автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Исследование и повышение быстродействия пневматического привода промышленных роботов и других автоматизирующих устройств при листовой штамповке

• МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЕ И ПОВЫШЕНИЕ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ И ДРУГИХ АВТОМАТИЗИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ ПРИ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКЕ

Специальность 05.03.05 - Процессы и машины обработк

давлением

Специальность 05.02.05 - Роботы, манипуляторы и роботе

технические системы

ИНФОРМАТИКИ

На правах рукопис

ВЫЖИГИН Александр Юрьевич

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 1996

Работа выполнена в Московской Государственной Академии Приборостроения и Информатики.

Научный руководитель - доктор технических наук,профессор, академик Академии проблем качества РФ Крючков Михаил Антонович.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,профессор,

заслуженный деятель науки и техники РФ, академик Академии проблем качества Живов Лев Иванович.

- кандидат технических наук, доцент Пахомов Виктор Иванович.

Ведущее предприятие - АО МТО ВПТИТЯЖМАШ

Защита состоится года в часов

на заседании диссертационного совета К 063.93.01 в Московской Государственной Академии Приборостроения и Информатики по адресу: 107076. Москва, ул. Стромынка, д. 20.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МГАПИ.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю совета.

, ¿в. оз

Автореферат разослан " <_> —" —'_ 19Э6г

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент - ., Дальская А.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Холодная листовая штамповка является одним из прогрессивных методов обработки металлов. Она отличается от других методов обработки весьма высокой производительностью основного технологического оборудования, коэффициент использования которого при ручном обслуживании не превышает 10%. Основное время при изготовлении полуфабрикатов или готовых деталей расходуется^ на вспомогательные операции: загрузку-выгрузку, транспортировку между переходами, укладку, смену штампов, инструментов и т.п., автоматизация которых, обеспечивающая сохранение стабильности качества и свойств изготавливаемых изделий - основной источник роста производительности труда в листоштамповочном производстве. Одним из сдерживающих факторов, ограничивающим широкое и эффективное использование автоматизации в листовой штамповке, является недостаточно высокая, по сравнению с основным технологическим оборудованием, производительность различных устройств, автоматизирующих вспомогательные операции. Это относится и к промышленным роботам (ПР), которые в настоящее время все шире используются в листовой штамповке для автоматизации вспомогательных операций. Эти ПР имеют пневматический привод Производительность

этих ПР и вспомогательных устройств определяется быстродействием их приводов. Решение задачи повышения быстродействия пневмоприводов средств автоматизации листоштамповочного производства, в том числе ПР, позволит обеспечить повышение производительности этих средств и всей роботизированной системы в целом.

Целью работы является повышение производительности листовой штамповки за счет увеличения быстродействия исполнительных механизмов (пневмоприводов) средств автоматизации, преимущественно промышленных роботов, теоретическое и экспериментальное исследование увеличения быстродействия пневмоприводов ПР и других автоматизирующих устройств с использованием линейного ускорителя, создание на основе этих исследований различных средств автоматизации и внедрение их в практическое использование.

Для решения этой задачи необходимо:

1) разработать математическую модель динамики пневматического привода с наложением линейного ускорителя и используемой в качестве груза листовой заготовки;

2) провести моделирование различных режимов математической модели на ЭВМ и теоретические исследования динамических характеристик пневматического привода промышленного робота с использованием модельных грузов и листовых заготовок;

3) разработать и создать экспериментальную установку, на которой провести исследование динамики пневматического привода (¡ез и с наложением линейного ускорителя и использованием модельных грузов и листовых заготовок;

4) сравнить результаты теоретических и экспериментальных исследований метода повышения быстродействия пневмоприводов с использованием линейного ускорителя;

5) сравнить результаты теоретических и экспериментальных исследований методов повышения быстродействия пневмоприводов с использованием линейного ускорителя и с использованием вращательного ускорителя как одного из наиболее эффективных;

6) на основе этих исследований предложить новые конструкции линейных ускорителей в пневмоприводах промышленных роботов для листовой штамповки и других средств автоматизации и рекомендовать их для использования в промышленности.

Методы исследования. В работе применялись расчетно-анаЛити-ческие и экспериментальные методы исследования, основанные на рии пневматических приводов машин-автоматов и автоматических ний. Задача расчета является комплексной и сводится к совмес решению уравнений механики и термодинамики, характеризующих дйижу щие силы и силы сопротивления при использовании сжатого воздуха как рабочего тола механизма. Для .решения полученной системы уравнений используются приближенные методы численного интегрирования.

