автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение точности и надежности технологических процессов сборки с использованием промышленных роботов

БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ

v/ ГУ

2 0

УДК 621.757:621.865.8

КУРЧ Леонид Витальевич

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

05.02.08 — Технология машиностроения 05.13.07 — Автоматизация технологических процессов и производств (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск 1997

Работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения" Бе

дорусской государственной политехнической академии.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор И.П.Филонов.

Официальные оппоненты ' - доктор технических наук,

профессор М.Ф.Пашкевич}

- кандидат технических наук, доцент Г.С.Свидерский,

Оппонирующая организация - Проектно-технологическое и

экспериментальное государственное предприятие "Институт Белоргстанкинпром"

Защита состоится "27» мод 1997 г. в М® часов не заседании специализированного совета Д • в Белорусской государственной политехнической академии по адресу: '220027, г. Минск, пр. Ф.Скорины, 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке БГПА. Автореферат разослан " а/1рслЯ 1907 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, доцент ^ В.И.Клеваович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Разработка технологических процессов < сборки с применением промышленных роботов (ПР) является одним из важных направлений развития промышленности. Повышений конкурентоспособности продукции, выпускаемой промышленностью, требует применения таких типов средств автоматизации, которые бы наряду с необходимой точностью обеспечивали требуемую гибкость при переходе на выпуск новых, соответствующих требованиям рынка, видов продукции. Для более эффективного использования № важно не только правильно подобрать конкретный тип для выполнения заданных технологических операций, но и организовать его работу с применением таких способов управления, которые на ряду, с требованиями точности и надежности обеспечили бы снижение энергопотребления.

Цель работы. Повышение точности и надежности технологических процессов сборки за счет уменьшения погрешности позиционирования и управления режимами промышлённых роботов.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

1. Разработать методику назначения полей допусков на изготовление собираемых деталей с учетом погрешности их относительного положения, обеспечивающую достижение требуемой точности выполнения сборочных операций.

2. Разработать математическую модель формирования сборочного соединения и методику численного исследования законов движения рабочего органа манипулятора. •

3. Разработать способы управления манипуляторам!! ПР, обеспечивающие повышение точности отработки законов движении схвата и расширение технологических возможностей.

4. Разработать математическую модель и методику исследования качества электромеханической дискретной системы управления сборочным оборудованием.

Научная новизна полученных результатов: установлены новые функциональные связи, позволяющие произвести назначение' полей допусков на изготовление собираемых деталей, обеспечивающих достижение требуемой точности выполнения сборочных операций;

разработана математическая модель сборочного центра СБ-001,позволяющая производить численные исследования взаимосвязи

геометрических, массовых, кинематических характеристик подвижных частей с энергетическими характеристиками приводных двигателей. Проведенные • численные исследования позволили выявить влияние элекромеханических. характеристик управляемого объекта (сборочного центра) на точностные характеристики движения рабочего органа;

установлены новые функциональные связи, формирующие основу управляющих программ, используемых при автоматизации процессов сборки;

установлены связи, характеризующие влияние закона движения,. а также способа управления на точностные и удельно-энергетические характеристики перемещения рабочего органа манипулятора вдоль заданной траектории.

Практическая значимость полученных результатов.

Разработано программно-методическое обеспечение и отлажены средства вычислительной техники для автоматизации управления сборочным центром на линейных шаговых двигателях с целью повышения точности позиционирования инструментальной головки. Разработаны способы управления манипуляторами и алгоритмы их реализации, позволяющие снизить динамические нагрузки и увеличить точностные характеристики при выполнении заданных технологических операций.

Составлены рекомендации для использования полученных результатов на предприятиях точного машиностроения Республики Беларусь. Происходит внедрение результатов'работы на Государственном научно-производственном концерне "Планар". Результаты диссертационной работы включены в учебное пособие, применяемое в учебном процессе на кафедре "Технология машиностроения" й "Технология материалов и приборов электронной техники" БГПА.

Экономическая значимость полученных результатов.

Изготовление собираемых деталей с расширенными полями допусков, рассчитанными по предлагаемой методике с учетом требуемых показателей точности сборки, позволили снизить себестоимость собираемых изделий машиностроения.

