автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Повышение эффективности систем пневматических приводов на основе разработки быстродействующих вакуумных захватных агрегатных модулей

На правах рукописи

БАКУТОВ Александр Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТКИ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ ВАКУУМНЫХ ЗАХВАТНЫХ АГРЕГАТНЫХ МОДУЛЕЙ

003460468

Специальность 05.02.02. - машиноведение, системы приводов и детали машин

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Владимир 2008

003460468

Работа выполнена во Владимирском государственном университете

Научный руководитель

доктор технических наук,

профессор

С.Н. Сысоев

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор Е.М. Халатов

кандидат технических наук И.Е. Голованов

Ведущая организация ОАО «НИКТИД»

Защита состоится «21 »у¿^ в IУ. СЮ часов на заседании диссертационного совета Д.212.025.05 Владимирского государственного университета по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, ауд 211-1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Владимирского государственного университета

Отзыв на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять по адресу диссертационного совета

Автореферат разослан «? ? »>-^¿^72008 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Е.А. Новикова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность. Необходимость повышения эффективности систем приводов затрагивает такие основные технические характеристики, как функциональные возможности, быстродействие и т. д. Особенно остро стоит проблема повышения их быстродействия в предметной области автоматизации 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. Методы 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 с высоким быстродействием, 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, метода поискового конструирования. Проверка полученных результатов осуществлялась методами натурного эксперимента.

Научная новизна заключается в:

- выявленной возможности выполнения уплотнительным элементом вакуумного захвата дополнительной функции распределительных устройств, 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.

Практическая полезность и реализация результатов работы в промышленности заключается в:

• разработке методики проектирования, позволяющей создавать вакуумные захватные устройства агрегатно-модульного типа с параметрами, обеспечивающими их функционирование с максимальным быстродействием;

• создании быстродействующих безнасосных вакуумных захватов;

• создании вакуумных захватных модулей, повышающих быстродействие автоматизированных манипуляционных систем;

Реализация результатов работы. Результаты работы используются:

• ООО «ВЕКО» в автоматизированной линии производства холодильников;

• Владимирским государственным университетом в учебном процессе при прохождении студентами лабораторного практикума по дисциплине «Гидропневмоавтоматика мехатронных устройств».

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях: «Технологии искусственного интеллекта и системы управления знаниями в промышленности, науке и образовании» 5-6 июня 2008 г. г. Дубна, Научно-технологический парк «Дубна»; «Перспективы развития лазерных технологий», г. Москва, 2005г. На научно-технических конференциях Владимирского государственного университета 2005/2008г., на научно-технических семинарах кафедры «Автоматизация технологических процессов» механико-технологического факультета ВлГУ. Вакуумные захватные модули экспонировались на Всероссийском конкурсе НТТМ г. Москва, 2008 г.

На защиту выносятся следующие положения:

• 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, включая 3 патента РФ, в том числе одна из статей в издании, реферируемом ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Общий объём работы 203 страницы. Работа содержит 183 страницы машинописного текста, 64 рисунка, 11 таблиц, 5 приложений на 20 страницах и библиографический список, включающий 103 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность исследуемой темы, сформулированы цель и задачи работы, приведены основные положения, выносимые на защиту, отмечена научная и практическая значимость результатов, даны сведения о публикациях.

Первая глава посвящена анализу приводов и систем приводов современных вакуумных захватных механизмов, применяемых для обслуживания высокопроизводительного технологического оборудования.

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.

Преимуществами вакуумных захватов являются: удобство, быстрота захвата и освобождения захватываемого объекта, сохранность поверхности при захвате, возможность захвата за плоскость.

К недостаткам вакуумных захватов относятся: низкое усилие удержания захваченных деталей на сдвиг, захват только герметичной поверхности.

Конструкции вакуумных захватов и область их использования зависят от способа создания разрежения в камере захвата - насосные и безнасосные.

Разработка, расчет и исследование захватных устройств освещены в многочисленных трудах, включая труды С.Н. Колпашникова, С.Н.Сысоева, Ю.В.Черкасова, И.Б.Челпанова.

Современные вакуумные захватные механизмы представляют собой систему приводов, выполняющих как функцию захвата и удержания изделия, так и функцию перемещения захвата.

Создание систем приводов вакуумных захватных устройств, отвечающих современным требованиям, возможно на основе применения эффективных принципов проектирования и разработки принципиально новых технологий и устройств. Наиболее прогрессивным является агрегатно-модульный принцип построения систем, возникший в результате необходимости разрешения противоречий между универсальностью и специализированностью. Модули строятся по функциональному принципу, и каждый из них может выполнять несколько функций.

Данный принцип построения систем приводов вакуумных захватных механизмов позволяет конструктивно реализовывать их на различных уровнях - с использованием центральной системы управления, на аппаратном уровне и организацией взаимосвязанных физических процессов, протекающих в механизме.

В результате проведенного анализа систем приводов, удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к устройствам данного типа, выявлена современная система приводов агрегатно-модульного типа (рис. 1), выполняющая функции «взять» и «установить» изделие

безнасосным вакуумным

захватом. Однако проведенные макетирование и натурные испытания выявили

существенные недостатки ВЗМ, связанные с недостаточным быстродействием и

надежностью выполнения

функции захвата изделия безнасосным вакуумным

захватом. Качество выполнения данной функции во многом зависит от паразитного объёма рабочей полости. Однако данное техническое решение предусматривает наличие трубопровода соединения рабочей полости с распределителем, которая является «паразитной». Время поступления сигнала управления, срабатывания распределителя снижает быстродействие механизма.

элемент

Рис. 1. Схема вакуумного захватного модуля

Вторая глава посвящена синтезу способа работы вакуумного захвата и оборудования для реализации автоматизированного процесса «взять» и «установить» изделие.

Согласно положениям метода исследования функционально-физических связей для поиска технических решений находят избыточные причинные взаимосвязи в заданной области применения технического объекта (рис.1).

Построим и проанализируем функционально-физическую структуру (рис.2) исследуемого технического объекта (ТО).

Представим ТО состоящим из присоски (TOI), трубопровода (Т02) и распределителя (ТОЗ). Присоска выполняет функции (Ф1) - отпускания, (Ф2) - захвата и (ФЗ) - удержания заготовки. Для этого используются физические явления (J1) - создание давления разрежения, (J2) — герметизация и (J3) разгерметизация рабочей полости присоски. Трубопровод выполняет функцию (Ф4) - пропускать воздух, соединяя рабочую полость присоски с распределителем (J4). Распределитель выполняет функции (Ф5) - соединять и (Ф6) - разъединять трубопровод с атмосферой. При этом используются физические явления J2 и J3.

