обеспечить максимальную производительность основного технологического оборудования. Применение манипуляторов при автоматизации вспомогательных операций в различных областях промышленности требует повышения эффективности этого оборудования. Увеличение быстродействия механизмов на основе традиционных приводов (электромеханический, гидравлический, пневматический) возможно лишь до определенного, довольно низкого предела. Быстродействие манипуляторов с программно управляемыми приводами механизмов вращательного и поступательного движения лимитируются допустимыми коэффициентами
усиления контуров управления, ограниченными условиями динамической устойчивости управляемых упругих систем [56].
Созданные в последнее время высокоскоростные захватные устройства, выполняющие функции «взять», «установить» заготовку за десятые и даже сотые доли секунды [9,10,12,13] ещё более усиливает потребность значительного повышения технических характеристик устройств, выполняющих функции перемещения захвата и заготовки в пространстве.
Анализ наиболее распространенных схем роботизированных технологических комплексов, применяемых в холодной листовой штамповке, показывает наличие определенных причинных взаимосвязей [56]. Так, если захват находится над заготовкой, то следуют действия манипулятора: опускание захвата на заготовку, захват заготовки, подъем захвата с заготовкой. Также, если захват с заготовкой находится над местом, куда он должен ее установить, то следуют изменяемые, как по последовательности, так и по функциям действия манипулятора, а именно: опускание захвата с заготовкой на рабочую поверхность основного оборудования, отпускание заготовки, подъем захвата в исходное положение. Это указывает на целесообразность синтеза и применения в манипуляционных механизмах системы приводов захватного устройства агрегатно-модульной конструкции, выполняющего функции «взять» заготовку (опускание захвата, захват заготовки, подъем захвата с заготовкой) и «установить» заготовку (опускание захвата с заготовкой на рабочую позицию, отпускание заготовки, подъем захвата). Найденные причинные взаимосвязи согласно МИФФС [100] можно реализовать либо на уровне центральной системы управления, либо на аппаратном уровне, либо на уровне организации данных причинных взаимосвязей между эффектами, соответствующими каждой функции.
Для автоматизации работ по загрузке и разгрузке изделий из листовых материалов в холодной листовой штамповке широко применяются захватные устройства с магнитными и вакуумными захватами, достоинства которых заключаются в следующем [54]:
с помощью магнитных и вакуумных захватов относительно просто решается задача отделения плоского тонкого изделия от остальных изделий в вертикальном пакете и задача его транспортирования, что часто невозможно достичь другими средствами;
магнитные и вакуумные захваты наиболее универсальны, так как не связаны с размерами и формой контура изделий;
магнитные и вакуумные захваты не деформируют изделие, если изделие не жесткое - тонкое или ослаблено отверстиями и открытыми пазами;
магнитные вакуумные захваты компактны, просты по конструкции и
дешевы в производстве и эксплуатации.
В таблице 1 приведены данные о величине удерживающей силы магнитных и вакуумных захватов в плоскости стыка, отнесенной: а) к единице площади изделия, ограниченной наружным контуром стыка; б) к единице объема захвата (по габаритным размерам захвата); в) к единице веса захвата.
Характеристики типов захватов Таблица 1
Сравнение данных табл. 1 показывает, что по величине удерживающей силы в плоскости стыка вакуумные захваты имеют существенные преимущества перед магнитными.
Важным преимуществом вакуумных захватов по сравнению с магнитными является возможность их использования для изделий из немагнитных материалов.
При использовании вакуумных захватов более просто решается задача отделения верхнего изделия от других изделий в вертикальном пакете, так как подъемная сила вакуумных захватов действует только на одно верхнее изделие.
Вакуумные захваты проще конструктивно и прочнее, чем магнитные.
Недостатком вакуумных захватов является невозможность использования их для тех изделий, которые не имеют сплошных и достаточно ровных участков поверхностей и в этом уступают магнитным захватам.
По условиям питания захватов предпочтение вакуумным или электромагнитным захватам можно отдать только применительно к конкретной обстановке [54].
Для обслуживания высокопроизводительного технологического оборудования в кузнечно-прессовом производстве особенно целесообразно применение цикловых манипуляционных механизмов.
Целесообразность их применения обусловлена как простотой конструкции и системы управления, так и возможностью их быстрой переналадки в соответствии с требуемыми технологическими процессами.