Для экспериментальных исследований был создан испытательно-измерительный комплекс, который состоит из промышленного робота МП-9С, компрессора, ресиверов, манометров, датчиков, измерительной и регистрирующей аппаратуры. Для обработки результатов использовались методы дисперсионного анализа и статистической обработки данных.

Научная новизна. 1) Предложен способ повышения быстродействия исполнительных механизмов пневматических приводов промышленных роботов и других автоматизирующих устройств для листовой штамповки с использованием линейного пружинного ускорителя.

2) Разработана математическая модель для расчета пневма'п кого привода двустороннего действия линейного перемещения с I

чесало-

жением линейного пружинного ускорителя для рабочего и обратного ходов поршня, позволяющая исследовать быстродействие и динамические характеристики пневматического привода при изменении магистрального давления, длины хода руки робота, жесткости пружины, массы перемещаемых грузов и размеров листовых заготовок в пределах прямого и обратного хода с учетом цикловых диаграмм при загрузке листовой заготовки, например, в штамп пресса, учитывающая силовое воздействие пружин ускорителя и лобовое сопротивление листовой заготовки.

3) С помощью специально разработанной экспериментальной установки подтверждено увеличение быстродействия пневматических приводов двустороннего действия линейного перемещения применительно к средствам автоматизации для листовой штамповки за счет использования линейных пружинных ускорителей. В зависимости от режима работы пневмопривода, жесткости пружины, параметров листовой заготовки оно составляет 10-17%, что хорошо согласуется с результатами теоретических оценок.

Практическая ценность. Разработано программное обеспечение, реализующее математическую модель динамики пневмопривода горизонтального перемещения с наложением линейного пружинного ускорителя, позволяющее исследовать быстродействие и динамические характеристики пневматического привода при изменении режимов его работы, характеристик листовых заготовок и используемых пружин. Программное обеспечение реализовано на языке программирования высокого уровня TURBO PASCAL версии 6.О для персональных компьютеров типа IBM.

Предложена и разработана конструкция пневмопривода, снабженного линейным пружинным ускорителем перемещения руки робота, на базе которого создан автоматизированный комплекс для многопереходной штамповки на однопозиционных прессах в выдвижных штампах, производительность которого на 8-10% выше промышленных аналогов.

Апробация работы. Основные разделы диссертации доложены и обсуждены:

- на научно-технической конференции "Механика и новые технологии", г.Севастополь, 1995г.;

- на 4-ой Дальневосточной научно-технической конференции "Совершенствование электрооборудования и средств автоматизации технологических процессов промышленных предприятий", г. Комсомольск-на Амуре, 1995 г.;

- на Всероссийской юбилейной научно-технической конференции

"100-летие со ) ня рождения профессора А. И. Зимина", г. Москва, МГИ им. Н.Э.Бауман-. 1995 г.;

- на научно-технической конференции, посвященной 165-летиь МГТУ им. Н.Э.Баумана, г.Москва, 1995 г.;

- на научно-технической конференции "Моделирование и исследование сложных систем". г.Кашира. 1996 г.

Публикации. Основные положения работы опубликованы в 5 печатных работах. По теме диссертации приняты к печати 3 статьи. В стадии оформления находятся 4 патента на изобретения.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав "0-щих выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена н; 205 страницах и содержит 174 страницы машинописного текста. 5( сунков. 24 таблицы, список литературы из 107 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сф лирована цель и дана общая характеристика работы.

В первой главе на основе анализа литературы показано состоя ние вопроса и предложены пути решения поставленной задачи.

Основные средства автоматизации и роботизации машинос^рои тельного и листоштамповочного производства и методы повы быстродействия пневмоприводов и других автоматизирующих устр для листовой штамповки рассмотрены в работах В.И. Вла М.А.Крючкова. В.С.Кулешова, А.Н.Малова, Г.А.Навроцкого. И.А. цина. Д.Е.Охоцимского, Е.П.Попова. В.Ф.Прейса, - Е.И.Семенова Б.Н.Сурнина. Е.И.Юревича. и других.

Большой вклад в исследование пневматических систем в И.И.Артоболевский, А.А.Благонравов, Е.В.Герц, В.В.Доброволь Л.Г.Лойцянский, Г.В.Крейнин, С.Н.Кожевников. В.А.Королев, Е. хапетян, и др.

