Принципы построения и обеспечение динамической точности и взаимодействия манипуляционных элементов робототехнических комплексов

• Автор: Хвощевский, Геннадий Иннокентьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 243 с.

Введение.

Глава 1. Сравнительный обзор и анализ методов и средств

автоматизации технологических процессов . Постановка

зада ч и и сел едован и й

1.1. Анализ тенденций развития современного автоматизированного мелкосерийного производства на примере холодной штамповки

1.1.1. Тенденции развития современного автоматизированного производства

1.1.2. Основные направления автоматизации мелкосерийного производства на примере холодной штамповки.
1.2. Особенности конструкции, технологические требования к функциональным возможностям и основные направления развития промышленных роботов

1.2.1. Общая характеристика ПР.

1.2.2. Особенности конструкции и основные тенденции развития промышленных роботов

1.3. Характеристики и тенденции развития манипуляционного вспомогательного оснащения РТК
1.4. Динамические аспекты разработки роботизированных производств холодной штамповки
1.4.1. Проблемы упругих колебаний и особенности динамики исполнительных механизмов ПР
1.4.2. Способы и средства ограничения упругих колебаний Г1Р
1.5. Формулирование принципов создания манипуляционного оснащения
РТК холодной штамповки
1.6. Цели и задачи исследования.
Глава 2. Разработка методологии проектирования и манипуляционного оснащения РТК мелкосерийного производства на примере л иеговой штамповки
2.1. Разработка методологии проектирования РТК холодной штамповки
2.1.1. Анализ и систематизация объектов производства и РТК.
2.1.2. Методология обследования и анализа объектов автоматизации
2.1.3. Методология проектирования и разработки РТК.
2.1.4. Принципы построения и требования к модульным накопительноориентирующим устройствам РТК
2.2. Накопительноориентирующие устройства для РТК штамповки
2.3. Особенности работы устройства и его динамическая модель
2.3.1. Расчет косозубой муфты НОУ
2.3.2.Разработка динамической модели пневмопривода вращения
поворотного стола
2.4. Экспериментальные исследования динамических и точностных характеристик
2.5. Технические решения по улучшению динамических характеристик и повышению точности наколительногоориентирующих устройств
2.5.1. Устройство с компенсацией момента инерции поворотного стола
2.5.2. Устройство с клиновым тормозным механизмом.
2.5.3. Устройство с шарнирным креплением кассет.
2.5.4. Устройство с гидравлическим демпфером
2.5.5. Устройство с гидравлическим демпфером переменного сопротивления.
2.5.6. Устройства, расширяющие возможности НОУ
2.6. Дополнительные унифицированные элементы вспомогательного оснащения.
2.7. Схемы вспомогательного оснащения РТК, построенного на базе высокоскоростных простейших модулей промышленных роботов
2.8. Выводы по второй главе
Глава 3. Расчетные схемы и динамические модели механизмов роботов и
вспомогательных устройств.
3.1.Экспериментальные исследования жесткости и точности исполнительных органов промышленных роботов
3.1.1. Исследования жесткости ИО ПР
3.1.2. Исследование точности позиционирования ИО ПР
3.2. Расчетные схемы исполнительных механизмов типовых роботов.
3.3. Динамические модели исполнительных механизмов ПР
3.4. Исследование упругих колебаний исполнительных механизмов в
режиме позиционирования
3.5. Выводы по главе.
Глава 4. Методы управления динамическими параметрами манипуляционной оснастки на основе алгоритмов изменения структуры.
4.1. Методика выбора и алгоритмы управления электропривода
модульного накопительноориентирующего устройства
4.2. Позиционирование промышленного робота при переключении структуры цепи управления.
4.2.1. Регулирование в пределах максимально допустимого напряжения
4.2.2. Регулирование с ограничением пускового напряжения
4.2.3. Переключение структуры по алгоритму, обеспечивающему максимальное быстродействие.
4.3. Исследование адаптивных пневматических демпферов и упоров с управляемой жесткостью
4.4. Выводы по главе 4.
Глава 5. Динамика и управление движением манипуляционной оснастки с приводами использующими аккумуляторы механической энергии
5.1. Динамика резонансного привода манипулятора с позиционным управлением.
5.2. Динамика и управление пневмомеханическим приводом накопительноориентирующего устройства.
5.3. Исследование прецизионного пневмопривода промышленного робота
для точной ориентации заготовок
5.4.Выводы по главе
Основные результаты и выводы
Список литературы