В кузнечно-прессовом и штамповочном производстве существует необходимость автоматизации, как правило, следующих операций: холодной листовой штамповки; горячей и холодной объемной штамповки; ковки. В данных автоматизированных системах вспомогательное время часто на порядок превышает время выполнения основных технологических операций. Поэтому в настоящее время актуальной является проблема качественного
повышения быстродействия работы механизмов загрузки-разгрузки
основного технологического оборудования. Решение данной проблемы
требует системного подхода, включая разработку высокоэффективных
принципов и методов нахождения технических решений, структурные и
параметрические исследования с разработкой принципиально новых
технологий и устройств. Однако с появлением цикловых приводов,
обеспечивающих быстродействие в несколько раз большее, чем
традиционные приводы [89,85], задача по сокращению вспомогательного
времени сводится к повышению быстродействия захватных механизмов.
Решение данной задачи позволит повысить быстродействие
манипуляционных механизмов загрузки-разгрузки основного
технологического оборудования в целом.
Как известно, существуют насосные и безнасосные вакуумные захватные устройства. Однако в средствах автоматизации нашли применение только насосные вакуумные захватные устройства. Это обусловлено тем, что существующие устройства захвата и транспортировки изделий имеют низкое быстродействие, вследствие чего для надежного удержания предметов необходимо время в пределах от нескольких секунд до десятков секунд, что не может быть обеспечено безнасосными вакуумными захватными устройствами [100].
Однако, разработка качественно новых приводов колебательного маятникового типа, способов безударного позиционирования, способа динамического позиционирования подвижного исполнительного органа и устройств их реализующих [89,85], позволяет существенно сократить время транспортировки изделия, что приводит к качественному изменению исходной ситуации для поискового конструирования модулей, выполняющих функции «взять» и «установить» заготовку. Время транспортировки изделия соответствует необходимому времени надежного удержания его безнасосным вакуумным захватом. Продолжительное же время удержания заготовки определяет необходимость применения насосного вакуумного
захвата и, как следствие, - вакуумного привода. Новая ситуация определяет возможность использования безнасосного вакуумного захвата, что допускает отсутствие вакуумного привода. Данная возможность совпадает с возникшей потребностью повышения быстродействия вакуумных захватных модулей.
Разработке и исследованию захватных устройств посвящены работы С.Н. Колпашникова [100], С.Н. Сысоева [83,84,91,92,], Ю.В. Черкасова, И.Б.Челпанова [101].
Вопросы разработки, расчета пневмоприводов для высокопроизводительных технологических машин освещены в работах И.И. Артоболевского [13], Е.В. Герц [32, 33, 34], Г.В. Крейнина [34] и ряде других. За рубежом опубликованы труды исследователей пневматических устройств: И.Ф. Блекборна, Р.А. Гирша, X. Петцольда, Г. Риска, М. Славского и других. Экспериментальные исследования пневмоустройств поршневого и мембранного типов проводились в лабораториях Института машиноведения, в производственных условиях ЗИЛа, НИИТ Автопрома, станкостроительного завода им. С.Орджоникидзе и других.
Применение универсального, специализированного, модульного и агрегатно-модульного принципов построения систем приводов связано с попытками разрешения объективного противоречия между универсальностью и специализированностью проектируемых механизмов [51,25].
Первое из указанных направлений предполагает разработку ряда механизмов, обладающих широкими возможностями, что позволяет использовать их в различных областях производства. Однако достижение широкой области их применения приводит к увеличению их стоимости, сложности. При этом во многих случаях возможности данных механизмов недоиспользуются потребителем.
Второе направление в создании механизмов данного типа, с одной стороны, приводит к увеличению их номенклатуры, что отрицательно сказывается на серийности их производства и, соответственно, на стоимости,
а с другой стороны, упрощение конструкции способствует снижению стоимости изготовления механизмов.
Одним из путей разрешения противоречий между универсальностью и специализированностью является построение механизмов данного типа на агрегатно-модульной основе.
Агрегатно-модульный принцип построения [77] предполагает создание конструкций механизмов на базе ограниченной группы нормализованных узлов и открывает возможности:
получения специализированных механизмов, наиболее полностью отвечающих требованиям решения конкретной технологической задачи, не обладающих избыточностью функций, а, следовательно, более дешевых по сравнению с универсальными;
сокращение времени и трудоемкости проектирования специализированных механизмов за счет более полного использования выполненных ранее разработок и расширения гаммы изделий путем добавления новых узлов и их комбинаций на базе ранее разработанных;
увеличение надежности механизмов за счет отработанности входящих в него узлов и наибольшего соответствия данной конструкции решаемой задаче;
улучшение условий эксплуатации и повышение ремонтопригодности парка механизмов за счет уменьшения числа вариантов конструкций узлов и деталей;
удешевление производства за счет снижения номенклатуры деталей
в производстве и увеличения серийности их выпуска.