Данная структура

показывает возможность

выполнения TOI функций ТОЗ. Функции Ф1, Ф2 и ФЗ нельзя устранить или

заменить. Они реализуются с использованием физических явлений герметизации и разгерметизации рабочей полости. Герметизация

выполняется уплотнитель-ным элементом присоски. Если возложить на уплотнительный элемент разгерметизацию рабочей полости, то присоска будет выполнять и функцию распределителя. Тогда распределитель и трубопровод будут представлены в техническом объекте в неявном виде.

Организация управления работой уплотнительного элемента вакуумного захвата позволит реализовать требуемые функции без распределительной аппаратуры и трубопровода.

В способе работы вакуумного захватного устройства рабочую полость присоски соединяют с атмосферой разгерметизацией рабочей камеры путем разъединения рабочей поверхности уплотнения присоски и изделия, начиная с периферийной поверхности уплотнения.

Рис. 2. Функционально-физическая структура технического объекта

Для организации управления работой уплотнительного элемента вакуумного захвата проведен анализ ситуаций работы манипуляционных механизмов в автоматизированных производствах.

Данное оборудование работает либо со стопой изделий, либо с одним изделием, установленным на рабочей поверхности.

Для работы вакуумного захвата со стопой изделий выявлена следующая закономерность: при выполнении функции «взять» изделие из стопы существует свободное пространство вокруг нее, а при установке

изделия на рабочую поверхность данное пространство отсутствует. Эта закономерность

использована в качестве признака управления работой

уплотнительного элемента в устройстве, показанном на рис. 3. Устройство отличается тем, что на корпусе присоски установлен, по меньшей мере, один рычаг, связанный с периферийной поверхностью уплотнительного элемента и выполненный с рабочей частью, выступающей за пределы размеров изделия и направленной в сторону рабочей поверхности с возможностью взаимодействия с ней при установке захваченного изделия, и не взаимодействия с рабочей поверхностью при осуществлении захвата изделия. Данное техническое решение обеспечивает максимальное быстродействие и надежность выполнения требуемых функций. Однако область применения его ограничена работой только со стопой изделий.

Для расширения области применения захватного устройства согласно МИФФС проведен анализ функций и физических явлений, происходящий в данном функциональном модуле.

Функциональная структура работы захватного устройства представляет собой:

Фин Фап -*Ф3~*Ф„ ->ФК„ Фин -> Фоп — Фот — Фп -+ФК», где функции Ф соответственно: ип - исходного положения; оп -опускания з - захвата; п - подъема; кп -конечного положения.

Физические явления J исследуемого объекта можно представить в виде:

Jцл ^ */уП ^ ^ Л ^ ^1К • Лл ^ ^'оп ^ от ^ ^пк. ■

Для всех ситуаций существует множество физических явлений соответствующих выполнению устройством функции, предшествующей захвату заготовки:

УУзах 3 [(£> = А)л(у = Гз)л(Л = А,) л (/ч = 0)л(Ра = 0)л(рычаг = 0)л(атори= 1)].

т

/>> 1 >)> I !> 1 > >>/}>>)! >>>>/>/ ,

Рис. 3. Схема исследуемого объекта

Для всех ситуаций существует множество физических явлений (./,„„), соответствующих выполнению устройством функции, предшествующей отпусканию заготовки: V./OT„ 3[(D=Dotu)a(y=7ot„)a(A=Aot11)a(F:)== 1 )л(/>а= 1 )л(рычаг= 1 )л(а торм= 1)].

Анализ физических явлений работы привода показал, что: существует зависимость между процессами «взять», «отпустить» заготовку и углом наклона Yam уплотнительного элемента присоски. Причем всегда после операции захвата выполняется операция отпускания заготовки.

Пример использования причинной взаимосвязи соответствия угла у наклона уплотнения в зависимости от наличия заготовки в присоске показан на рис. 4. Данное устройство[4] отличается тем, что рабочая часть на рычаге закреплена шарнирно и подпружинена в сторону присоски и кинематически связана с присоской с возможностью выведения ее из рабочего положения при снятии деформации уплотнения присоски.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении захват располагается над поверхностью захватываемого изделия. Деформация уплотнительного элемента присоски отсутствует, трос, поворачивая рабочую часть, выводит ее из рабочего положения. Взятие изделия вакуумной захватной головкой производится традиционным способом работы безнасосных вакуумных захватов путем герметизации рабочей полости присоски изделием, вытеснения воздуха из рабочей полости и создания давления разрежения при силовом взаимодействии с изделием.

В процессе деформации уплотнения изделием ослабевает усилие натяжения троса, и пружина поворачивает рабочую часть рычага против часовой стрелки в процессе подъема приводом присоски с изделием.

Установка изделия на рабочую поверхность производится следующим образом.

Привод перемещает присоску с захваченным изделием в направлении рабочей поверхности. Рабочая часть на рычаге взаимодействует с рабочей поверхностью, отводя уплотнение от поверхности изделия. Происходит разгерметизация рабочей полости присоски, то есть выполняется операция отпускания изделия. Затем осуществляется подъем присоски приводом в исходное положение.

, „ „ тттт/ттт

Рис. 4. Вакуумная захватная головка

Данные технические решения позволяют значительно сократить вспомогательное время обслуживания высокопроизводительного технологического оборудования.

Третья глава посвящена составлению математической модели многофункционального захватного модуля, реализации модели ЭВМ и проведению параметрических исследований данного устройства для определения максимального быстродействия выполнения им операций захвата и установки объекта манипулирования.

Математическая модель захватного модуля, состоящего из двух пневмоприводов: вакуумного захвата и привода его вертикального

перемещения, расчётная схема которого

представлена на рис.5

Математическая модель захватного модуля

представляет собой пять систем дифференциальных уравнений, описывающих динамику устройства

(прямой и обратный ход)

Данные системы дифференциальных уравнений представляют собой математическую модель вакуумного захватного

Рис.5. Расчётная схема захватного модуля М0ДУЛЯ "Ри Движении его к

детали (1), в процессе взятия детали (2) и при движении его с деталью к механической руке (3) при выполнении операции «взять».

ту + с1Ау1 +13у = рЯ + т£, {Уврр + р8у = ШтОт,

Тр5у——р+ [ Р {Кр+Бу)

0)

У = ЯСтТ2.