Автоматизация существующего производства на основе применения прогрессивных способов управления манипуляторами ПР, новых схем манипуляторов и электромеханических модульных суставов, защищенных "авторскими свидетельствами и патентами Республики Беларусь и России, позволит повысить качество выпускаемой продукции и дать экономию материальных и энергетических ресурсов.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

. Методика расчета полей допусков собираемых деталей, математическая модель сборочного центра СБ-001, результаты численных исследований влияния различных законов движения рабочего органа на точностные характеристики.их отработки вдоль заданных траекторий, результаты исследования влияния кинематических и динамических характеристик управляемого объекта на точностные характеристики движения рабочего органа.

Личный вклад соискателя..

Основные научные и экспериментальные результаты диссертационной работы, положения, выносимые' на защиту, разработаны и получены лично или при его Непосредственном участии. Им также проведено внедрение основных результатов на предприятиях точного машиностроения и в учебный процесс на кафедрах "Технология машиностроения" и "Технология материалов и приборов электронной техники".

Аппобация результатов дирсертации. -Основные положения и результаты работы докладывались на научно-технической конференции "Повышение технического уровня и надежности машин" (г.Минск, 1993г.); "50-й научно-технической конференции профессоров, преподавателей, научных работников, аспирантов и студентов БГПА" (г. Минск, 1994г.); республиканской научно-технической конференции "Проблемы качества и надежности машин" (г.Могилев, 1994 г.); XXI научно-технической конференции в рамках проблемы "Наука и мир" (г.Брест, 1994г.); конференции победителей лучших научных статей студентов ВУЗов РБ (г.Минск, 1995г.); международной 51-й научно-технической конференции профессоров, преподавателей, научных работников, аспирантов и студентов БГПА,, посвященная 75-летию БГПА "Состояние и перспективы развития науки и подготовки инженеров высокой квалификации в БГПА" (г.Минск, 1995 г.).

Опубликованность результатов.

Результаты диссертации опубликованы в 14 работах, включая 3 авторских свидетельства и 1 патент.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, шести глав. Полный объем диссертации составляет 159 страниц, включая объем,занимаемый иллюстрациями - 44 страницы, таблицами - 2 страницы, списком использованных источников в количестве 136 наименований - 12 страниц, приложением - 5 страниц.

1

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Во введении дана оценка. современного состояния решаемой проблемы и приведены исходные данные для разработки теш, а также обоснование леобходимости проведения работы.

В первой главе проведен обзор работ советских и зарубежных авторов и представлен анализ основных направлений проводимых исследований в области обеспечения требуемой точности и наде)кности технологических процессов автоматизированной сборки с применением ПР.

Из анализа.основных этапов развития сборочного оборудования и ПР следует, что с появлением" универсальных ПР и современных языковых и аппаратных средств для организации их системы управления, появилась возможность контролировать высокую точность позиционирования и корректировать погрешность путем разработки алгоритмов и способов управления с обратными связями. ,

Однако применение ПР как средств автоматизации технологических операций, таких как сборка, сварка, контроль размеров или же при работе в группе с другими'видами автоматизированного технологического оборудования предъявляет повышенные требования к их точностным характеристикам. Проведенный анализ указывает на необходимость поиска новых путей и методов обеспечения требуемой точности и надежности движения рабочего- органа манипулятора вдоль заданной траектории.

На основании изложенного в первой главе были сформулированы задачи диссертационной работы.

Во второй главе представлена методика определения полей допусков изготовления деталей, участвующих в сборочном процессе на основе анализа вероятностных характеристик распределения их размеров, погрешности относительного положения, а также заданных показателей качества.

В качестве примера была рассмотрена схема сборки вал - втулка. На рис.1 изображено относительное положение вала и втулки с вероятностными характеристиками распределения их диаметральных размеров и погрешностью относительного положения.

с( НОА1 * £ но** = 2)т1Л

Рис.1. Вероятностные характеристики распределения размеров и

погрешности относительного положения сопрягаемых деталей »

Здесь Гг(х), Г?.(х) и Гз(х) - плотности вероятностей распределения диаметральных размеров вала и втулки, а также погрешности относительного положения собираемых деталей, соответственно; 3Т8> 3Т8Т и Ппоз - запас точности вала, втулки и погрешность относительного положения деталей сборки соответственно; ив и «вТ - пмя рассеивания диаметральных размеров вала' и втулки; 5В и бвт - поля допусков вала и втулки, б^щ и бщах - минимальное и максимальное значение поля допуска сборочного соединения зал-втулка.