Таким образом, агрегатно-модульный принцип построения предполагает следующие основные направления:
при создании механизмов, предназначенных для выполнения
сложных перемещений в пространстве (сварка, окраска и т.п.) целесообразно
создание оригинальных конструкций универсального типа с широкими возможностями;
при создании механизмов, предназначенных для выполнения
более простых операций (загрузка станков, прессов и т.п.) целесообразно создание специализированного типа на агрегатно-модульном принципе построения.
Таким образом, одним из путей разрешения противоречий между универсальностью и специализированностью является построение систем приводов на агрегатно-модульной основе. Этот принцип дает возможность на базе ограниченной группы нормализованных узлов создать специализированную конструкцию механизма, которая наиболее полно удовлетворяет требованиям решения конкретной технологической задачи и не имеет избыточности.
Приемы и принципы, используемые при создании агрегатно-модульных конструкций, различны. Однако следует заметить следующее.
При агрегатно-модульном построении механизмов функциональные узлы основных систем (исполнительной, информационной и управления) строятся на агрегатной основе и на базе этих узлов создаются различные компоновочные схемы.
К отдельным агрегатным узлам (модулям) системы предъявляются следующие основные требования:
законченность и конструктивная самостоятельность механизмов;
обеспечение прочности и жесткости в соответствии с проектными нормативами;
обеспечение компоновки в различных сочетаниях и положениях, простота и надежность монтажа;
унификация стыковочных элементов узлов одного назначения.
При создании агрегатно-модульной системы построения
механизмов решается задача минимизации необходимого числа степеней
подвижности конструкции для выполнения ею своего функционального назначения.
Актуальность работы. Необходимость повышения эффективности систем приводов включает такие основные технические характеристики, как функциональные возможности, быстродействие и т. д. Особенно остро стоит проблема повышения их быстродействия в предметной области автоматизации обслуживания высокопроизводительного оборудования. Например, в холодной листовой штамповке вспомогательное время на порядок больше основного.
Решение данной проблемы возможно на основе применения современных принципов проектирования систем приводов и нахождения новых высокоэффективных устройств и технологий с помощью прогрессивных методов нахождения технических решений. Создание подходов, методов получения качественно новых технических решений, позволяющих обоснованно выбрать параметры отдельных модулей и компоновки, определяющие их кинематические и динамические характеристики, открывают возможности значительного повышения не только отдельных технико-экономических характеристик манипуляционных механизмов, но и их эффективности. Из современных эвристических методов нахождения технических решений своей эффективностью выделяется метод исследования функционально-физических связей (МИФФС), который позволяет в общем виде достаточно четко обосновывать деление функций между модулями. При этом применение данного метода для проектирования систем приводов в каждом конкретном случае требует разработки методик проектирования.
Одной из основных составляющих производительности манипуляционных механизмов при выполнении ими загрузочно-разгрузочных операций является быстродействие приводов вакуумных захватных устройств. Разработка новых способов безударного позиционирования, появление приводов колебательного, маятникового типа, имеющих высокое
быстродействие, существенно сократило время транспортировки изделия. Это привело к потребности снижения вспомогательного времени, затрачиваемого на выполнение операций взятия и установки транспортируемых изделий. Созданный сравнительно недавно новый класс высокоскоростных вакуумных захватных модулей, представляющих собой систему взаимосвязанных приводов, не нашел в настоящее время должного применения в промышленности. Это связано с тем что, не были решены вопросы по расширению области их эффективного применения, а также повышения надежности выполнения функции захвата и отпускания заготовки безнасосным вакуумным захватом. Поэтому особую актуальность приобретает исследование существующих и разработка новых систем приводов быстродействующих вакуумных захватных агрегатных модулей (ВЗМ).
Цель диссертационной работы. Повышение быстродействия систем пневматических приводов посредством разработки высокоскоростных вакуумных захватных модулей.
