автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Струйно-логические устройства автоматической ориентации плоских деталей при сборке

им

7 г;;^ ;йнсутсшш ордена трудового красного з?шгеш

пожгехш{ЧЕСКШ ШСТИТУТ-

СТРУШЮ-ЛОГИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА- АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОРИЕНТАЦИИ ПЛОСКИХ ДКТАЛЕЯ ПРИ СБОРКЕ

Специальность 05.02.03-"Техаология иашетостровшш"

АВТОРЕФЕРАТ дкссертавдш на соискание учвной стошни кандидата техлкчесют наук

На правах рукописи

ЧЕРЕПАНОВ АНАТОЛИЯ ПЕТРОВИЧ

УДК 621.757.06

Иркутск 1993

Работа шпшкзпа

в ириутекш полггтохенчвскон 1шстстут8

КаучнМ руководитель г кандидат тегн.паук.доцонт ¡ЮТЩдйШш]

Нзучшхй копуяьтанг: кандидат техн.наук, Б. В.Байбородаш

Официальное оппоненты: ойадажк РДШ.д. т.е. .профессор С.В.Елисеев кандидат тозн.наук,доцент С.Я.Бврвзня

Вгдукшо прздщриятяе-АЕгарсгай: э-Еэктромагашгааскнй завод

Защита состоится " шш 1593 г.в (О часов на засодашщ саещаляэщхжанцого совета К 063.71.0$ по защите ■ кандидатски

йносерх-ешШ в Иркутской шшкезшяадшоц института (!!ПМ) по одресв 664074, г. И|ВД'тск-74, ул. Лермонтова. .63, Иркутский шмштегш-чостан' институт.

С* дессергоцкэй шаво ознашлггься в библиотеке Иркутского вгштеоетячзского института. Оташц в двуж сгаэмпллраз,оаворехшио гербоао£ нзчатью учреждения дросш направлять учзаоыу сакротярз совете.

Аюторсфзрат разослан " мая 1993 г.

УчскмЯ секретарь сдгцз&ша'фоосцЕого соната

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ актуальность теии.Ориентация деталей,являясь связущим звеном в осуществлении автоматизации сборки,представляет собой сложную задзчу в связи с многообразием та форм,размеров,наличия отверстий, каззвок,выступов и других мелких элементов,расположенных несимметрично па та поверхностях.Даке в приложении к деталям типа тонзшх пластин сложной конфигурации далеко не всегда ее удается успешно решить.

Оценка механического,электромагнитного и фотоэлектрического методов логичйоко;'1 ориентации деталей типа пластин показывает,что ош ямегзт ряд недостатков,сдерживающих та широкое практическое использование.Некоторые недостатки могут быть устранены применением пневматических струйных систем логического распознавания и ориентации деталей.Отсуствие механических нодвимпых частой,устойчивость к вибрации,шуму,электромагнитным помехам,различной степе-пи освещенности,независимость от прозрачности и магнитных свойств ориентируемых деталей,позволяет применять струйно-логичесхле орл-ентирующие устройства (СЛОУ) для сборочных машин в условиях обычного машиностроительного производства.СЛОУ особенно эффективны при совмещении их со средствами перемещения (вибробункерами .вибролотками,на воздушной подушке и т.п.) .они обладают возможностью непрерывной подачи деталей в зону-сборки и перена-ладни при переходе на другие ориентируемые детали.. ■

При очевидных достоинствах СЛОУ не .находят должного приыенэ-пия пз-зз отсуствнп .специальных исследований, посвященных км. Поэтому,выполнение работы,обеспечивающей создание эффективных струйпо-логичесюя устройств автоматической ориентации плоских деталей,является своевременной и способствующей развитию сборочного производства.

цель работы: решение задачи выбора оптимальных параметров струйно-логических устройств распознавания положения пластинчатых деталей слогшой конфигурации с отверстиями и другими мелкими элементами, рзсполоявшшм! несимметрично, и их ориентации при автоматизации сборки.

научная новизна:

-получены теорятическив и экспериментальные зависимости выбора оптимальных параметров СЛОУ при распознавании положения пластинчатых деталей в процессе их непрерывного перемещения;

-разработана функциональная математическая модель выбора

3

оптимальных параметров СЛОУ в зависимости от размеров и очертания формообразующих и элементарных поверхностей деталей;

-теоретически и экспериментально обоснован новый способ питания распознающих ячеек рецептора,основанный иа распределении потока сжатого воздуха,подаваемого в зазор между деталью и рецептором с помощью центрального капала;

-разработана методика проектирований струйно-логических устройств ориентации деталей при сборке. практическая ценность работы:

-созданы новые эффективные конструкции струйно-логических устройств для ориентации плоских деталей,способствующе развитию автоматизированной сборки;

-полученные зависимости позволяют определять оптимальные параметры устройств ориентации,зоны расположения приемных каналов распознающих ячеек, конструктивные и энергетические параметры зга функг (полирования;

-предложенный способ питания распознающих .ячеек с помощью центрального канала, за счет более плотной установки распознающих ячеек в рецептора, расширяет возможности струйно-логических устройств ориентации деталей;

-новые конструктивные исполнения СЛОУ позволяет осуществлять непрерывную ориентацию пластинчатых деталей - в процессе их перемещения.