ту+(с + с1)Ау1 + ру=рЗ + mg,

Уе,р+р®=№{Тт-Та)0Ъя, (2)

Т ЧТ ТрЭ? ~—р + —-у = тГ2.

Р +

ту + с, Дм, + с2 Ду2 + Р>> = /л? + mg, У,рр + р8у = КкТаОт,

\УП9р^таСя=ШхСы, (3)

Т чт Тр8у--р +-у = Ж? Г2.

[ Р (КР+$У)

Данные системы дифференциальных уравнений представляют собой математическую модель вакуумного захватного модуля при движении его с деталью к позиции установки (3), и в процессе установки детали на рабочую поверхность(4).

I {'» + тд)у+схАу1+^у = р5 + (т + тд)Е,

гр Л/Т1 V /

Тр8у--р + —=-у = КйТ2.

[ Р (КР+ЯуУ т

ту + с, Ау, + с1Ау1 + Р>> = рБ + mg, У.рР + р8у~НкТтО„,

КтЛ + КкТ Ст = ИкТ.С

^ пр '1 а ш 1 ш' (5)

2gr Р/ 2

г-1

с -о

V.

Т ЧТ

ТрБу --Р + ——-у = щ г2.

{ р (Уг+вуУ 2

Схема модели ВЗУ показана на рис. 6.

Рис. 6. Схема модели вакуумного захватного устройства

При исследовании динамических характеристик вакуумного захватного модуля с помощью математической модели рассматривалась зависимость быстродействия устройства от следующих параметров: условные диаметры проходного сечения в линии сжатого воздуха, клапана быстрого выхлопа, давления воздуха в магистрали, массы захватываемой детали, количества рычагов на захвате (рис.7).

а)

б)

Рис. 7. Диаграмма зависимости времени выполнения захватным устройством операции захвата (а) и установки (б) детали от её массы

С помощью компьютерного моделирования:

1. Установлена степень влияния оптимизируемых параметров вакуумного захватного модуля на его работоспособность и быстродействие.

2. Получен диапазон параметров вакуумного захватного модуля, в котором обеспечивается устойчивая работа устройства.

3. Установлено, что наиболее существенное влияние на динамику устройства оказывает величина условных диаметров проходного сечения дросселей в линиях сжатого воздуха и выхлопа.

4. Получен диапазон значений параметров вакуумного захватного модуля, наиболее существенно влияющих на его быстродействие (Овх = 1мм, Окл=8-Юмм, число рычагов — 2, Р=5МПа)

5. При оптимальных параметрах для детали массой 0,025кг время выполнения операции «взять» составляет 0,026с., а время выполнения операции «установить» - 0,029с.

Четвёртая глава посвящена макетированию и проведению натурных исследований непосредственно ВЗУ, а также в совокупности со средствами автоматизированных систем.

Макетирование ВЗУ и натурные испытания показали его работоспособность, простоту конструкции и управления, а также устранение ограничений его работы, связанных с размерами изделий.

Применение сконструированных вакуумных захватов в автоматизированных манипуляционных механизмах легко реализуется добавлением модуля привода перемещения захвата. Вакуумный захватный модуль ПР 11 (рис. 8)

Рис. 8. Вакуумный захватный модуль мод. ПР11

В исходном положении распределитель отключен, рабочая полость сильфона через канал питания соединена с атмосферой. Усилие, создаваемое пружиной сжимает сильфон и рабочий орган занимает крайнее верхнее положение над поверхностью захватываемого изделия. При включении распределителя рабочая полость сильфона соединяется с избыточным давлением воздуха. При этом силы, создаваемые избыточным давлением воздуха преодолевают усилие удержания пружины и сильфон растягивается, перемещая рабочий орган в направлении захватываемой поверхности изделия. Происходит герметизация рабочей полости присоски поверхностью захватываемого изделия. Дальнейшее перемещение привода приводит к уменьшению рабочей полости рабочего органа и вытеснению из нее воздуха. При достижении определённого давления в рабочей полости сильфона рабочая полость сильфона через предохранительный клапан соединяется с атмосферой. Под действием усилия пружины происходит подъем приводом рабочего органа с захваченным изделием, занимая верхнее исходное положение.

После транспортировки изделия к требуемому месту ее установки поступает команда «установить изделие» на рабочую поверхность. Привод перемещает рабочий орган с захваченным изделием в направлении рабочей поверхности. Рабочая часть рычага взаимодействует с рабочей поверхностью, отводя уплотнение от поверхности изделия. Происходит разгерметизация рабочей полости, то есть выполняется операция отпускания изделия. При достижении определённого давления в рабочей полости сильфона рабочая полость сильфона через предохранительный клапан соединяется с атмосферой. Под действием усилия пружины происходит подъем приводом рабочего органа с захваченным изделием, занимая верхнее исходное положение.

Для проведения натурных экспериментов разработан лабораторный стенд, показанный на рис. 9.

Привод вертикального перемещения

Рис. 9. Структурная схема лабораторного стенда

Пример полученных графиков перемещения захвата показан на рис. 10.

б)

Рис.10. Осциллограммы циклов «взять» и «установить», где а) - для массы заготовки 25 г для хода захвата 20 мм; б) - при использовании привода перемещения мембранного типа для массы заготовки 55 и для хода захвата 8 мм.

В результате исследований определены зависимости быстродействия захватного модуля от величины хода захвата для различных масс заготовок, пример которой показа на рис. 11.

а) б)

Рис.11. Графики зависимости быстродействия ВЗМ от величины хода (масса заготовки 25г) где: а) - «установить» заготовку; б) - «взять» заготовку.

Координата перемещения захвата определялась в соответствии с показаниями омического сопротивления линейного резистора, установленного на кронштейне, бегунок которого связан с захватом. Показания датчика преобразовывались в АЦП и подавались в персональный компьютер.

Пятая глава посвящена перспективам развития структур вакуумных захватных агрегатных модулей. Были рассмотрены перспективы развития существующих вакуумных захватных устройств, отвечающих указанным требованиям с точки зрения возможности их применения для обслуживания высокопроизводительного технологического оборудования.

Одним из недостатков вакуумного захватного агрегатного модуля является значительные габаритные размеры привода его вертикального перемещения. Чем больше требуемая величина перемещения захватной головки, тем больше вертикальный габаритный размер устройства.

Анализом работы ВЗМ, внешней среды было выявлено, что в большинстве ситуаций ограничения связаны с вертикальными размерами ВЗМ, а в горизонтальной плоскости они отсутствуют. Эта закономерность использована в устройстве ПРИМ (рис. 12), отличающимся тем, что возвратная пружина установлена в горизонтальной плоскости и связана с захватной головкой тросом. При этом для устойчивого плоскопараллельного перемещения захватной головки с сильфонным вариантом исполнения силового пневмодвигателя тяга выполнена не

менее чем из трех нерастяжимых тросов, закрепленных на рабочем органе по периметру.