Поставленная цель может быть достигнута:
проведением анализа современных захватных устройств агрегатно-модульного типа и выявлением возможности повышения их быстродействия;
выявлением закономерностей физических процессов, происходящих в модулях в условиях реальных ситуаций их функционирования;
синтезом структур быстродействующих вакуумных захватных модулей, выполняющих функции «взять» и «установить» изделие с учетом реальных производственных условий;
разработкой математических моделей и проведением параметрических исследований эффективности работы устройства;
- разработкой экспериментальной установки и проведением натурных
испытаний для подтверждения эффективности предлагаемых технических
решений.
Методы исследований. Основные результаты работы были получены с использованием теории автоматического управления, алгебры логики, методов цифрового моделирования, основных научных положений пневматики, физики, термодинамики, методы поискового конструирования. Проверка полученных результатов осуществлялась методами натурного эксперимента.
Научная новизна работы заключается в:
- выявленной возможности выполнения уплотнительным элементом
вакуумного захвата функций распределительной аппаратуры, позволяющей
создавать быстродействующие пневматические системы захватных
агрегатных модулей;
методике нахождения технических решений, позволяющей разрабатывать структуры систем приводов, путем выявления и устранения избыточных для требуемой области применения функционально-физических связей;
- создании структур быстродействующих вакуумных захватных
агрегатных модулей;
математических моделях позволяющих оптимизировать по быстродействию параметры вакуумных захватных модулей.
Реализация результатов работы. Результаты работы используются:
ООО «ВЕКО» в автоматизированной линии производства холодильников;
Владимирским государственным университетом в учебном процессе при прохождении студентами лабораторного практикума.
Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:
способ работы вакуумного захвата, позволяющий усовершенствовать процессы «взять» и «установить» изделие путем совмещения функций, выполняемых распределительной аппаратурой и уплотнительным элементом захвата;
математические модели быстродействующих вакуумных
захватных модулей, позволяющие осуществить проведение параметрических исследований;
методика поискового конструирования вакуумных захватных устройств, позволяющая осуществлять синтез новых структур быстродействующих захватных модулей;
результаты исследований влияния параметров вакуумных захватных модулей на их быстродействие;
быстродействующие системы приводов вакуумных захватных модулей.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 работ, в том числе 1 работа в центральной печати (Конструирование быстродействующих вакуумных захватов / Станки и инструмент (научно-технический журнал). — 2007. - №12. - С. 15-19) и 3 патента на изобретение РФ: №2304505 «Вакуумная захватная головка», №2318653 «Захватная головка», №2317452 «Пневматический привод одностороннего действия».
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Общий объём работы 203 страниц. Работа содержит 181 страницу машинописного текста, 64 рисунка, 10 таблиц, 5 приложений на 22 страницах и библиографический список, включающий 103 наименования.
Анализ структур вакуумных захватных модулей
Основными требованиями к захватным механизмам являются требования максимальной простоты конструкции, возможности создания длительного удержания детали и высокой надежности работы. Количественные требования к массе привода, создаваемого усилия и диапазону перемещений выходного звена зависят от массы захватываемого объекта.
По функциональным возможностям [92] создания перемещений рабочих элементов захватные механизмы делятся на три группы: с неограниченным перемещением выходного звена (например, электроприводы), с ограниченным перемещением выходного звена (например, пневмоприводы), с малым перемещением выходного звена (например, мембранные приводы).
Приводы с неограниченным перемещением выходного звена, как правило, применяют в захватных механизмах, предназначенных для захватывания крупногабаритных объектов.
Приводы с ограниченным перемещением применяются в большинстве схватов. Для них основными параметрами являются ход и усилие на выходном звене.
Приводы с малыми перемещениями являются простыми и надежными, но находят применение, как правило, только в узкодиапазонных захватных механизмах, предназначенных для захватывания объектов с одними и теми же размерами [54].
Наилучшим образом требованиям, предъявляемым к приводам захватных механизмов, удовлетворяют пневмоприводы. Наибольшее распространение получили линейные пневмодвигатели - пневмоцилиндры, применяющиеся более чем в 90% манипуляционных механизмов. Основные преимущества пневматических устройств: - простота и надежность конструкции; - высокая скорость выходного звена (до 1000 мм/с при линейном перемещении); - высокая точность позиционирования при работе по жестким упорам; - возможность применения в агрессивной и пожароопасной средах; - высокий коэффициент полезного действия (до 0,8); - простота компоновки элементов; - низкая стоимость конструкции и малые затраты на обслуживание; - применение фторопластовых вставок совместно с резиновыми уплотнениями значительно снижает силы трения и повышает наработку на отказ; - для питания может быть использован собственный насос, компрессор, а также центральная пневмомагистраль; - управление, как правило, является цикловым.