В начале была определена плотность' вероятности распределения погрешности относительного положения собираемых деталей исходя из погрешности позиционирования сборочного оборудования при выполнении заданной сборочной операции. Так при одновременном наличии угла перекоса и отклонения от соосности, в схеме сборки вал-втулка .представленных на рис.2,условие собираемости было выражено по допустимому линейному отклонению в соответствии с выражением (1):

Ле > Лсум = Лох2 + ДсХ2 =

= До*

/

ГЖ

? с1г/2 + агс51п(то + агсЬз:-) -

2

(1)

+

где Де - допустимое линейное отклонение;

Дсум ~ суммарная погрешность относительного положения собираемых деталей, выраженная через линейное значение;

ДсХ2 - проекция на плоскость ХОг величины смещения из исход-н го положения точки С вала (рис.2), вызванного наличием угла перекоса го;

До*2 - отклонение от соосности.

Рис.2. Схема относительного положения сопрягаемых деталей при наличии угла перекоса и отклонения от соосности

Затем, на основе анализа вероятностных характеристик распределения размеров собираемых деталей-и погрешности их относительного положения, были составлены варианты математического описания данных сборочных операций.

Для оценки точности технологического процесса сборки было введено понятие коэффициента запаса точности сборочной операции Кзтс6, определяемого'по формуле (2) в соответствии с рис.1:

3ТСУМ бтт + Зтв + Зтвт " Цпоз

Кзтсб=---= ■ (2)

5ш1п + Зтв + 3Твт 5ш1п + Зтв + Зтвт

где Зтсум - суммарный запас точности.

. Данный коэффициент запаса точности сборочной операции увязывает вероятностные характеристики распределения размеров.собираемых деталей с погрешностью их относительного положения и дает количественную оценку точности технологического процесса сборки.

\

После этого, в зависимости от требуемой точности выполнения сборочных операций и варианта математического описания, были составлены зависимости, определяющие поля допусков на изготовление деталей, участвующих в сборочном процессе. Для варианта, изображенного на рис.1, границы полей допусков определяются по формулам (3):

СтИг1

5щ1п + Зтв + Зтвт " Плоз

-Зтв -Зтвт

+ С1гг

^тах- ОщШ " 2

5т1п + Зтв , •' Зтвт " Йпоз

Кзт

сб

"Зув "Зтвт

(3)

• Из результатов исследований, проведенных во второй главе, следует, что для достижения требуемой точности сборочных операций в ряде случаев необходимо назначение новых полей допусков на изготовление собираемых деталей, которые могут быть рассчитаны в соответствии с предлагаемой методикой. Причем расчет новых полей допусков изготовления собираемых деталей необходимо проводить на основе анализа вероятностных характеристик распределения их размеров и погрешностей относительного положения. •

В третьей главе разработана математическая модель формирования сборочного соединения. Автоматизации процесса сборки деталей с различной конфигурацией соприкасающихся поверхностей требует создания адекватной математической модели, описывающей взаимное пространственное расположение собираемых деталей.

В результате проведенных исследований бшю выявлено, что привязка двух систем координат к собираемым деталям л представление их пространственного положения б виде уравнений замкнутых векторных контуров способствует установлению геометрической определенности взаимного расположения деталей, участвующих в сборочном процессе.

Предложенное наложение связей на относительное движение деталей, участвующих в сборочном процессе, в виде скалярного произведения ортов систем координат,жестко связанных с собираемыми деталями, позволяет сформиповать универсальную математическую модель сборочного соединения и отразить частные случаи сборки деталей определенной конфигурации.

Из результатов исследований,изложенных е третьей глазе следует, что предлагаемый метод математического описания процесса

и се

f

8

сборки позволяет создавать адекватные компьютерные модели и проводить предварительное компьютерное моделирование, результаты которого могут- значительно снизить затраты на разработку управляющих программ сборочного технологического оборудования.

■ В четвертой главе проведено моделирование законов движения рабочего органа вдоль заданной траектории, а также предложены способы управления движением манипуляторов IIP, позволяющие повысить точность позиционирования и надежность путем расчета кинематических, силовых и энергетических характеристик и организации обратных связей по рассогласованию между действительными (измеренными) и теоретическими (расчетными) значениями.

Для анализа законов изменения скорости рабочего органа от времени, приведенных на рис.3, были построены графики их первой V(t) и второй a(t) производных по времени, а также графики изменения удельной мощности p/m(t).