В средствах автоматизации и механизации листоштампово производства наиболее широко используются исполнительные меха: с пневматическим приводом. Повышение их быстродействия средстЬ ав томатизации осуществляется за счет оптимизации расположения обору дования в автоматизированных системах листовой штамповки; опти мального совмещения движений манипуляторов и промышленных роботов осуществляющих загрузку-разгрузку деталей по различным координа

>РМУ'

пени

1ЙСТ jop.a ■lopit

16СЛ

жий \ На

-шог -шзм

там; применения многоруких манипуляторов промышленных роботов (ПР); повышения скорости перемещения исполнительных органов средств автоматизации и использования различных методов сокращения подготовительного периода начала движения поршня пневмопривода.

Многие из указанных методов недостаточно исследованы как теоретически. так и экспериментально или сложны в реализации. Все это затрудняет их широкое практическое применение в пневмоприводах средств автоматизации листоштамповочного производства и определяет необходимость поиска, разработки и дальнейших теоретических и экспериментальных исследований эффективных и простых методов повышения быстродействия.

Вторая глава посвящена теоретическому исследованию динамики пневматического привода промышленных роботов и других средств автоматизации для листовой штамповки с использованием линейного пружинного ускорителя.

Для решения этой задачи предложена математическая модель пневматического привода горизонтального перемещения с использованием пружинных линейных ускорителей и листовых заготовок и дано решение уравнений, описывающих их совместное движение.

При ходе вперед происходит динамическое воздействие пружины ускорителя на поршень пневмопривода. В результате поршень начинает перемещаться при меньших давлениях воздуха, что приводит к сокращению времени подготовительного периода и увеличению быстродействия пневмопривода. При ходе назад руки манипулятора происходит взвод пружины. Цикл работы пневмопривода ПР и других устройств, как правило, не является симметричным. Время хода вперед или назад определяет быстродействие и сокращение общего времени цикла. Применение пружины сокращает время хода вперед или назад и наоборот, увеличивет соответственно время хода назад или вперед. При симметричном цикле работы пневмопривода никакого общего увеличения быстродействия (сокращения общего времени цикла) не происходит. Выигрыш можно получить только в быстродействии либо по ходу вперед, либо по ходу назад с соответствующей установкой пружины. Если при ходе вперед быстродействие увеличивается, а при ходе назад падает, то общий цикл несимметричный, то падение быстродействия при ходе тазад не сказывается на общем времени цикла, а увеличение быстро-цействия при ходе вперед сокращает общее время цикла и производительность РТК увеличивается.

Для решения подобного рода задач обычно вводится ряд долуще ний [Герц Д.В., Крейнин Г. В. . 1975]: неизменность температуры ил! давления в процессах, протекающих в цилиндрах (T=T„=Ta=const) малость влияния теплообмена с окружающей средой и отсутствии утечек; использование приближенных формул расхода воздуха.

Уравнение движения двустороннего привода с пружинным ли(1ейн-ным ускорителем имеет вид;

шх" = р F - Рв FB - Р ± с (X - Х0). (1)

где Р = Ра Fu + Pi + Рг ' (2)

- силы сопротивления; m - масса поступательно-движущихся чаи'П'и: х" - ускорение поршня; р - абсолютное давление воздуха в поЛ'.нти F - площадь поршня; Ра и Рв - атмосферное давление и текущее днь ление в выхлопной полости, FB - площадь поршня со стороны противо давления; Fu - площадь штока; Pj- сила вредного сопротивления лис товой заготовки; Р2 - вес поршня и поступательно-движущихся чаете: привода; с - жесткость пружины, X и Х0 - текущее и начальная коор динаты положения поршня.

Знак плюс в уравнении (1) говорит о том, пружина разжимается а знак минус - пружина сжимается. Член Р2 уравнении (2) находите в случае вертикального расположения привода.

Сила вредного сопротивления Р, появляется вследствие лобйвог сопротивления заготовки о воздух из-за ее статического, динамичен кого, инерционного прогибов и вычисляется по следующей формулу: Pi = Рст + Рад + Рин. (3)

где Рст = g m - статическая нагрузка; Рад - средняя аэродинг мическая нагрузка; Рин - средняя инерционная нагрузка, g - ускоре ние свободного падения (9.8 м/с2).