Таким образом, в простейших манипуляционных механизмах с пневмоприводом, включая привод захватного механизма, достигается единство типов приводов, управления и единообразие конструктивных решений.
Необходимость повышения эффективности захватных механизмов включает такие основные технические характеристики, как функциональные возможности, быстродействие и т. д. Особенно остро стоит проблема повышения быстродействия приводов захватных механизмов в предметной области автоматизации обслуживания высокопроизводительного оборудования. Например, в холодной листовой штамповке, где вспомогательное время на порядок больше основного.
Одной из основных составляющих быстродействия манипуляционных механизмов в холодной листовой штамповке является быстродействие вакуумных захватных устройств. Разработка новых способов безударного позиционирования приводов колебательного, маятникового типа, имеющих высокое быстродействие, позволяет существенно сократить время транспортировки изделия. В связи с этим возрастает потребность дальнейшего снижения вспомогательного времени. Поэтому особую актуальность приобретает исследование существующих и разработка новых вакуумных захватных модулей, обеспечивающих высокое быстродействие[57]. Пневматические захватные устройства можно подразделить по принципу захвата и удержания деталей на две группы: 1. Механо-пневматические захваты. В них сжатый или разреженный воздух воздействует на механизм, который удерживает деталь. 2. Устройства, в которых деталь захватывается и удерживается непосредственно действием на нее сжатого или разреженного воздуха. Эти устройства, в свою очередь, подразделяются на вакуумные и струйные. К механо-пневматическим захватам относятся камерные и шланговые захваты. В них в качестве привода, воздействующего на захватывающие органы, используется давление сжатого воздуха. Преимуществами этих захватов являются простота конструкции и высокая точность. Они используются для захвата и удержания объемных тонкостенных нежестких деталей или деталей, изготовленных из легкоразрушающихся материалов. Струйные захваты делятся на два типа: 1. Захват осуществляется за счет разрежения, возникающего при прохождении струи воздуха в щели между деталью и захватом. 2. Для захвата используется эффект напора вытекающей из сопла воздушной струи. Аэродинамическое воздействие на деталь поддерживает ее в подвешенном состоянии. Устройства данного вида предназначены для захвата плоских деталей с центральным отверстием, а также деталей с гладкой цилиндрической поверхностью. Большую группу захватных устройств составляют вакуумные захваты. Принцип их действия основан на создании прижимного усилия за счет разрежения в вакуумной камере, замкнутой деталью и корпусом захвата, в связи с чем, под действием атмосферного давления создается сила взаимодействия между захватываемым объектом и деталью. По способу создания разрежения различают насосные и безнасосные вакуумные захваты [40]. Преимуществами вакуумных захватов являются: удобство, быстрота захвата и освобождения захватываемого объекта, сохранность поверхности при захвате, возможность захвата за плоскость.
Анализ и синтез метода работы вакуумных захватных модулей
Существующие в настоящее время технологические процессы характеризуются значительной долей времени выполнения вспомогательных операций механизмами относительно основного времени обслуживания. Одним из составляющих данного процесса является выполнение захватными устройствами манипуляционных механизмов функций «взять» и «установить» изделие.
Из центральной системы управления (СУ) поступает команда Vi„n на выполнение операции «опускание присоски на изделие» элементом технической системы Эь О завершении выполнения данной операции информируется СУ сообщением Vjon. По команде Р элементом Э2 выполняется захват изделия, а затем, с задержкой времени, и подъем его элементом 3j по команде У-1ПОь- О завершении выполнения данной операции сообщается сигналом Vjnod СУ. После завершения транспортировки изделия из СУ поступает команда У1оп на выполнение операции «опускание присоски с изделием» элементом технической системы Э]. После поступления в СУ информации Vjon завершении выполнения данной операции по команде У-ют элементом Э2 выполняется отпускание изделия, а затем подъем присоски элементом Э/ по команде У-тоо. О завершении выполнения данной операции сообщается СУ сигналом У\поо.
Во Владимирском Государственном Университете с использованием метода исследования функционально-физических связей (МИФФС) [94] разработаны высокоскоростные автоматизированные системы с применением агрегатно-модульного принципа построения.
