Исследование управляемых эластичных пневмокамер для автоматизации технологических операций

• Автор: Расходчиков, Александр Павлович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 171 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1 Состояние проблемы и постановка задачи исследования.

1.1 Проблемы и особенности создания средств автоматизации

на основе УЭПК.

1.2 Обзор, анализ и классификация захватных устройств с УЭПК

1.2.1 Обзор и анализ захватных устройств на основе УЭПК

1.2.2 Классификация захватных устройств на основе УЭПК

1.3 Обзор, анализ и классификация средств автоматизации

на основе УЭПК

1.3.1 Обзор и анализ закрепляющих и приводных устройств

1.3.2 Классификация средств автоматизации на основе УЭПК.
1.4 Выводы по главе 1.
Цели и задачи исследования
Глава 2 Теоретическое исследование основных параметров УЭПК
2.1 Исследование математической модели осесимметричной УЭПК.
2.1.1 Выбор математических методов численных расчетов
2.1.2 Разработка модели процесса деформирования
осесимметричных УЭПК
2.1.3 . Исследование процессов захвата и удерживания изделий
осесимметричными УЭПК.
2.2 Исследование нагрузочных характеристик
осесимметричных УЭПК.
2.3 Исследование процесса центрирования деталей
посредством УЭПК
2.4 Исследование возможности оценки динамических свойств
УЭПКпривода по УЭПКаналогу
2.5 Теоретическая оценка быстродействия набора УЭПК при
цикловом переключении.
2.6 Выводы по главе 2
Глава 3 Экспериментальное исследование основных параметров УЭПК
и устройств на их основе
3.1 Исследование статических характеристик УЭПК
3.1.1 Описание экспериментальных установок.
3.1.2 Методика исследования статических характеристик УЭПК.
3.2 Исследование физической модели устройства с
осесимметричной УЭПК
3.2.1 Описание экспериментальной модели захватного
устройства с УЭПК.
3.2.2 Исследование нагрузочных характеристик захватного
устройства с УЭПК.
3.3 Исследование устройства для сопряжения деталей.
3.3.1 Исследование процесса сопряжения деталей посредством УЭПК.
3.3.1.1 Описание экспериментальной установки для сопряжения деталей посредством УЭПК.
3.3.1.2 Разработка алгоритма функционирования устройства
на основе УЭПК для сопряжения деталей.
3.3.1.3 Исследование условий сопряжения деталей
посредством УЭПК.
3.3.2 Исследование динамических характеристик УЭПК
3.3.2.1 Описание экспериментальной установки для определения временных характеристик УЭПК.
3.3.2.2 Экспериментальное исследование временных характеристик УЭПК.
3.4 Выводы по главе 3.
Глава 4 Практическая реализация результатов исследования
4.1 Разработка захватных устройств на основе УЭПК для контроля .
и сортировки деталей.
4.1.1 Очувствленное захватное устройство с цилиндрической УЭПК
4.1.2 Очувствленное захватное устройство с УЭПК в виде
полых торов
4.2 Устройство для сопряжения деталей.
4.3 Рекомендации по проектированию и методика выбора
параметров УЭПК
4.3.1 Общие рекомендации по выбору формы, размеров и
материала УЭПК.
4.3.2 Методика выбора и расчета рабочих параметров УЭПК.
4.3.3 Алгоритм для автоматизированного выбора параметров УЭПК.
4.3.4 Прикладная программа для автоматизированного
проектирования устройств с УЭПК
Общие выводы и результаты
Список литературы


Сжатый воздух через отверстия 6 и 7 заполняет пространство между УЭПК 1 и цилиндром 2 и емкость между поршнем 4 и цилиндром 2. При этом УЭПК 1 начинает раздуваться. Одновременно перемещается цилиндр 3, сжимая возвратную пружину 5 и сокращая продольный размер УЭПК 1. В рабочем состоянии УЭПК 1 контактирует с внутренней поверхностью изделия и при дальнейшем повышении давления захватывает его. Недостатками этого захватного устройства являются невысокая надежность конструкции из-за наличия подвижных элементов, а также необходимость дополнительного перемещения штока поршня при управлении захватным устройством. Захватное устройство, приведенное в [], содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого расположен шток 2 с поршнем 3 (рис. На фланце корпуса 1 закреплена торообразная УЭПК 4, полость которой соединена со штоковой полостью корпуса посредством канала 5. Во фланцевой части корпуса 1 установлена крышка 6 с рядом отверстий. Захватное устройство подводится к детали, при этом шток 2 с поршнем 3 находится вблизи крышки 6. Шток 2, соединенный с приводом манипулятора, приходит в движение, и объем штоковой полости корпуса 1 начинает уменьшаться. При этом воздух по каналу 5 нагнетается в полость торообразной УЭПК 4, которая растягиваясь, плотно захватывает деталь. Крышка 6 с отверстиями является упором для захватываемой детали. Для освобождения детали шток 2 с поршнем 3 движется в обратном направлении. Воздух перетекает из полости УЭПК 4 в штоковую полость корпуса 1. Торообразная УЭПК 4 принимает первоначальное состояние. Одним из недостатков данного захватного устройства является необходимость в дополнительном локальном движении руки манипулятора, обеспечивающем перемещение штока при захвате и освобождении детали. Другим недостатком является возможность утечек сжатого воздуха через различные уплотнения пневмоцилиндра, что может привести к ослаблению усилия зажима детали и ее выпадению из устройства. УЭПК 2 (рис. В корпусе 1 вдоль каждой губки выполнен паз 3, во внутреннюю полость которого установлена компенсационная УЭПК 4, а также пара взаимно смещенных на величину настройки А электроконтактных датчиков 5 положения. Регулировочные прокладки 6 служат для настройки и регулирования положения каждого датчика 5 относительно наружной поверхности компенсационной УЭПК 4. Внутренняя полость паза 3 имеет профиль, повторяющий профиль компенсационной УЭПК 4. При работе захватного устройства в момент, когда захватываемая деталь 7 оказывается между губками, УЭПК 2 и 4 начинают заполняться сжатым воздухом. Под действием избыточного давления УЭПК 2 и 4 расправляются, при этом компенсационная УЭПК 4 заполняет полость паза 3, плотно прилегая наружной поверхностью к его стенкам. Одновременно губки, перемещаясь за счет увеличения в объеме УЭПК 4, захватывают деталь 7. Компенсационная УЭПК 4 в процессе заполнения полости паза 3 своей поверхностью заставляет сработать первый датчик 5 положения, который выдает сигнал в систему управления о достижении усилием захвата своего минимального заданного значения. При дальнейшем расширении компенсационной УЭПК 4 происходит срабатывание второго датчика 5 положения, смещенного относительно первого на величину настройки Д. Этот датчик выдает сигнал о достижении максимального заданного усилия захвата детали 7, вследствие чего происходит отсечка сжатого воздуха. Таким образом, задается диапазон регулирования положения компенсационной УЭПК 4, чем косвенно осуществляется регулирование перемещения губок и усилия захвата. Губки обеспечивают удержание детали 7 до тех пор, пока по сигналу из системы управления не начнется сброс сжатого воздуха из УЭПК 2 и 4. Недостатками данного захватного устройства является нестабильность срабатываний датчиков вследствие температурных и деформационных изменений упругих свойств материала компенсационных УЭПК. Из-за косвенного характера контроля нельзя надежно определять наличие или отсутствие детали в устройстве после ее захвата. Кроме того, это устройство обеспечивает захват только плоских деталей.