Средняя аэродинамическая нагрузка определяется соотношением:

Рад = Чад*ЗШ ф /2 (4)

где

Чад ~ ' Рв

- равномерно-распределенная нагрузка,

(Уст(2г-уст))1/2

Ф = arcsln --(6)

г

- угол наклона заготовки, V, S - скорость двшгения и перемечет заготовки, рв - плотность воздуха, уст - прогиб за счет собстве] ного веса, г - средний радиус кривизны прогиба заготовки. Выражения для уст иг имеют вид

Чад = V2 рв S/2 (5)

□ I4

Уст.= - • (7)

8Е1

Г = 4Е1/С]1г , (8)

где

I = Ыл3 /12 (9)

- момент инерции,

Ч = gm /1 = ^ Ь 11 р (10)

- равномерно-распределенная нагрузка листовой заготовки.

Здесь Ь, 1, ь ширина, длина и толщина заготовки, Е - модуль

упругости стали (2*1011 Н/м2). р - плотность материала листовой заготовки (7.8+103 кг/м3).

Инерционные силы рассчитываются по той же методике, что и си-1Ы аэродинамической нагрузки, где инерционная равномерно-распреде-юнная нагрузка вычисляется следующим образом:

та Ь 1 а

Пин = — = --- р = рЬ11а = рЬЬг (И)

где а и х - ускорение и время разгона поршня.

Уравнение движения поршня (1)-(3) должно быть решено совмест-

ю с уравнениями, характеризующими изменения давления в обеих по-юстях пневмопривода наполнения сжатым воздухом рабочей полости и 'равнением опоражнивания полости противодавления[Герц Д.В., Крей-:ин Г. В. . 1975]:

-К К Тв Й0В = К рв с!Ув + Уп с!рв, (12)

7Де К - коэффициент адиабатического расширения (К=1.4), К - уни-ерсальная газовая постоянная (8310 Д,ч:. (кмоль град), Тв и рв -■емпература и давление воздуха выхлопной полости, (IV, (Зр. (20 - из-енение объема, давления и количества воздуха в полостях давления опоражнивания.

Величина температуры в процессах, протекающих в цилиндрах ринимается постоянной, влияние теплообмена с окружающей средой и аличие утечек не учитывается.

Решение системы уравнений (1),(3) в конечном виде невозможно, оэтому здесь применялись приближенные методы численного интегри-ования. Для этой цели удобнее эти уравнения написать в следующем иде:

к цм к тм

ЛР1 = — [ —:--Р1-1 Х1-1 5 ДЦ:

Х1-1 г

Р, = Рл_1 + АР! ;

К - Gn R Тв APbi =_-——- l -Г— " PBI-I X,., ] At1:

Oj . , +i..Au . , Г B

PBI = Pbi-I + APBI :

x"!= (Pj F - pBl FB)/m - P/m - с (X - X0)/m; (13) x' l = x'l-1+ x"i Ati :

2

Xj! = x'i.j Atj + x" ДЦ /2;

где pj и Apj - изменение давления и давление в рабочей полей

ти, дрв1 и рв1 ~ изменение давления и давление в выхлопной поло! ти, Xм!. x'j. х, - ускорение, cKopqcTb и перемещение поршня, дtt шаг по времени а GM и Gß - расход воздуха из магистрали (выхли ной полости) в рабочую полость (из полости противодавления) о ределяются по формулам : I

GB = цв fB В. рв/ Тв0-5 ф (Z) при (KZ<0.5?8: (14) GB = Mb fB в- Рв7 Тв0-5 ф (Z) при 0.528<Z< 1; (15) т = т I р / р И к -1 >/ к

'в 1м|'гв/гм'

GM определяется также как и GB. В этих уравнениях цв - ^ош фициент расхода (определяется эмперическим путем), f - площад|. г>' верстия для вхида воздуха в полость; g - ускорение силы тяж^ст Ф(Z) - функция, характеризующая изменение давления и температуры полости противодавления и давления в уравнении теплового баланса

1 / i к « 1 ^ ^ 05

В. = (2/(11+1)) (2 g--) ' = 0.396; (16)

К+1 R

К 1 0 5

В = (2 g--) ' = 1.53 ; (17)

IUI R

ф(г) = (г2/к - z{к'i)/к)wг (18)

где г = р/рм - отношение текущего давления в полости к давле магистрали.