МИФФС базируется на выявлении и приведении в соответствие функционально-физических связей области применения разрабатываемой технической системы. Применение мехатронного принципа построения позволило сократить количество причинных взаимосвязей между его элементами при сохранении и даже в ряде случаев расширении их функциональных возможностей. В автоматизированных системах с вакуумными захватными модулями (рис. 3.1,6) организация функционально-физической связи J juax, обеспечивает начало выполнения функции захвата изделия элементом 32 сразу же после завершения выполнения функции «опускание присоски на изделие» элементом 3j. Наличие функционально-физических связей V jinodh V2jiom У2jinod2 обеспечивает начало выполнения функций подъема присоски с изделием, отпускание его и подъема присоски сразу же после завершения выполнения соответствующих предыдущих функций.
Создание данных автоматизированных систем [3, 4] позволило: на порядок сократить время выполнения операций «взять» и «установить» изделие; упростить систему управления и конструкцию; организовать простыми средствами выполнение таких дополнительных функциональных возможностей как контроль выполнения функции захвата изделия и контроль аварийных ситуаций, а также автоматическое выполнение требуемой величины перемещения присоски. Однако использование в приводе перемещения присоски пневматического маломощного вакуумного типа энергии ограничивает дальнейшее повышение их быстродействия.
Применение для выполнения операции перемещения присоски избыточного давления воздуха позволит значительно сократить время выполнения технологических операций «взять» и «установить» изделие.
Использование высокоскоростных приводов колебательного типа [5]для выполнения операции транспортировки вакуумного захватного модуля значительно сокращает не только время выполнения данной операции, но и суммарное требуемое время удержания присоской изделия.
Данные значительные количественные изменения открывают возможности качественного изменения состава применяемого автоматизированного оборудования. Открывается возможность не только значительного повышения его производительности, но и замены насосного безнасосным вакуумным захватом.
Функции уплотнительного элемента (ТОі) включают в себя: функцию Фі - уменьшения объема рабочей полости А присоски для вытеснения из нее воздуха, выполняемой путем деформации сжатия уплотнительного элемента (Ji); функцию Ф2 - увеличения объема рабочей полости А присоски для создания в ней давления разрежения воздуха, выполняемую действием (J сил упругой деформации уплотнительного элемента; функции Ф3 -герметизации и Ф4 - разгерметизации рабочей полости А присоски при ее соединении (J3) и разъединении (J4) с изделием.
При подаче сигнала из системы управления 7 на выполнение функции (Фуст =1) «установить изделие», кроме выполнения функции включения распределителя 6 (Ф6 = 1), включается клапан 8 (Ф8 = 1), а трубопровод 9 выполняет функцию соединения полости А с атмосферой (Ф9 = 1). В поршневой полости повышается избыточное давление воздуха, что приводит к выполнению функций (Ф4 1, Ф2 1 , Ф1 , Ф104/) перемещения штока пневмоцилиндра, корпуса 2, уплотнения и изделия в направлении установки его на рабочую поверхность. Выключается датчик 3 (ФЗ = 0), а после выполнения функций остановки штока пневмоцилиндра, корпуса, уплотнения и изделия (Ф4_1_ , Ф2_1_ , Ф1_1_, Ф10_1_ ) в результате повышения давления в поршневой полости выполняется функция открытия клапана 5 (Ф5 = 1). Величина избыточного давления в поршневой полости пневмоцилиндра падает и выполняются функции перемещения вверх штока (Ф4Т ), корпуса (Ф2Т), восстановление формы уплотнения присоски (Фрасі) а затем и его перемещения вверх (ФіТ ). При выполнении останова присоски в крайнем верхнем положении включается датчик 3 (ФЗ = 1), сообщая в систему управления информацию о завершении выполнения функции «установить изделие» (Фуст = 0). Из системы управления поступает команда на выключение клапанов 6 (Ф6 = 0) и 8 (Ф8 = 0), что приводит к закрытию пневмолинии 9 (Ф9 = 0) После прекращения подачи сжатого воздуха в поршневую полость закрывается клапан 5 (Ф5 = 0).
Общая методика планирования эксперимента
В соответствии с целью диссертационной работы, необходимо провести оптимизацию параметров вакуумного захватного модуля с точки зрения быстродействия, то есть необходимо подобрать значения параметров устройства, что бы быстродействие его при выполнении операций захвата и установки детали было максимально возможным. Понятно, что пр наличии множества параметров устройства, оказывающих влияние на его быстродействие, достаточно сложно достоверно выявить оптимальный значения всех параметров, так как проведение всех возможных с данными параметрами опытов приводит к абсурдно большим экспериментам. Поэтому, для того, что бы получить более точные результаты и существенно сократить количество производимых опытов и время работы в данном направлении, необходимо упорядочить ход исследований. Для этого воспользуемся методом планирования эксперимента [2].