В основу анализа этих графиков положена оценка плавности изменения его ускорения на участках разгона и торможения, характеризующая количество, величину и направление динамических ударов. Так, трапецеидальному закону изменения скорости рабочего органа изображенному на рис.За присущи четыре динамических удара: два удара, противоположных направлению движения в начальной и конечной точках траектории и два удара, совпадающих с направлением движения, в точках соприкосновения участка рабочего хода с участками разгона и торможения.

Вогнуто-выпуклому закону изменения скорости рабочего органа, изображенному на рис.Зд, характерно отсутствие динамических ударов и наиболее плавное изменение его ускорения на участках разгона и торможения.

С точки же зрения наибольшего быстродействия, т.е. наименьшего времени, затрачиваемого на прохождение заданного участка траектории, наиболее предпочтительным является закон изменения скорости, представленный на рис.Зв.

•. Для графиков представленных на рис. За - рис.Зе были расчита-ны значения средней удельной мощности (р/ш)Ср.

При этом выявлено, что наименьшие значения средней удельной мощности характерны для вогнуто-выпуклых законов изменения скорости рабочего органа, изображенных на рис.Зд и рис.Зе.

В данной глаье также была разработана математическая модель

9

манипулятора, обладающего тремя степенями подвижности ( двумя вращательными и одной поступательной ) и выполняющего технологическую операцию переноса детали вдоль заданной траектории.

В качестве исходных данных было задано быстродействие и выбран трапецеидальный г&чоп изменения скорости схвата с деталью вдоль траектории в функции от времени, а также быта заданы reo-

N

ао ■•■о S.5

г. о >.о о.с

i t

_______ .......j..,.....*....... ------- -V-1 —

/ i ...J.....4....... — Г

/ i 1 . .......i......i.......

? i i

аг gl« ав аа l.n 1.г

В

....!.......I..........

f...LJ.......i.......I.......!.......i......I

L I I I i I

ao ul ui tut ci9 1 t.u 1.2

Г

9,4

11 ' L. .J„„J i

:Угтх~ "i .......t......- i \ i III.; 1 ',

\ ST" CA.......i......E\i......L

3.0 .......L.i......1.....I.....L...

2.0 ....... __4......1.....L... j\ j...

1.0 .......L...I......i.....L\L

ae /i ! ! 1 il

Ö.U U.2 u.4 a& аз t.o 1.2 1.«

e

Рис.3.Законы измеьения скооости от времени: а - трапецеидальный; б - вогнутый; в - выпуклый; г - выпукло-вогнутый: д - вогнуто-выпуклый; е - вогнуто-выпуюшй

метрические и массовые характеристики подвижных звеньев манипулятора и переносимой детали.

Был проведен последовательный расчет кинематических и силовых характеристик манипулятора, и мощностных характеристик при водных двигателей, осуществляющих перемещение подвижных звеньев.

На основании полученных данных был разработан способ управления, позволяющий производить сравнение номинальных (расчетных] величин скорости и мощности с их действительными (измеренными] значениями и по сигналу рассогласования между ними формирован дополнительный сигнал управления приводными двигателями. Предложенный способ управления .^манипулятором ПР позволяет повысить точность отработки заданного закона движения схвата с деталью и егс надежность.

Также для манипулятора с тремя вращательными степенями подвижности был предложен способ управления, позволяющий производить сравнение номинальных (расчетных) величин положения и скорости с с их действительными4(измеренными) значениями и по сигналу рассогласования между ними формировать дополнительный сигнал управления приводными двигателями. Приведенный способ управления манипулятором ПР позволяет уменьшить погрешность позиционирования и расширить технологические возможности его применения.

Из результатов исследований, изложенных в третьей главе, следует, что если система управления позволяет сформировать и отработать различные законы движения вдоль заданной траектории, то перед их отработкой целесообразно.провести анализ выбранного ва-кока с точки зрения критериев (наибольшая плавность движения, отсутствие динамических ударов, наибольшее быстродействие и др.), применяемых к оценке данного движения.

На основании результатов проведенных исследований было также установлено/ что одним из способов повышения точности отработки законов движения рабочего органа вдоль заданной траектории и повышения надежности является предварительный расчет и управление по рассогласованию скоростными и мощностными характеристиками приводов исполнительных механизмов. В другом случае учэт энергетических характеристик выполняемых технологически процессов возможен эа счет определения удельных мощностей характеризующих тот или иной вакон движения вдоль заданной траектории и организации обратной связи по положению и скорости. Вместе с тем для облег-

и

чения расчета погрешности позиционирования рабочего органа в каждой точке траектории в некоторых случаях удобна организация системы управления, расчет управляемых параметров в которой происходит не в функции от времени I, а в функции от пути Б.