Основными направлениями исследований являлись:

1) влияние величины магистрального давления на время пр. и обратного ходов, динамику изменения давления в полостях дав и противодавления;

2) влияние жесткости пружины линейного ускорителя на т^ характеристики;

3) влияние массы перемещаемого модельного груза на бьг действие и динамические характеристики пневматического привода П

4) исследование быстродействия и динамических характерист

шю

П.! О

тен

^тр

пневматического привода горизонтального перемещения ПР при изменении магистрального давления, жесткости пружин, массы груза, длины хода руки робота, параметров листовой заготовки и ее лобового сопротивления при перемещении руки робота.

Установлено, что при обратном ходе без груза при взводе пружины изменении жесткости пружины от 0 до 4 Н/мм, длины хода порция 30 и 75 мм, магистрального давления от 0.1 до 0.4 Мпа среднее время подготовительного периода, т.е. время от начала подачи магистрального давления до страгивания поршня, и среднее время хода с использованием пружин на 20-22 % и на 14-17 % соответственно больше, чем то же время без использования пружин.

При спуске пружины (рабочий ход) с грузом (0.1 и 0.2 кг) при изменении тех же параметров и массы перемещаемых грузов (0.1 и 0.2 кг) среднее время подготовительного периода и хода поршня с использованием пружин на 15-18 % и 11-14 % соответственно меньше, чем то же время без использования пружин.

Расчет статических прогибов листовых заготовок массой 0. 2 кг, толщиной от 0.1 до 0.5 мм показал, что, если толщину заготовки в 0.35 мм принять пограничной, то при увеличении толщины листовой заготовки статического прогиба практически не наблюдается т.е. его можно не учитывать, а при уменьшении толщины заготовки прогиб значительно увеличивается.

Расчеты показали, что статические, динамические, инерционные прогибы небольших по размеру заготовок являются незначительными. Как показывает моделирование величина лобового сопротивления и прогибы крупногабаритных заготовок существенно увеличиваются и их необходимо учитывать на практике по сравнению с малогабаритными заготовками.

Быстродействие исполнительного механизма промробота при использовании листовых заготовок уменьшается на 2-5 % при рабочем ходе, когда в качестве груза используется листовая заготовка .

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований динамических характеристик и быстродействия пневмопривода горизонтального перемещения при поступательном и возвратном движении с использованием и без использования линейного пружинного ускорителя.

Для проверки достоверности полученных теоретических результатов проведены экспериментальные исследования влияния различных

факторов на быстродействие пневмоприводов средств автоматизации и оценки точности разработанной математической модели. Основой ^ля выбора объекта исследований послужил исполнительный механизм (привод) горизонтального перемещения ПР МП-9С, который широко приме!я-ется в РТК штамповки. !

Для проведения экспериментов был создан испытательно-измерительный комплекс, позволяющий решить в полном объеме поставленное экспериментальные задачи. Экспериментальная установка состоит из промышленного рооота МГ1-9С, компрессора, ресиверов, механических манометров, элекгро-механических датчиков давления и перемещения, платы сопряжения датчиков и регистрирующей аппаратуры (злектроЧе-ханические самописцы Н-338). Этот комплекс обеспечивает точность измерения основных параметров - давления и перемещения - соответственно с погрешностью не более 2-4%.

Установлено, что при взводе пружины без груза при изменении жесткости пружины, длины хода поршня, магистрального давления среднее время подготовительного периода и хода поршня с использованием пружин на 10-14 % и 4-6 % соответственно больше, чем то жн время без использования пружин.

При спуске пружины с грузом (0.1 и 0.2 кг) при изменении тех же параметров среднее время подготовительного периода и хода поршня с использованием пружин на 34-38 % и 2-4 % соответственно меньше, чем то же время без использования пружин. ' |

Установлено, что при увеличении площади листовой заготовки1 и уменьшении толщины заготовки (т.е. масса заготовки остается ней: менной) сильно увеличивается ее прогиб. При увеличении толщины заготовки и неизменных ее длине и ширине статический прогиб уменьшается в 19-26 раз. Максимальный прогиб при движении заготовки увр личивается на 2-5 ' по сравнению со статическим прогибом.

Быстродействие исполнительного механизма промробота при и пользовании листовых заготовок уменьшается на 1-4 % при рабочем ходе.