реализация результатов работы. Результаты - исследований и конструкторских разработок на уровне изобретений внедрены на Ангарском электромеханическом заводе.Техническая., документация "Струйно-логкческое ориентирующее устройство"передаца для озна-кошшнпя Севастопольскому производственному объединению "Маяк".

апробация работы.Основные положения работы-докладывались и обсуждались: •

-на научно-технических конференциях Ангарского техколсгячес-кого шештута !в 1990 и 1991 годж;

-па Iконференции "Перспективные направления в йааашостроекни" в Читинском политехническом института в 1991 году;

-на научно-технической конференции- Иркутского политехнического института в 1991'году;

-на научном сешш&ре маашностроит&пьного факультета Иркутского политехнического института в 1992 году.

-на научном семинаре технологического факультета Ангарского

4

технологического института в 1992 году.

публикации :Основное содержание работы изложено в 3 статьях. По результатам работы получено 4 авторских свидетельства на изобретения.

объем работы.Диссертация состоит из введения,4- глав и основных выводов,списка литературы (116 наименований) и приложений, содержит 152 страницы текста,включая 52 рисунка и 8 таблиц.

содержание работы

Во введехд? обоснована актуальность работы,сформулированы es цель, научная новизна,практическая ценность и ■ положения,выноси-мые на защиту.

В первом разделе проведен анализ различных методов логического распознавания положения и ориентации деталей при сборке,который позволил установить,что среди них несомненными достоинствами обладают пневматические методы.Указанные методы реализованы струйно-логяческиыи ориентирующими устройствами,основанными на использовании струйных датчиков с автономным питанием и струйных логических элементов (СЛЭ),образующих распознающие ячейки. ,

Применение струйных датчиков ■ с автономным питанием,широко используемых в различных .областях техники,в СДОУ нецелесообразно из-за необходимости подвода питания к кавдому датчику отдельно. Это требует создания СЛОУ с распознающими ячейками,имеющими более простую систему подвода питания,их изучения,обоснования оптимальных параметров и разработки конкретных рекомендаций по практическому использованию.

На основании анализа сформулированы следующие задачи исследования:'

-теоретически и экспериментально обосновать способ питания распознающих ячеек потоком сжатого воздуха,подаваемого ь зазор меэду плоскостями транспортного лотка и дитали с помощьо центрального канала.

-установить параметры распознающих ячоок путем определения факторов,влияющих на процесс распознавания положиша ориентируемых деталей;

-определить оптимальные зоны установки приемных каналов раиоэниыцих ячеек рецепторов.

-разработать классификации признаков дптялой tm ypotma

формообразующих,элементарных поверхностей и форм -факторов;

-разработать струйно- логические устройства автоматической ориентации деталей при сборке.

Во втором разделе рассмотрено обоснование процесса распознавания положения элементарных-поверхностей ячейками рецептора СЛОУ на основе теории безотрывного течения потока сжатого воздуха в зазоре меаду плоскостями рецептора и детали.

Использование созданного автором данной работы спосЬба образования управляаэдих сигналов распознающих ячеек путем подачи потока сжатого воздуха в зазор ыевду рецептором и деталью с помощью центрального канала,способствует расширению возможностей СЛОУ за счет уменьшения размеров распознающих ячеек путем исключения индивидуальных: каналов подвода питания к каждому датчику.

На рис.1 показана принципиальная схема рецептора. Рецептор представляет собой распознание ячейки, образованные приемными каналами 1 диаметром с!] .встроенными в транспортный лоток 2 для перемещения плоских деталей 3 массой га и подключенными ко входам

Ь

СЛЭ 4.Рецептор содержит центральный канал питания 5 диаметром В, таюхв выполненный в транспортном лотоке.Приемные каналы располагаются и виде матрицы на расстоянии г от центрального канала питания.