Установка пружины вне сильфона под углом к направлению движения рабочего органа позволяет Рис.12. Схема быстродействующего уменьшить габаритные

захватного модуля мод. ПР11М размеры устройства в

направлении перемещения рабочего органа. Кроме этого снимаются

Рис. 13. Захватный модуль мод. ПР11М.

ограничения по длине, количеству витков

используемой пружины, что расширяет возможный диапазон ее

характеристик. Установка пружины в канале питания не требует дополнительной герметизации ее рабочей зоны. Выполнение тяги не менее чем из трех нерастяжимых тросов, закрепленных по периметру со смещением относительно оси сильфона, обеспечивает плоскопараплельное перемещение рабочего органа.

Задачей устройства СТ 05 является повышение надежности работы во всем диапазоне требуемых

величин перемещения

присоски за счет устранения зависимости величины хода присоски от давления в поршневой полости

пневмоцилиндра и настройки предохранительного клапана на соответствующее давление

т.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом устройстве силовой цилиндр выполнен двухстороннего действия, поршневая полость которого соединена со штоковой полостью,

а в пневмолинию соединения распределителя и предохранительного клапана дополнительно установлен дроссель. Пример реализации предлагаемого устройства показан на рис. 14.

Применение силового пневмоцилиндра двухстороннего действия дифференциальной схемы подключения с введением в схему подключения дополнительного дросселя позволяет повысить надежность работы вакуумных захватных модулей, открывает возможность расширения параметров устройств данного типа за счет устранения прямой зависимости величины хода присоски от давления в поршневой полости пневмоцилиндра и настройки предохранительного клапана на соответствующее давление. Кроме этого предлагаемое техническое решение расширяет функциональные возможности устройств данного типа, например, для устранения ударных явлений, так как открывается возможность получение заданных скоростей перемещения присоски изменением пневматического сопротивления дросселя.

В заключении подведены основные итоги диссертационной работы, которые состоят в следующем:

1. На основе анализа современных манипуляционных систем, работающих с захватными устройствами, выявлена необходимость повышения их быстродействия;

2. Разработанная методика нахождения технических решений позволяет синтезировать схемные решения систем пневматических захватных модулей путем выявления и устранения избыточных для требуемой области применения функционально-физических связей;

3. Предложенный способ работы вакуумных захватов позволяет повысить быстродействие системы пневматических приводов;

4. На основе выявления и организации причинных взаимосвязей физических явлений синтезированы структуры быстродействующих вакуумных захватных модулей;

5. Разработанная математическая модель вакуумного захватного модуля позволяет провести анализ влияния параметров ВЗМ на его быстродействие;

6. На основе исследования математической модели выявлено повышение быстродействия операции «взять» изделие - на 15%, а операции «установить» — на 10% относительно аналога;

7. Созданные макеты устройств, лабораторный стенд и проведенные натурные исследования подтвердили эффективность предложенных технических решений. Расхождение экспериментальных данных и

результатов математического моделирования составляет не более 10%;

8. На основе анализа перспектив дальнейшего совершенствования вакуумных захватных агрегатных модулей синтезированы схемные решения ВЗМ, предназначенные для уменьшения их габаритных размеров и повышения надежности работы во всем диапазоне требуемых величин перемещения присоски;

9. Вакуумные захватные устройства агрегатно-модульной конструкции используются в учебном процессе при проведении лабораторных работ;

10.Вакуумное захватное устройство внедрено на предприятии ООО «ВЕКО» и используется в автоматизированной линии производства холодильников.

Основные положения диссертации опубликованы в работах

1. Сысоев, С. Н. Конструирование быстродействующих вакуумных захватов / С. Н. Сысоев, A.B. Бакутов, И.А. Приведенец // Станки и инструмент. -2007. -№12. - С. 15 - 19.

2. Сысоев, С. Н. Повышение эффективности работы вакуумных захватных модулей / С. Н. Сысоев, А. В. Бакутов П Перспективы развития лазерных технологий: Труды научно-технической конференции с международным участием Новые технологии, — 2005.-c.124.

3. Сысоев, С. Н. Разработка вакуумных захватных модулей повышенной эффективности I С. Н. Сысоев, А. В. Бакутов // Ежегодная XVIII Международная Интернет-конференция молодых ученых и студентов по современным проблемам машиноведения: М.: 2006, МИКМУС пробмаш.

4. Сысоев С.Н. Разработка быстродействующих вакумных захватных модулей / С.Н. Сысоев, A.B. Бакутов // Автоматизация и современные технологии изготовления, сборки, контроля и управления процессами в машино- и приборостроении: Сборник научных трудов. — 2008. - с. 123.

5. Пат. 2304505 Российская Федерация, МПК7 B25J 15/06. Вакуумная захватная головка / Сысоев С.Н., Бакутов A.B., Прохоров A.B. — № 2005138443 ; заявл. 13. 04.2005 Опубл. 20.08.07., Бюлл.№18. -Зс.

6. Пат. 2317452 Российская Федерация, МПК7 B25J 15/06. Пневматический привод одностороннего действия/ Сысоев С.Н., Бакутов A.B., Новикова A.B., Верюгина А. А., Панфилов А. А. -№ 2006100245 ; заявл. 10.01.2006 Опубл. 20.07.07., Бюлл.№20. -4с.

7. Пат. 2318653 Российская Федерация, МПК7 B25J 15/06. Захватная головка / Сысоев С.Н., Бакутов A.B., Орехов Н.С., Верюгина А. А., - № 2005138443 ; заявл. 09.12.2005 Опубл. 27.06.07., Бюлл.№7. - Зс.

Личный вклад соискателя

[1],[2],[7] — синтез структуры быстродействующих вакуумных захватных модулей; [3],[6] - экспериментальные исследования систем приводов вакуумных захватных модулей; [4],[5] — теоретические и экспериментальные исследования вакуумных захватных модулей.

Подписано в печать 19.11.08. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,16. Тираж 100 экз.

Заказ ¿85~С><5 г. Издательство Владимирского государственного университета 600000, Владимир, ул. Горького, 87.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВАКУУМНЫХ ЗАХВАТНЫХ МЕХАНИЗМОВ

1.1 Анализ структур вакуумных захватных модулей.

1.2 Классификация вакуумных захватных модулей

Выводы !