Планирование эксперимента - это процедура выбора числа и условий проведения опытов, необходимых и достаточных для решения поставленной задачи с требуемой точностью. При этом существенно следующее: минимизация общего числа опытов; одновременное варьирование всеми переменными, определяющими процесс, по специальным правилам; использование математического аппарата, нормализующего многие действия экспериментатора выбор четкой стратегии, позволяющей принимать обоснованные решения после каждой серии экспериментов.
Поиск оптимальных условий (оптимизация) является одной из наиболее распространенных научно-технических задач. Они необходимы тогда, когда установлена возможность проведения процесса, и нужно найти наилучшие (оптимальные в некотором смысле) условия его реализации. Необходимо четко сформулировать в каком смысле условия должны быть оптимальные. Этим определяется выбор цели исследования
В данном случае будем проводить планирование эксперимента при поиске оптимальных условий для достижения максимального быстродействия вакуумного захватного модуля.
Планирование экстремального эксперимента - это метод выбора количества и условий проведения опытов, минимально необходимых для отыскания оптимальных условий, то есть для решения поставленной задачи.
Для решения задачи поиска оптимальных условий воспользуемся методом Бокса-Уилсона или методом крутого восхождения.
Этот метод заключается в том, что необходимо осуществлять небольшие опытов, в каждой из которых одновременно варьируются по определённым правилам все учитываемые факторы. Серии организуются таким образом, чтобы после математической обработки предыдущей можно было выбрать условия проведения следующей серии. Так последовательно, шаг за шагом, достигается область оптимума [26].
Метод Бокса-Уилсона [2] позволяет получать математические модели процессов, используя факторное планирование, регрессионный анализ и движение по градиенту. Будем предполагать, что: - множество определяющих факторов задано (ограничено); - каждый из факторов управляем; - результаты опытов воспроизводятся (для эксперимента на объекте); - решается задача поиска оптимальных условий; - математическая модель процесса заранее неизвестна.
Для описания объекта исследования воспользуемся представлением о кибернетической системе, которая схематически изображена на рис. 2.3. Такую кибернетическую систему называют «черным ящиком».
Стрелки справа изображают численные характеристики целей исследования - параметры оптимизации. Параметр оптимизации (критерий оптимизации, целевая функция) - это признак, по которому необходимо оптимизировать процесс.
Параметр оптимизации является реакцией (откликом) на воздействие факторов, которые определяют поведение рассматриваемой системы. При решении поставленной задачи будем использовать математические модели объекта исследования. Под математической моделью понимают уравнение, связывающее параметр оптимизации с факторами.
Каждый фактор может принимать в опыте одно из нескольких значений - уровней. Фиксированный набор уровней факторов (то есть установление каждого фактора на некоторый уровень) определяет одно из возможных состояний «черного ящика». Одновременно это есть условие проведения одного из возможных опытов. Если перебрать все возможные наборы состояний, то получим полное множество различных состояний данного «ящика». Одновременно это будет число возможных различных опытов.
Чтобы определить число различных состояний, достаточно число уровней (если оно для всех факторов одинаково) возвести в степень числа факторов к: рк, где р- число уровней. Совокупность всех возможных состояний определяет сложность «черного ящика» и общее число возможных опытов.
Задача выбора необходимых для экспериментов опытов, методов математической обработки их результатов и принятия решений - есть задача планирования эксперимента. Частный случай этой задачи - планирование экстремального эксперимента, то есть эксперимента, поставленного с целью поиска оптимальных условий функционирования объекта [36].
При планировании экстремального эксперимента важным этапом является определение параметра, который нужно оптимизировать. К параметру оптимизации предъявляются определенные требования. Параметр оптимизации должен быть: - эффективным с точки зрения достижения цели; - универсальным; - количественным и выражаться одним числом; - статистически эффективным; - имеющим физический смысл, простым и легко вычисляемым; - существующим для всех различимых состояний.