В пятой главе приведены математические модели сборочного центра СБ-001. Данный вид технологического оборудования, имеющий в качестве приводных механизмов шаговые электродвигатели, был рассмотрен нами как единая электромеханическая система, учитывающая взаимовлияние электрической и механической частей, включающих в себя передаточные и исполнительные иеханквш. Для оценки качества данного технологического оборудования была разработана и математическая модель, связывающая геометрические, кинематические, массовые, силовые и энергетические характеристики исполнительных механизмов с электрическими характеристиками приводов.

В основу такого подхода были положены два условия: первое -все силы и моменты сил.приложенные к звену приведения.были определены из условия равенства их мощностей суммарной мощности всех сил движущих и сопротивления,

приложенных к подвижным звеньям сборочного центра, и второе - кинетическая энергия звена приведения равна суммарной кинетической энергии всех подвижных звеньев сборочного центра.

Так, уравнение, связывающее массовые, геометрические и кинематические характеристики механизмов перемещения рабочего органа вдоль трех координат X, У и г с энергетическими характеристиками приводных двигателей этих же координат, может быть выражено дифференциальным уравнением (4):

<йп(ху2) (Ура(хуг))2 ' ш [ху2^Уро(ХУг)

<*ЗроСху2) 2 " Л

Иэл.дв.х + МЭд.дв.У + Мад.дв.2 (хуг)

V (хуг) с

ро

(4)

где с!3р0с*уг:) - / №Рох)2 + №роу)2 + (сйро3)2 - приращение перемещения рабочего органа при движении вдоль заданной траектории; ¿Эро* - проекция приращения перемещения на ось X; с13роу - проекция приращения перемещения на ось У; сБро2 - проекция при-

1

12

ращения перемещения на ось г-, тп(ХУ2) - приведенная масса; Уро(хуг)- скорость рабочего органа; рпс(ХУ2)- приведенная сила сопротивления; НЭл.дв.х. Мэл.дв.у» Иал.ДВ.Е- мощности шаговых двигателей координат X, У и 2 соответственно.

Для составленйя уравнения (3) необходим расчет составляющих элементов, методика и последовательность которых изложена в главе б.

Результаты исследований показывают , что, в зависимости от требований технологического процесса сборки, . возможны различные варианты использования предложенной математической модели, обеспечивающие управление различными, наиболее важными в каждом конкретном случав, параметрами технологического процесса.

В шестой главе с целью оценки влияния законов движения охвата с деталью вдоль траектории, а также величины внешней нагрузки на погрешность позиционирования был проведен ряд экспериментов с использованием сборочного центра СБ-001, подтверждающих результаты предварительных теоретических исследований.

Для предварительных теоретических расчетов пользовались математической моделью формирования сборочного соединения вал-втулка, приведенного в главе 3, а также математической моделью самого сборочного центра СБ-001, приведенной главе б.

При оценке влияния уровня скорости рабочего хода гчвата с детатыо на линейную погрешность позиционирования, было выявлено пороговое значение скорости Ур:<*42,5 мм/с, при превышении которой линейная ■ погрешность позиционирования резко возрастает с йЗтахг0,025 мм до А3тах=0,5 мм, как представлено на рис.4 и рис.5.

01 70 4.( 61 В1 101

01 го <1 с1 ы ю1

Д510_ Риг.4.3.1вискыогть дз10« пути Е. ■• мм' При Урх=42,5 мм/с

Рис.5.3ависимсг.ть Д3;| от пути в при Урх^44,5 мм/с

При постоянном значении скорости рабочего хода увеличение ускорения на участ!сах разгона, и торможения ведет к плавному увеличению линейной погрешности позиционирования и при максимальном

ускорении а=100 м/с2 максимальная линейная погрешность ЛЗтахО.ОЗмм и показана на рис.8..

При оценке влияния величины внешней нагрузки на линейную погрешность позиционирования было выявлено, что с увеличением абсолютного значения внешней нагрузки происходит плавное увеличение линейной погрешности позиционирования, достигающее значения ДЗтах-0>2 мм при Р=10Н, график которого изображен на рис.7. При величине внешней нагрузки Р>40Н процесс становится нерегулируемым и система управления сборочного центра не способна отрабатывать заданное перемещение.