ГЛАВА 2. СИНТЕЗ ВАКУУМНЫХ ЗАХВАТНЫХ УСТРОЙСТВ

АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА

2.1 Методика поискового конструирования.

2.2 Анализ и синтез метода работы вакуумных захватных модулей.

2.3 Синтез структур высокоскоростных вакуумных захватных модулей.

Выводы

ГЛАВА 3. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВАКУУМНЫХ

ЗАХВАТНЫХ МОДУЛЕЙ

3.1 Математическая модель вакуумного захватного модуля.

3.2. Общая методика планирования эксперимента

3.3. Результаты оптимизации параметров вакуумного захватного устройства по быстродействию.

Выводы

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1. Экспериментальные установки для проведения исследований

4.2. Сравнение результатов экспериментальных исследований с данными машинных экспериментов.

Выводы

ГЛАВА 5. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СТРУКТУР ВАКУУМНЫХ

ЗАХВАТНЫХ МОДУЛЕЙ

5.1. Пневматический привод одностороннего действия мод. ПР11М

5.2.Захватная головка мод. СТ

Выводы

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 манипуляционных 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 манипуляционных 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 манипуляционных 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].

1.1) где: Т время, в течение которого производится определенная порция продукции (штуки, единицы длины, площади, объема, веса); - время работы основного технологического оборудования; - время манипулирования (выполнение операций манипулирования обрабатываемой заготовкой (деталью) вспомогательным технологическим оборудованием).

Ъ=(Р+1Х (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.); ^ - 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):

2=4 = -^- • (1.3)

Т +

Если за период рабочего цикла Т на производственной операции производится не одно, ар изделий, то цикловая производительность: Р

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: С) (шт/мин), (шт/смену).

Если на производственной операции отсутствуют вспомогательные операции: ^=0; и технологический процесс осуществляется непрерывно, цикловая производительность в соответствии с (1.2): 1 ^

Ни = 7"= К (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. т

Величина г] характеризует степень непрерывности протекания технологического процесса

Так, коэффициент //=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.

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

Тип захватов Удерживающая сила в плоскости стыка, кг, отнесенная к единице площади изделия, ограниченной наружным контуром о объема захвата, см3 веса захвата,

Электромагнитные 0,075-0,135 0,003-0,0075 1,5-2

С постоянными магнитами 0,045-0,15 0,021-0,075 3-9

Вакуумные 0,35 0,35 250

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, P.A. 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.

Выводы:

В пятой главе представлены перспективы развития вакуумных захватных модулей, рассмотрены новые конструкции, позволяющие повысить надёжность работы вакуумных захватных устройств.

Заключение

1. На основе анализа современных манипуляционных систем, работающих с захватными устройствами, выявлена необходимость повышения их быстродействия;

2. Разработанная методика нахождения технических решений позволяет синтезировать схемные решения систем пневматических захватных модулей путем выявления и устранения избыточных для требуемой области применения функционально-физических связей;

3. Предложенный способ работы вакуумных захватов позволяет повысить быстродействие системы пневматических приводов;

4. На основе выявления и организации причинных взаимосвязей физических явлений синтезированы структуры быстродействующих вакуумных захватных модулей;

5. Разработанная математическая модель вакуумного захватного модуля позволяет провести анализ влияния параметров ВЗМ на его быстродействие;

6. На основе исследования математической модели выявлено повышение быстродействия операции «взять» изделие — на 15%, а операции «установить» - на 10% относительно аналога;

7. Созданные макеты устройств, лабораторный стенд и проведенные натурные исследования подтвердили эффективность предложенных технических решений. Расхождение экспериментальных данных и результатов математического моделирования составляет не более 10%;

8. На основе анализа перспектив дальнейшего совершенствования вакуумных захватных агрегатных модулей синтезированы схемные решения ВЗМ, предназначенные для уменьшения их габаритных размеров и повышения надежности работы во всем диапазоне требуемых величин перемещения присоски;

9. Вакуумные захватные устройства агрегатно-модульной конструкции используются в учебном процессе при проведении лабораторных работ;

Ю.Вакуумное захватное устройство внедрено на предприятии ООО «ВЕКО» и используется в автоматизированной линии производства холодильников.

1. Абрамович, Г.Н. Прикладная газовая динамика / Г.Н. Абрамович. 3-е изд., перераб. — М. : Наука, 1969. - 824 с.

2. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Ю.В. Грановский, Е.В. Маркова. М.: Наука, 1976.-278 с.

3. Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя : В 3 т. / В. И. Анурьев ; под ред. И. Н. Жестковой .— 9-е изд., перераб. и доп .— Москва : Машиностроение, 2006 .— ISBN 5-217-03342-8 .

4. А. с. 1389154 РФ, МКИ В253 15/06 В66С 1/02. Захватная головка Сысоев С.Н., Черкасов Ю.В. (РФ) №43 24225/-08; Заявл. 25.05.87.

5. А. с. 1540177 РФ, МКИ В253 15/06 В66С 1/02. Вакуумное захватное устройство Сысоев С.Н., Черкасов Ю.В. (РФ) №42 53129/-08; Заявл. 15.04.86.

6. А. с. 1776588 РФ, МКИ В251 15/06 В66С 15/00. Вакуумное захватное устройство Сысоев С.Н., (РФ) №42 4836246/08; Заявл. 19.03.90.

7. А. с. 1689066 РФ, МКИ B25J 15/06 В66С 1/02. Вакуумный схват Плюгачёв К.В. Павловец В.В. (РФ) №42 4867401/08; Заявл. 24.01.89.

8. А. с. 1703453 РФ, МКИ В В65Н 1/13. Вакуумный захвати. Ожигов Е.П. (РФ) №4612727/08; Заявл. 06.12.88.; 0публ.07.01.92, Бюл№1.3 с

9. Александров, JI.B. Анализ принципов функционирования объектов техники при проведении патентных исследований / JI.B. Александров. // Вопросы изобретательства. 1990. - №1. - С.46 - 50.

10. Альтшуллер, Г.С. Крылья для Икара / Г.С. Альтшуллер, А.Б. Селюцкий. -Петрозаводск. : Карелия, 1980.-224 с.

11. Альтшуллер, Г. С. Алгоритм изобретения / Г.С. Альтшуллер. М. : Моск. Рабочий, 1979. - 296 с.

12. Альтшуллер, Г. С. Творчество как точная наука / Г.С. Альтшуллер. М. : Сов. радио, 1979. - 176 с.