В четвертой главе дается анализ теоретических и эксперимеЬ тальных исследований характеристик пневмопривода поступательного перемещения с использованием линейного пружинного ускорителя и ix сравнение с методом совмещения прямолинейного движения поршня с его вращением .

Сравнение теоретических и экспериментальных данных подтверд i-

- 13 - ?

[и справедливость предложенной математической модели и доказало ффективность предложенного способа повышения быстродействия пнев-[атического привода ПР при рабочем ходе на 10-14%.

Показано, что различие во времени подготовительного периода и ¡вижения поршня с и без использования линейного пружинного ускори-•еля для различных режимов работы ПП и характеристик листовых за-ютовок не превышает соответственно 19.5 и 7.99%.

Сравнение эффективности линейных пружинных и вращательных ус-юрителей показало следующее:

1) с уменьшением массы перемещаемых заготовок в 1.5 раза |Ыстродействие привода при вращении штока увеличивается примерно :а 11-15%, а при использовании пружинных ускорителей на 11-20%;

2) затраты энергии на вращение штока с поршнем в 1.5-3 раза юльше, чем при сжатии пружины в линейных ускорителях; »

3) метод повышения быстродействия с использованием линеййых [ружинных ускорителей конструктивно более прост для реализации по ¡равнению с методом вращения штока с поршнем.

В пятой главе на базе использования пневмоприводов промышлен-:ых роботов разработана новая конструкция автоматизированного :омплекса многопереходной штамповки. Комплекс включает пресс со ггампами последовательных технологических переходов, смонтирован-[нх с возможностью их возвратно-поступательного перемещения вдоль ¡ронта пресса от привода, выполненного в виде силового пневмоци-[индра, устройство для хранения и выдачи листовых заготовок и пропиленные роботы для их загрузки - разгрузки.

Силовые цилиндры линейного перемещения пневматических роботов [ штампов снабжены линейными ускорителями, которые выполнены в ви-[е полых цилиндров с размещенных в них подпружиненных шайб, снаб-;енных штоками, взаимодействующих с поршнем силового пневмоцилинд-1а в его крайних положениях. На комплекс подана заявка на патент.

Условный годовой экономический эффект от внедрения в произ-юдство одного автоматизированного комплекса для многопереходной [истовой штамповки составит 1335.31 тыс. руб.

ВЫВОДЫ

1. Анализ конструкций различных средств автоматизации листо-юй штамповки показал, что в качестве приводов этих средств наибо-

лее широко используются пневмоприводы, которые, несмотря на и простоту, удобство обслуживания, безопасность и другие преимущест ва, не обладают достаточно высоким быстродействием, отвечающи современным требованиям к производительности таких устройств.| Из вестные методы увеличения быстродействия пневмоприводов обладаю рядом недостатков, что ограничивает их широкое использование, средствах автоматизации листоштамповочного производства.

2. Предложен метод повышения производительности листог.о штамповки за счет увеличения быстродействия исполнительных меха низмов (пневмоприводов) автоматизирующих устройств, преимуществен но промышленных роботов, с использованием пружинных линейных уско рителей. позволяющий значительно сократить время подготовителытг периода начала движения поршня. |

Цикл работы пневмопривода ПР и других устройств, как правило

ляе пру шве

не является симметричным. Время хода вперед или назад опред быстродействие и сокращение общего времени цикла. Применение жины сокращает время хода вперед или назад и наоборот, увели соответственно время хода назад или вперед. При симметричном (шк/

зтвг пс ХОI №ре

работы пневмопривода никакого общего увеличения быстродей (сокращения общего времени цикла) не происходит. Выигрыш можн лучить только в быстродействии либо по ходу вперед, либо по назад с соответствующей установкой пружины. Если при ходе в быстродействие увеличивается, а при ходе назад падает, но (>б1щ цикл несимметричный, то падение быстродействия при ходе назад i сказывается на общем времени цикла, а увеличение быстродейсш при ходе вперед сокращает общее время цикла и ггроизводителцпнл РТК увеличивается.

3. Для теоретических исследований динамических характернее пневматических приводов разработана математическая модель пневмо1 ривода горизонтального перемещения с наложением линейного пружш ного ускорителя и соответствующее программное обеспечение на язьп высокого уровня TURBO PASCAL 6.О для IBM-совместимых персональш компьютеров, которое может быть использовано в учебном процессе.