01 о а< i— ом 0.01 о

4 1

-—,—

<itr¿ AS io.

ДЯг>

mu

0 05

' о I

<105

01 4)16

ш ei

Рис.6. Зависимость -^ыг п>ти S при л--ICO u¡c2

Рис.7- Эовисинисги AS? от Луги S при Р=10 Н

Тзким образом результаты экспериментальных исследований выявили допустимые границы изменения, а также характер влияния законов движения схвата и сил технологического сопротивления на погрешность позиционирования рабочего органа вдоль траектории.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана методика назначения полей допусков на изготовление собираемых деталей машиностроительного производства с учетом их линейной и угловой погрешни.-; м относительного положения, обеспечивающая возможность повышения точности сборочных операций.

2. Разработанная математическая модель процесса сборки деталей с различной конфигурацией соприкасающихся поверхностен учитывает как погрешности их относительного положения, так и вероят постные характеристики распределения их размеров. Разработанные алгоритмы и программы управления автоматизированным сборочным оборудованием,... основанные на предложенной математической модели,

00

?0 41

6.1

El

101

значительно снижают затраты на разработку управляющих программ.

3. Использование предлагаемых математических моделей позволяет улучшить точность и надежность технологических операций сборки за счет выбора законов движения'рабочего органа, обеспечи-ваюшлх наименьшие динамические нагрузки. Разработанные программы позволяют реализовать операции сборки с наименьшим. энергопотреблением.

4. Проведенные теоретические исследования влияния скоростных и мощиостных характеристик исполнительных механизмов на точностные характеристики движения рабочего органа позволили разработать способы управления промышленными роботами, обеспечивающие повышение точности и надежности перемещения схвата вдоль заданной траектории.

5. Исследование влияния кинематической схемы исполнительного механизма на точность отработки закона движения схвата, позволила разработать схему технологического манипулятора, обеспечивающую повышение качества технологических процессов сборки за счет увеличения плавности движения рабочего органа и уменьшения погрешности позиционирования.

6. Проведенные экспериментальные исследования влияния законов движения исполнительных механизмов сборочного центра СБ-001 на точность перемещения деталей позволили повысить точность и надежность технологического процесса сборки ротсра шагового двигателя ДШИ-200-2 за счет выбора оптимальных значений скорости, ускорения и внешней нагрузки, обеспечивающих контурную погрешность позиционирования рабочего органа с деталью не более 0,03 мм.

7. Созданное программное обеспечение позволило разработать технологический процесс сборки детаней машиностроительного производства массой до 5 килограмм трапецеидальной формы, где, за счет выбора оптимальных кинематических характеристик движения рабочего органа, была достигнута требуемая по условиям технологического процесса контурная погрешность позиционирования не более 0,12 мм, при перемещении деталей на учёстке траектории 300 мм, при заданном быстродействии Z секунды.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. A.C. 1815209 СССР, МКИЗ В 25 J 11/00. 9/16. Clk.000 управления манипулятором промышленного робота / К.П.Филонов, Ю.Б.Герасимов, А.А.Черкас, Л.Б.Курч (СССР).- К' 49178Я1/03; Заяв-

лено 18.02.91; Опубл. 15.05.93, Бюл. N 18.- 3 с.

2. A.C. 1743850 СССР, МКИЗ В 25 J 9/12. Манипулятор / И.П.Филонов, А.А.Черкас. П.П.Анципорович, Ю.Б.Герасимов, Л.В.Курч (СССР).- N 4775400/08; Заявлено 15.11.89; Опубл. 30.06.92, Бюл. N 24.- 2 с. ,

3. A.C. 1779586 СССР, МКИЗ В 25 J 17/00. Электромеханический модульный сустав манипулятора/ И.П.Филонов, Ю.Б.Герасимов, А.А.Черкас, А.А.Анципорович, Л.В.Курч (СССР). - N 4802182/08¡.Заявлено 18.01.90; Опубл. 07.12.92, Бюл. N 45.- 2 с.

4. Пат. ' 2009834, СССР, МКИЗ В 24 В 11/04. Способ автоматического управления обработкой сферических поверхностей / И.П.Филонов, Л.В.Курч, А.С.Козерук (СССР).- N 4944522/08; Заявлено 13.06.93; Опубл. 30.03.94, Бюл. N 6.- 2 с.