13. Артоболевский, И. И. Теория механизмов и машин : учебник для вузов / И .И. Артоболевский .— Изд. 4-е, перераб. и доп. —М. : Наука, 1988 .— 639 с. : ил. — Предм. указ.: с. 636 639 .— ISBN 5-02-013810-Х.

14. Асатурян, В.И. Теория планирования эксперимента : учеб. пособие для вузов / В.И. Асатурян. М.: Радио и связь, 1983. — 248 с.

15. Ашимов А. А. Ведение в теорию систем автоматического управления с изменяющейся конфигурацией / А. А. Ашимов, С. П. Соколова. — Алматы. : Галам, 1993. 278 с.

16. Балаганский, В.И. Развитие структуры методов проектирования кузнчно-прессового оборудования / В.И Балаганский, Д.А. Гехтман // Конструкторско-технологическая информатика : тез. докл. III Междунар. конф. -М.: Изд-во Станкин, 1996. С. 22 - 24.

17. Бесекерский, В. А. Теория систем автоматического управления : Учеб.Пособие. / В.А.Бесекерский, Е.П.Попов . — [4-е изд.,перераб.и доп.].— СПб. : Профессия, 2003 .— 747 с. ISBN 5-93913-035-6

18. Большой Энциклопедический Словарь / Гл.ред. А.М.Прохоров .— 2-е изд.,перераб.и доп. — М. : Большая Рос. энциклопедия; СПб. : Норинт, 2000 .— 1456 с. — ISBN 5-85270-160-2

19. Буш, Г. О. Методологические основы научного управления изобретательством / Г. О. Буш. Рига : Лиесна, 1974. — 168 с.

20. Буш, Г. О. Основы эвристики для изобретателей : в 2 ч. / Г. О. Буш. -Рига : Изд-во общ-ва «Знание», 1988. — 63 с.

21. Владзиевский, А. П. Основы автоматизации производства в машиностроении : учебник / А. П. Владзиевский, А. П. Белоусов .— Изд. 2-е, перераб. и доп .— М. : Высшая школа, 1974 .— 352 с.

22. Волчкевич, JL И. Комплексная автоматизация производства / JI. И. Волчкевич, М. П. Ковалев, М. М. Кузнецов .— М. : Машиностроение, 1983 .— 267 с.

23. Волков, Е. А. Численные методы : учебное пособие / Е. А. Волков .— Изд. 3-е, испр. — Санкт-Петербург : Лань, 2004 . — 248 с. : — ISBN 58114-0538-3.

24. Воробьёв, Е. И. Промышленные роботы агрегатно-модульного типа / Е. И. Воробьёв, Ю. Г. Козырев, В. И. Царенко ; под общ. ред. Е. И. Попова. -М: Машиностроение, 1988.-240 с.

25. Вороненко, В. П. Проектирование машиностроительного производства : учебник для вузов / В. П. Вороненко, Ю. М. Соломенцев, А. Г. Схиртладзе .— Изд. 2-е, стер .— М. : Дрофа, 2006 .— 380 с.— ISBN 57107-8918-6.

26. Воронов, А. А. Основы теории автоматического регулирования и управления : учебное пособие для вузов по специальности "Автоматизированные системы управления" / А. А. Воронов, В. К. Титов, Б. Н. Новогранов .— Москва : Высшая школа, 1977 .— 519 с.

27. Воротников, С. А. Информационные устройства робототехнических систем : учебное пособие для вузов / С. А. Воротников .— Москва : Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (МГТУ), 2005 .— 383 е.— ISBN 5-7038-2207-6.

28. Виноградов, Б. С. Прикладная газовая динамика / Б. С. Виноградов. — М. : Универс. Дружбы Народов им. П. Лумумбы, 1976. 348 с.

29. Вульфсон, И.И. Динамические расчёты цикловых механизмов / И. И. Вульфсон. М. : Машиностроение, 1976. - 328 с.

30. Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод : учебное пособие / Т. В. Артемьева ; под ред. С. П. Стесина .— М. : Академия, 2005 .— 336 е.—ISBN 5-7695-2003-5.

31. Герц, Е. В. Пневматические приводы : Теория и расчет / Е. В. Герц. — М. : Машиностроение, 1969 .— 359 с.

32. Герц, Е. В. Динамика пневматических систем машин / Е. В. Герц .— М. : Машиностроение, 1985 .— 255 с.

33. Герц, Е.В. Расчет пневмоприводов : Справочное пособие / Е. В. Герц, Г. В. Крейнин.— М. : Машиностроение, 1975 .— 272 с.

34. Глушков, А. А. Манипуляционная система резонансного типа / А. А. Глушков, С. Н. Сысоев // Автоматизир. станоч. системы и робототизация пр-ва. Тула : ТулГУ, 1994. - С. 125-128.

35. Готшальк, O.A. Системы автоматизации и управления : Конспект лекций / O.A. Готйиальк ; Северо-Западный заочный политехнический институт .— СПб. : СЗПИ, 1998 .— 35 с.

36. Детали машин и основы конструирования : учебник для вузов / Г. И. Рощин ; под ред. Г. И. Рощина и Е. А. Самойлова .— М. : Дрофа, 2006 .— 415 е. —ISBN 5-7107-8086-3.

37. Джонсон, Н. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных. / Н. Джонсон, Ф. Лион. ; пер. с англ. -М. : Мир, 1980.-610 с.

38. Дитрих, Я. Проектирование и конструирование : Системный подход / Я. Дитрих ; пер. с польск. -М. : Мир, 1981. 456 с.

39. Еропова, Е. В. Параметрические исследования вакуумного захватного модуля / Е. В. Еропова, С. Н. Сысоев // Актуальные проблемы машиностроения: Матер. I Междунар. науч-техн. конф. — Владимир, 2001.-С. 224-226.

40. Еропова, Е. В. Оптимизация параметров вакуумного захватного модуля по быстродействию / Е. В. Еропова // Актуальные проблемымашиностроения: Матер. II Междунар. науч.-техн. конф. Владимир, 2002.-С. 188-190.

41. Еропова, Е. В. Быстродействующий вакуумный захватный модуль / Е. В. Еропова, С. Н. Сысоев // Проблемы машиностроения на современном этапе: Матер, науч.-техн. конф. Владимир, 2003. — С. 9 - 10.

42. Еропова, Е. В. Сравнительный анализ результатов исследования быстродействующих захватных модулей с различной энергетикой / Е. В. Еропова, // Мехатроника, Автоматизация, Управление: Сб. трудов I Всеросс. науч.-техн. конф. Москва, 2004. — С. 133.