Из многих параметров, характеризующих объект исследований, только один, часто обобщенный, может служить параметром оптимизации. Остальные рассматриваются как ограничения. Построение обобщенного параметра оптимизации связано с созданием единого признака, количественно определяющего функционирование исследуемого объекта со многими выходными параметрами. Введем безразмерную шкалу, в которой использовано числовое множество элементов - 0 (неудовлетворительное качество) и J (удовлетворительное качество). В ситуации, когда каждый преобразованный частный отклик принимает только два значения 0 или 1, обобщенный отклик должен принимать одно из этих значений, причем так, чтобы значение 1 имело место тогда, и только тогда, когда все частные отклики в этом опыте приняли значение .
Сравнение результатов экспериментальных исследований с данными машинных экспериментов
Полученные в ходе натурного эксперимента результаты представляют собой графики изменения некоторых электрических величин, например сопротивления, во времени. Конечным же результатом эксперимента, который позволит оценить адекватность математической модели исследуемых устройств и их работоспособность, провести параметрические исследования, должны быть графики изменения во времени координат захватных модулей при выполнении ими операций рабочего цикла. Поэтому для сравнения результатов машинного и натурного экспериментов, необходимо провести в соответствие друг другу их выходные физические величины. Тарировочный график представлен нарис. 5.5.
Эксперименты для устройств ПРИ и МТ5 проведены в соответствии с планированием эксперимента, представленным в главе 3. В результате получено семейство переходных процессов, характер и качество которых оценены с точки зрения заданной потребности. На рис. 5.6. - — 5.8 представлены наиболее характерные графики показаний датчика, полученных в ходе экспериментов. На данных графиках ось абсцисс соответствует времени, с; ось ординат — координате, мм.
В ходе эксперимента измерения проводились на макете ПР01, выполняющим операции «взять» и «установить» деталь.
Показания датчика перемещения представляют собой циклограмму работы систем приводов захватного устройства, позволяющую определить время выстоя устройства в верхнем (исходном) и нижнем положениях и время переходных процессов при выполнении устройством операций «взять» и «установить» деталь рис., полностью данные о быстродействии приведены в таб. 4.1.-4.4., и на рис. 5.9.
В ходе эксперимента на устройстве мод. МТ5 измерения проводились на макете с мембранным, выполняющим операции «взять» и «установить» деталь.
Показания датчика перемещения представляют собой циклограмму работы систем приводов захватного устройства, позволяющую определить время выстоя устройства в верхнем (исходном) и нижнем положениях и время переходных процессов при выполнении устройством операций «взять» и «установить» деталь и рис. 5.16. — 5.19. Полностью данные о быстродействии приведены в на рис. 5.20.
По графикам на рис 5.16 - 5.19. можно наблюдать зависимость времени выполнения устройством операции захвата и установки детали в зависимости от её массы и хода рабочего органа. Видно, что время переходного процесса увеличивается в зависимости от массы детали.
На основании сравнения графиков можно определить влияние величины давления сжатого воздуха в магистрали на время выполнения устройством операций «взять» и «установить» деталь (при одинаковом усилии открытия клапана быстрого сброса давления и его условного диаметра проходного сечения) Видно, что при увеличении давления в магистрали увеличивается быстродействие вакуумного захватного модуля.
Сравнение полученных экспериментальным путём результатов с результатами параметрических исследований математических моделей исследуемых захватных устройств (Рис. 5.19), позволяет сделать вывод о том, что экспериментально полученные результаты в допустимой мере соответствуют теоретически полученным результатам. Это подтверждает работоспособность исследуемых систем приводов захватных устройств, грамотность математических моделей, описывающих динамику устройств а так же достоверность полученных в ходе оптимизации параметров устройств и результатов.
В четвёртой главе представлено описание экспериментальных установок на которых производились натурные испытания опытных образцов вакуумных захватных модулей; представлены результаты экспериментальных исследований; результаты сравнения характеристик устройств, полученных теоретическим путём с экспериментальными.
Систематизация и обработка полученных в ходе экспериментов результатов позволяют сделать следующие заключения: 1. Максимальное быстродействие выполнения операций захвата и установки изделия ранее разработанным вакуумным захватным модулем с приводом вертикального перемещения для массы - 25 гр. составляет 0,12 с. Расхождения с полученными теоретическими результатами находятся в допустимых пределах 2. Быстродействие выполнения операций «взять» и «установить» повысилось на 15% по сравнению с аналогом. 3. Подтверждена работоспособность новой синтезированной структуры вакуумного захватного модуля. 4. Подтверждена адекватность математической модели исследуемых устройств.