5. Филонов И.П., Герасимов Ю.Б., Курч Л.В. Моделирование движения и управления манипуляторами в технологических процессах: Учебное пособие. В 3 ч.- Минск: БГПА, 1993.- 4.1: Математическое моделирование силовых, скоростных и энергетических связей манипуляторов, способы управления.- 130 с.

6. Филонов И.П., Курч Л.В. Моделирование движения и управления манипуляторами в технологических процессах: Учебное пособие. В 3 ч.- Минск: БГПА. 1993.- Ч. 2: Система управления манипулятором промышленного робота, язык "ARPS" промышленного робота "PUMA- 560",- 62 с.

7. Филонов И.П., Курч Л.В., Якубович О.В. Моделирование движения и управления манипуляторами в технологических процессах: Учебное пособие. В 3 ч.- Минск: БГПА, 1993.- Ч.З: Схемы манипуляторов и проектирование основных»узлов манипуляторов.- 107 с.

8. Филонов И.П., Курч Л.В., Черкас A.A. и Герасимов Ю.Б. Новые средства автоматизации технологических процессов.// Повышение технического уровня и надежности машин: Тез.докл.конф.-Минск:И1ЩМАШ, 1993,- С.46-47.

9. Филонов И.П., Курч Л.В., Присевок А.Ф. Энергосберегающий способ, управления приводами манипулятора в технологических процессах.// 50-я научно-техническая конферёнция профессоров преподавателей, научных работников, аспирантов и студентов ЬГПА: Тез. докл.конф.- Минск, 1994,- С.70.

10. Филонов И.П., Курч Л.В., Черкас A.A., Герасимов Ю.Б. Ресурсосберегающие способы управления манипуляторами промышленных

г

роботов.// Проблемы качества и надежности машин: Тез.дскл.конф.-Могилев, 1694.- С.61.

11. Филонов И.П., КурчЛ.В.. Присевок А.Ф. Энергосберегающий способ управления манипулятором гГромышленного робота в технологических процессах.// Наука и мир: Тез.докл.конф.- Брест, 1904.- С.19-21.

12. Филонов И.П., Курч Л.В., Присевок А.Ф. Математическое моделирование относительного расположения, деталей в пространстве.// Научные статьи студентов вузов Республики Беларусь (часть 2): Тез.докл.конф.- Минск, 1995.- С.160-163.

13. Филонов И.П., Присевок А.Ф., Курч Л.В. Моделирование и исследование качества электромеханической дискретной системы управления.// Состояние и перспективы развития науки и подготовки инженеров высокой квалификации в БГПА (Часть 2): Тез.докл.конф.-Минск, 1995.- С.90-91.

14. Курч Л.В. Назначение допусков изготовления деталей с учетом линейной и угловой погрешностей их относительного положения при сборке: Научная статья - Минск: БГПА, 1997.- 13 с.

РЕЗЮМЕ

Курч Леонид Витальевич."Повышение точности и надежности технологических процессов сборки с использованием промышленных роботов"

Ключевые слова: сборка деталей, законы движения, силовые и энергетические характеристики, сборочный центр, допуски изготовления деталей, линейная и угловая погрешности, траектория движения, силы технологического сопротивления.

Разработана методика оценки и назначения полей допусков изготовления деталей, участвующих в сборочном процессе, на основе анализа линейной и угловой погрешностей их относительного положения, что дает возможность снизить затраты изготовления данных де талей. Разработан механизм математического описания процесса создания различного типа сборочных соединений, позволяющий создавать адегаатные компьютерные модели и проводить предварительное ко»ль-терное моделирование различных вариантов сборки двух и более деталей, результаты которого могут значительно снизить затраты на разработку управляющих программ сборочного технологического оборудования. Рассмотрены различные варианты законов движения рабочего органа вдоль траектории при выполнении сборочных операций и выявлены наиболее оптимальные с точки'зрения наименьших динами-, ческих ударов и наилучших удельно-энергетических характеристик. Разработаны способы управления средствами автоматизации технологических процессов и методика, , позволяющая оценить влияние силовых и энергетических характеристик приводных механизмов на точностные характеристики рабочего органа. Проведены экспериментальные исследования на основе сборочного.центра СБ-001, позволяющие дать оценку влияния законов движения рабочего органа и сил технологического -Сопротивления на погрешность позиционирования охвата с деталью вдоль траектории. Материалы диссертационной работы и рекомендации по их использованию наши применение при разработке координатных систем,-на основе шаговых двигателей- и оборудования для производства изделий электронной техники на Государственном научно-производственном концерне точного машиностроения "Планар", а также вошли в учебное пособие, используемое на кафедрах "Технология машиностроения" и "Технология материалов и приборов электронной- техники". ■