43. Залманзон, JI.A. Пневмоника и модели / JL А. Залманзон. М. : Знание, 1970.-62 с.

44. Зарипов, М. Ф. Энергоинформационный метод научно-технического творчества/М. Ф. Зарипов. -М. : ВНИИГВД, 1976.

45. Капустин, H. М. Комплексная автоматизация в машиностроении : учебник для вузов / H. М. Капустин, П. М. Кузнецов, Н. П. Дьяконова ; под ред. H. М. Капустина .— М. : Академия, 2005 .— 365 с.— ISBN 57695-2216-Х.

46. Карпов, Б. Microsoft Visio 2000: Краткий курс : Пособие для ускоренного обучения / Б. Карпов, Н. Мирошниченко .— СПб.;М.; Харьков; Минск : ПИТЕР, 2001 .— 252 е.— ISBN 5-272-00184-2

47. Косов, Н. П. Технологическая оснастка: вопросы и ответы : учебное пособие для вузов / Н. П. Косов, А. Н. Исаев, А. Г. Схиртладзе .— Москва : Машиностроение, 2005 —303 с. — ISBN 5-217-03242-1.

48. Корендясев, А. И. маятниковые роботы / А. И. Корендясев, Б. JI. Саламандра, JI. И. Тывес. // Изобретатель и рационализатор. 1985. -№11.-С. 6-8.

49. Кривицкий, A.A. Промышленные роботы агрегатно-модульной конструкции, технологические комплексы и их применение / А. А. Корендясев, Ю.В. Мальков, Б.И. Ватолин // Кузнечно-штамповое производство. 1984. -№1. - С. 14-19.

50. Лапкин, Ю. П. Опыт проектирования и применения безнасосных вакуумных захватов / Ю. П. Лапкин, В. Г. Окунь. — Л. : Машиностроение, 1989. 24 с.

51. Левин, В.И. Пневматические элементы и устройства релейной автоматики / В.И. Левин. -М. : Машиностроение, 1983. 168 с.

52. Матвеичук, В. С. Исследование загрузочно-разгрузочных устройств с магнитными и вакуумными захватами / В. С. Матвеичук. — Львов, 1959. -246 с.

53. Мокеева, Е. В. Параметрические исследования при поисковом конструировании вакуумного захватного устройства / Е. В. Мокеева, С. Н. Сысоев. // Проектирование технологических машин: сб. науч. труд. Вып. 8. Москва : МГТУ «Станкин», 1997. - С. 25 - 29.

54. Мокеева, Е. В. Вакуумное захватное устройство агрегатно-модульной конструкции / Е. В. Мокеева, С. Н. Сысоев. // Автоматизированные станочные системы и робототизация производства. Тула: ТулГУ, 1996. -С. 239-243.

55. Монтаж средств измерений и автоматизации : справочник / К. А. Алексеев; под ред. А. С. Клюева .— 3-е изд., перераб. и доп .— М. : Энергоатомиздат, 1988 .— 488 е.—ISBN 5-283-01480-0.

56. Москаленко, В. В. Электрический привод : учебник для вузов / В. В. Москаленко .— М. : Академия, 2007 .— 361 е.—ISBN 978-5-7695-2998-6.

57. Мысловский Э. В. Промышленные роботы в производстве радиоэлектронной аппаратуры / Э. В. Мысловский. М. : Радио и связь, 1988.-224 с.

58. Мюллер И. Н. Эвристические методы в инженерных разработках / И. Н. Мюллер. -М. : Радио и связь, 1984. 144 с.

59. Научные основы автоматизации сборки машин / под ред. М. П. Новикова М.: — Машиностроение , 1976. — 472 с.

60. Основы автоматизации машиностроительного производства : учебник для вузов / под ред. Ю.М. Соломенцева .— 3-е изд., стер .— М. : Высшая школа, 2001 .— 312 е.—ISBN 5-06-003598-0.

61. Основы научных исследований : учеб. для техн. вузов / В. И. Крутов и др. ; под ред. В. И. Крутова, В.В. Попова. М. : Высш. шк., 1989. - 400с.

62. Пат. 2304505 РФ, МПК7 B25J 15/06. Вакуумная захватная головка / Сысоев С.Н., Бакутов A.B., Прохоров A.B. № 2005138443 ; заявл. 13. 04.2005 Опубл. 20.08.07., Бюлл.№18. -Зс

63. Пат. 2317452 Российская Федерация, МПК7 B25J 15/06. Пневматический привод одностороннего действия/ Сысоев С.Н., Бакутов A.B., Новикова A.B., Верюгина А. А., Панфилов А. А. № 2006100245 ; заявл. 10.01.2006 Опубл. 20.07.07., Бюлл.№20. - 4с.

64. Пат. 2318653 Российская Федерация, МПК7 B25J 15/06. Захватная головка / Сысоев С.Н., Бакутов A.B., Орехов Н.С., Верюгина А. А., — № 2005138443 ; заявл. 09.12.2005 Опубл. 27.06.07., Бюлл.№7. Зс.

65. Пат. 1798178 Российская Федерация, МКИ7 B25J 11/00. Способ установки плоской детали схватом на рабочую позицию / Сысоев С.Н., № 766218/08 ; заявл. 08.12.85 Опубл. 20.07.07., Бюлл.№8. - Зс.

66. Пат. 1690307 Российская Федерация, МКИ3 B25J 15/00. Захват промышленного робота / Сысоев С.Н. № 4269944/08 ; заявл. 05.05.87

67. Пат. 1798178 Российская Федерация, МКИ7 B25J 15/06. Вакуумное захватное устройство / Сысоев С.Н., Черкасов Ю. В. № 3676498/2508 ; заявл. 13.12.87 Опубл. 07.01.86., Бюлл.№1. - 2 с.

68. Пат. 1798178 Российская Федерация, МКИ7 B66J 15/06. Вакуумное захватное устройство / Сысоев С.Н., Черкасов Ю. В. Мокеева Е. В., Глушков A.A. № 94005050/08 ; заявл. 10.02.94 Опубл. 15.05.97., Бюлл.№5. - 4 с.

69. Пат. 2073601 Российская Федерация, МКИ7 B25J 15/06. Вакуумное захватное устройство / Сысоев С.Н., Черкасов Ю. В. № 4744434/08 ; заявл. 11.08.89 Опубл. 15.05.93., Бюлл.№18. -4 с.

70. Переналаживаемые сборочные автоматы / под ред. В. А . Яхимовича. — Киев : Техника, 1983. 110 с.