4. На базе математической модели проведены теоретические ис< ледования влияния жесткости пружины линейного ускорителя, мал!с рального давления, массы перемещающихся заготовок, длины хо, поршня и параметров листовых заготовок на быстродействие пневмо]

риводов промышленных роботов типа МП-9С, широко используемых автоматизации процесса листовой штамповки. Установлено, что

Д.

рре,

ее время полного хода поршня с использованием пружинного ускори-еля на 15-22% меньше, чем то же время без использования пружины, ри толщине листовой заготовки более 0.35 мм статический прогиб рактически отсутствует, т.е. его можно не учитывать, а при умень-ении - прогиб значительно увеличивается. При увеличении площади и меньшении толщины листовой заготовки постоянной массы статический рогиб при увеличении толщины уменьшается в 20-25 раз. Как показы-ает моделирование величина лобового сопротивления и прогибы круп-огабаритных заготовок существенно увеличиваются и их необходимо читывать на практике по сравнению с малогабаритными листовыми за-отовками. При этом быстродействие пневмопривода ПР при использо-ании листовых заготовок уменьшается на 2-5 %.

5. Разработана экспериментальная установка для исследования инамических характеристик пневмопривода поступательного перемеще-ия с наложением линейного пружинного ускорителя. Проведены эксде-иментальные исследования влияния жесткости пружины на быстродейс-вие привода при различных магистральных давлениях, перемещающихся ассах листовых заготовок, длинах рабочего хода поршня и парамет-ов листовых заготовок.

6. Сравнение результатов теоретического и экспериментального сследований показало их достаточно хорошую сходимость. Различие о времени подготовительного периода и движения поршня с использо-анием и без использования линейного пружинного ускорителя не пре-ышает соответственно 19.5 и 7.99%. В целом полученные результаты еоретических и экспериментальных исследований подтверждают эффек-ивность предложенного способа повышения быстродействия пневмопри-ода при рабочем ходе.

7. Разработана конструкция пневмопривода, снабженного линей-ыми пружинными ускорителями перемещения подвижных масс, на базе оторого создан автоматизированный комплекс для многопереходной тамповки на однопозиционных прессах в выдвижных штампах, произво-ительность которого на 8-10% выше промышленных аналогов.

8. Условный годовой экономический эффект от внедрения в про-зводство одного автоматизированного комплекса для многопереходной тамповки составит 1335.31 тыс. руб.

Основное содержание отражено в работах:

1. Семенов Е.И., Крючков М.А., Выжигин А.Ю., Айрапетян A.C.

Исследование увеличения быстродействия пневматического пр: специализированного промышленного робота для листовой штампо Тезисы докладов научно-технической конференции "Механика и : технологии".Севастопольский Государственный Технический Унив тет,- Севастополь.-1995. С.82-84.

2. Семенов Е.И., Крючков М.А.. Выжигин А. Ю., Айрапетян Исследование увеличения быстродействия пневматического пр специализированного промышленного робота для листовой штампо Материалы Всероссийской юбилейной научно-технической конфер "100-летие со дня рождения профессора А.И.Зимина". /Под А.М.Дмитриева. А.И.Капустина.- Москва.-1995. С.39-46.

3. Выжигин А.Ю. Разработка математической модели пневмат кого двустороннего привода линейного перемещения специализир ного робота исследование модели по критерию быстродействия.-риалы научно-технической конференции "Моделирование и исследован! сложных систем". Кашира. 1996, с. 17-18.

4. Выжигин к.Ю. Разработка математической модели промышл го пневматического робота и исследование динамических характ тик системы модели по критерию быстродействия горизонтально! двустороннего привода.- Материалы научно-технической конференщ "Моделирование и исследование сложных систем".- Кашира, 1996, ( 19-20. i

5. Семенов Е.И., Крючков М.А., Выжигин А.Ю. Анализ методе

1BOJ

зки.

ЮВ1

зре!

А.С IBOJ

зки. знш ре;

■1чес зва! vlaTf

НН(

рис

увеличения быстродействия пневмоприводов поступательного пере ния промышленных роботов для листовой штамповки с использов линейного пружинного ускорителя и вращением штока и поршня.-ва. "Вестник машиностроения", N6 , 1996г. (В печати).

леще анис

»loci

Подп. в печать 5.03.96. Формат 60*84, 1/16, Объем 1 п.л. Тираж 100 экземпляров. Заказ 9.

МГАПИ