РЭЗШЕ

Курч Леан1д В1тальев!ч. "Павышэнне дакладнасц! 1 надзейнасд1 тэхналаПчных працзсау зборк! 8 выкарыстаннем прамысловых роба-тау"

Ключавыя словы: зборка дэталяу, законы руху, с1лавыя 1 энер-гетычныя характарыстык1, зборачны цзнтр, допуск! вырабу дэталяу, л1нейная и вуглавая х1бнасць, траектория руху , с!лы тэхналаг1ч-„ нага супрац1улення.

Распрацавана методика ацэнк1 палей дапускоу вырабу дэталяу, удзельШчаючых у зборачным працэсе, на аснове анал!зу л1нейнай 1 вуглавой х1бнасц1 1х адноснага знаходжання, што дае магчымасць зн1з1ць затраты па вырабу гэтых дэталяу. Распрацаваны механ!зм матзматычнага ап1сання прадэсу стварэння рознага тыпу зборных злучэнняу дае магчымасць итвараць адэкватные камп'ютэрныя мадэл! 1 праводз1ш> папярэднп'.' камп'ютэрнае мадэляванне розных варыянтау зборк1 двух ц1 болей дэталяу, вынж! як1х могуць значка паменшыць затраты на распрацоуку праграм к1равання зборачнага тзхналаг!чна-га абсталявання . Разгледжаны розныя варыянты законау руху рабо-чага органу уздоуж траекторы1 пры выкананн! зборачных аперацый 1 вызначаны найбольш аптымальныя з пункту гледжання найменьшых ды-нам!чных ударау 1 найлепшых удзельна-энергетычных характарыстык. Распрацаваны спосабы к1раБання сродкам1 аутаматызацы! техналаг!ч-ных працзсау и методыка, дазваляючая ацан!ць уплыу с1лавых и энергетычных характарыстык прывадных механ!змау на даклалныя характарыстык! рабочага органа. Праведзены экспериментальный дасле-даванн! на аснове зборачнага цэнтра СБ-001, як!я дал! магчымасць ацан!ць уплыу законау руху рабочага органу 1 с1л тзхналаг!чнага супрац!улення на х1бнасць паз1цавання схвата з дэталлю уздоуж траекторы!. Матэрыялы дысертацыйнай работы ! рэкамендацы! па !х выкарыстанню зна1"1шл1 прымяненне пры распрацоуцы каардынатных с!с-тэм на выснове шагавых рухав!коу ! абсталявання для вырабу прад-метау электроннай тэхн1цы на Дзяржауным навукова-вытворчым кан-цэрне дакладнага машынабудавання "Плацар", а таксама был! уключины у навучальны даламэжн!к, скарыстаны у навучальным працэсе на кафедрах "Тэхналог!я машынабудавання" 1 '"Гэхналог!я матэрыялау 1 прыборау электроннай тэхюцы".

SUMMARY

Kourtch Leonid Vitalyevlch."Jhe Increasing of precision and reliability •. of manufacturing' assembly processes by using industrial robots"

Key words: assembly of tools, law of movement, forcing and energetic characteristics, assembling center, admissions of manufacturing of tools, linear and angular errors, trajectory of movement, forces of basic resistance.

A methodology of estimation tolerance zone of manufacturing of tools, used in assembly processes, on the base of analysis linear and angular errors their relative position was created. Created mechanism of mathematical description of creation process various assembling units allow to create equivalent computer-models and carry out the previous simulate assembly process on computer with two or more tools, the result of which can reduce cost of creation control program of assembling equipment. Laws of movement of tool center.point (TCP) along trajectory during execution of assembly process were taken into account and more optimal laws of movement from the point of view of low dynamical shocks and low energetic characteristics. Methods of control allowing to estimate the influence of forcing and energetic characteristics of drivers on accuracy features of TCP were created. The experimental investigations on the base of assembling center SB-001 allow to give estimation of the influece of laws of movement TCP and basic forces on error position of TCP along trajectory. This dissertation and recommendations of Its usage was applied to development of coordinate system on the base of discrete engines and equipment for production of electronical parts on the State scientific-production concern of precise machine building "PLANAR", and also was included in manuals for teaching in departments "Manufacturing engineering" and "Technology of matherlal and electronic devices"