71. Петров, А. А. Англо-русский словарь по робототехнике / A.A. Петров, Е. К. Масловский .— М. : Русский язык, 1989 .— 495 с.— ISBN 5-20000654-6.

72. Повилейко, Р. П. Инженерное творчество / Р. П. Повилейко. Сер. Техника. - М.: Знание, 1990. - 64 с.

73. Попов, Дмитрий Николаевич. Механика гидро- и пневмоприводов : учебное пособие / Д. Н. Попов .— Москва : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001 .— 320 е.—ISBN 5-7038-1371-9.

74. Промышленные роботы : внедрение и эффективность : пер. с яп. / К. Асаи и др.; под ред. Е. П. Попова .— М. : Мир, 1987 .— 384 с.

75. Пуш, А. В. Проектирование технологического объекта с требуемыми характеристиками / А. В. Пуш, С. Н. Сысоев // Станки и инструмент. -1999. № 7. - С.5 — 8.

76. Рапопорт, Г. Н. Применение промышленных роботов / Г. Н. Рапопорт Ю.В. Солин. М.: Машиностроение, 1985.-272 с.

77. Рогов, В. А. Средства автоматизации производственных систем машиностроения : учебное пособие для вузов / В. А. Рогов, А. Д. Чудаков .— М. : Высшая школа, 2005 .— 399 е.— ISBN 5-06-004840-3.

78. Спыну, Г. А. Промышленные роботы. Конструирование и применение : учеб. пособие / Г. Спыну. — 2-е изд., перераб. и доп. — Киев : Выща шк., 1991.-311 с.

79. Сысоев, С. Н. Автономный вакуумный захватный модуль / С. Н. Сысоев, И. А. Приведенец // Проблемы исследования и проектирования машин. : сб. ст. II Междунар. научн.-техн. конф. Пенза, 2006. - С. 131 - 133.

80. Сысоев, С.Н. Агрегатно-модульное захватное устройство робота / С.Н. Сысоев, Ю. В.Черкасов // Механизация и автоматизация производства. — 1987. -№1. С. 3.

81. Сысоев, С.Н. Вакуумное захватное устройство / С.Н. Сысоев. // Станки и инструмент. 1994. - №1. - С. 23.

82. Сысоев, С.Н. Захват промышленного робота / С.Н. Сысоев. // Станки и инструмент. 1995. - №7. - С. 24 - 25.

83. Сысоев, С.Н. Конструирование быстродействующих вакуумных захватов / С.Н. Сысоев, A.B. Бакутов, H.A. Приведенец // Станки и инструмент. 2007. - № 11. - С. 16 - 20.

84. Сысоев, С.Н. Новый промышленный робот АРН-05 / С.Н. Сысоев. // Станки и инструмент. 1995. -№¡12. - С. 40 -41.

85. Сысоев, С. Н. Повышение эффективности работы вакуумных захватных модулей / С. Н. Сысоев, А. В. Бакутов // Перспективы развития лазерных технологий: Труды научно-технической конференции с международным участием Новые технологии, 2005. - с. 124

86. Сысоев, С.Н. Поисковое конструирование манипуляционных механизмов методом исследования функционально-физических связей / С.Н. Сысоев. // Конструкторская технологическая информатика: Тез докл. III междунар. конгр. -М. : Станкин, 1996, - С. 133 - 134.

87. Сысоев, С.Н. Поисковое конструирование манипуляционных механизмов / С.Н. Сысоев., Пуш В. Э. // Станки и инструмент. 1998. -№3.-С. 3-9.

88. Сысоев, С.Н. Поисковое конструирование манипуляционных механизмов методом исследования функционально-физических связей / С.Н. Сысоев. // Конструкторская технологическая информатика: Сб. нуч. труд. -М.: МГТУ «Станкин», 1996, - С. 13 -20.

89. Сысоев, С.Н. Привод промышленного робота с рекуперацией энергии / С.Н. Сысоев., Глушков А. А. // Станки и инструмент. 1996. - №3. - С. 25-26.

90. Сысоев, С.Н. Принципы и методы нахождения технических решений. Метод исследования функционально-физических связей : моногр. / С. Н. Сысоев; Владим. гос. ун-т Владимир : Изд-во Владим. гос. ун-та, 2007. -214с. - ISBN 5-89368-775-2.

91. Сысоев, С.Н. Расширение функциональных возможностей промышленных роботов / С.Н. Сысоев. // Станки и инструмент. 1985. — №3. - С. 7

92. Сысоев, С.Н. Способ коррекции положения детали захватным устройством робота / С.Н. Сысоев, Ю. В.Черкасов. // Пневмоавтоматика и пневмопривод. — 1990. — №1. — С. 24.

93. Сысоев, С.Н. Элементы гидравлического и пневматического оборудования: учеб пособие для студентов вузов / С.Н. Сысоев. — Владимир: ВлГУ, 2001. 92с.

94. Техническое творчество : теория, методология, практика : энцикл. слов.-справ / под ред. А. И. Половинкина, В. В. Попова. М.: Информсистема, 1995.-408 с.

95. Тимофеев А. В. Адаптивные робототехнические комплексы / А. В. Тимофеев. JI.: Машиностроение, 1988. - 332 с.

96. ЮО.Челпанов И. Б. Устройство промышленных роботов / И. Б. Челпанов. -JI.: Машиностроение, 1990. 223 с.

97. Шандров, Б. В. Автоматизация производства (металлообработка) : учебник для начального профессионального образования / Б. В. Шандров, А. А. Шапарин, А. Д. Чудаков .— М. : Академия, 2004 .— 255 с. ISBN 5-7695-1753-0.

98. Шаумян, Г. А. Комплексная автоматизация производственных процессов / Г. А. Шаумян .— М.: Машиностроение, 1973 .— 639 с.

99. Поисковое конструирование. Гидропневмоавтоматика мехатронных устройств.

100. Начальник учебного управление к.т.н., доц.

101. Зав. кафедрой АТП, д.т.н., профессор1. Ss ii't'si 5 5 s I

102. УТВЕРЖДАЮ» СКИЙ ДИРЕКТОР ООО «БЕКО» КОЗАН 20081. АКТ ВНЕДРЕНИЯ

103. Результатов диссертационной работы Бакутова Александра Владимировича

104. Технологический процесс и вакуумные захватные модули, разработанные Бакутовым A.B. используются в ООО «БЕКО» в цехе производства холодильников для транспортировки корпусных изделий.

105. Начальник цеха производства холодильников ООО «БЕКО»1. ОЗКАН АРИКАН1. ШСШЁШАШ <№Й