Именно этим объясняется основной недостаток традиционных средств автоматизации узкая специализация, изготовление определенного вида изделий. В настоящее время усилилась тенденция смещения акцентов от производства с узкой номенклатурой к многономенклатурному производству, которое стало преобладающим в общем объеме промышленной продукции в связи с резко возрастающей потребностью в новых видах изделий с быстрой сменяемостью моделей. Согласно прогнозам, эта тенденция сохранится и в ближайшем будущем. Миогономенклатурное производство будет доминировать, составляя до от общего объема промышленного производства. Упомянутая тенденция, а также отток кадров из промышленного производства в сферу обслуживания являются важнейшими причинами, обусловившими качественно новый подход к решению вопросов комплексной автоматизации, который принципиально отличается от традиционного направления автоматизации, крупносерийного и мелкосерийного производства ,. ЧПУ, роботизации технологических процессов, создания информационновычислительных систем с автоматическим диспетчированием. При этом технологическая гибкость мелкосерийного производства определяется гибкостью технологических модулей. Она будет тем выше, чем меньше времени затрачивается на переналадку модулей и чем больше номенклатура выпускаемых изделий. Важнейшим компонентом гибкости технологических модулей являются промышленные роботы. Учеными и производственниками накоплен значительный научный и практический потенциал использования промышленных роботов при автоматизации мелкосерийного производства. Это касается вопросов разработки нового оборудования и новых технологий для автоматизации с применением промышленных роботов, а также использования последних в действующих производствах с учетом реально ограниченных возможностей их изменения, но за счет их существенной модернизации. Опыт показал, что наиболее целесообразным является комплексный подход к автоматизации всего технологического цикла, начиная от получения исходных заготовок до выхода готовых деталей ,9. Важнейшим фактором технологической гибкости систем автоматизации является модульный принцип проектирования технических средств с унификацией основных функциональных узлов и устройств приборы, системы управления, загрузочноразгрузочные, транспортнонакопительные и другие устройства, и стандартизации оснастки, инструмента, заготовок. Этот метод, помимо увеличения гибкости системы, позволяет существенно повысить надежность технических средств и повысить коэффициент использования оборудования. Потенциальная готовность комплексов к переналадке тесно связывается с автоматизацией процессов управления, проектирования и инженернотехнологической подготовкой производства, и выдвигает на передний план проблему соответствующего математического обеспечения для оперативного решения этого сложного комплекса задач. Серьезной проблемой является обеспечение динамического качества работы РТК, что предполагает соблюдение норм и ограничений на уровень динамических нагрузок, вибраций и ударов, которые практически присутствуют в организации циклических рабочих процессов. В этом плане задача внедрения РТК на определенном этапе требует выбора, расчета и обоснования использования специальных средств обеспечения динамического качества точности позиционирования, затухания переходных процессов и т. Анализ тенденций развития РТК, а также наработанный автором практический опыт показывает, что в масштабе РТК например, штамповки необходимо учитывать общность групповой обработки деталей, а именно накопления заготовок в НОУ, их поштучного разделения, захвата исполнительным органом ПР, подачи и съема с позиции штамповки, общность межоперационного транспортирования, контроля и т. В этом случае универсальность ПР позволяет манипулировать любой деталью группы, а вспомогательное манипуляционное оснащение околороботная оснастка проектируется с учетом геометрических характеристик для всех деталей, входящих в группу штамповки, с соблюдением условий многократной и быстрой переналадки путем использования сменных или регулируемых элементов. Повышенная стоимость такой оснастки оправдывается, т.