Дншюнив скштого воздуха 1',иодиииемос чороз цонтралышй канал, обрмует иопдушпую подушку с'величиной зазора 1) между лотком

6

л диталыз,За счет статического давления Г воздушной подушки в

с

пр;;г:?!инх гяпалах создастся давление Р .достаточное . для переклпэ-чеп"''Л СЛЭ.Пэ величине управлпгарзго сигнала Р па одном из его ен-хо$св А ял! В судят о шшшстпт элементарной поверхности детали ствослтелшо нрпс?!»юго капала. При пероддо.олпп по рецептору эле-кеятаряая поверхность детали б перекрывает пршашй капал на ве-лпчппу К .Когза величина давления Р.становится достаточной для

с 2

срабатывания СЛЭ.упрапляегцяй сигнал- Р появляется на выходе в. Умопьисгае Ееллчкш X внзнвает снижение давления Р, и отпусканле

с 3

СДЭ.УпровлящиЯ сигнал Р, вновь появляется па ьаходе Л.Из процесс

1

ряспозипгошя пяяяют размеры деталей и их признаков,различные расстояния кезяду центральном и приемными каналами,и неоднородность потока сжатого воздуха в пазоро.

3 связи со сложность» учета всей гпшш сочетания поверхностей детали.для исследования основных параметров распознающих ячеек в качестве разомкнутой формообразующей элементарной поверхности выбрано прямолинейная кромка детали,а в ¡сачестве замкнутой -сквозное цшищдрпческое отверстие.Выбранные элементы обладают ввпйолыпей совокупностью признаков различных тшов деталей.Распознавание кромки и отверстия детали ячейкой рецептора СЛОУ рассмотрено по отдельности.

Величина X зависит от конфигурации распознаваемой элементарней поверхности.Если ее конфигурация отличается от прямолинейной, то площадь перощшшеглой зоны приемного канала определяется с учзтем поправочного коэффициента к ,равного отношению площадей нон иерзкретпя приемного канала круглой Форш прямолинейней 1фсм-коЯ детали Г ¡1 элементарной поверхностью любой конфигурации 1.

1с =Г /1

Г к

Для определения площади перекрываемой зоны приешого канала элементарной поверхностью .тобой конфигураций получена формула

г,

Г=- _ " (1)

гдо:йе-унивзрса.;льпая газовая постоянная (число Рейнольдса); .

Т»-абсолатная теглперзтура воздуха в приемном канале распознавшей ячейки в градусах Кельвипа:

Р -давление управления,необходимое для переключения СЛЗ;

Р^-стотическсе давление в зазоре- мбзду ылоисостяйн рецептора

ж детали; ,■ •

/

Св-расход воздуха в приемном каналераспознающей ячайкк. Расход воздуха в приемном канале распознающей ячейки принят• для турбулентного режима течения и определен по формуле

где: ^-коэффициент пропорциональности,учитывающий сжатие потока при втекании его в приемный чанал;

к -коэффициент перетекания воздуха из соседних секторов; Сс-расход в секторе,ограниченном приемным каналом распознающей ячейки.

Получена формула для определения величины расхода в сектора, ограниченном приемным каналом распознающей ячейки

Г Р

1/и 0,95 С Р

2

—гт-

Б1п

Р.т

(2)

где:

С-массовый расход воздуха чер^з центральный канал питания; Р-давление воздуха на входе центрального канала питания; Р и р2-давление ч плотность атмосферного воздуха; г-расстояние ыевду центральным каналом питания и приемным канавой распознающей ячейки;

к-показатель изознтропы.Для воздуха к=1,4. . й -дюеопр приемного канала распознавшей ячейки.

Величина статического давления в зазоре рецептора к детали определяется по формуле

12рСР.

иезод плоскостями

(3)

где:р-козффициент расхода;

Ь-зазор иаздУ рецептором и деталью;

й-радиус окруквости, вписанной в контур детали.

Величина зазора Ь определена с учетом массы

Ь =

в(Р2-Р^)рг

Н

1п

детали

(4)

где:у-козффицкент пропорциональности .учитыващий влияние массы детали на величину зазора. ;

Геометрическая площадь перекрытия приемного канала круглой

8

формы радиусом гс=с!1/2 кромкой детали определена как площадь сегмента,представленного в виде криволинейной трапеции

Ь с

(5)

агсд1п| Хс

Для упрочения определения величины перекрытия Х^приемного

канала круглой <$ормы кромкой детали предложен график,показанный

па рис.2. г лшг к

14

12 10

8 6 4 2

О

<*•

с1 =2 мы 1

-к- а^з им

н—ь

-ь- (3 =4 игл 1

X ,мм

1.0 2.0 3.0 4.0 Рис.2.Изменение площади перекрываемой зоны приемного

канала распознающей ячейки кромкой детали

При использовании-питания распознающих ячеек путем подачи потом с::сатого воздуха в зазор между длоскостяда рецептора и детали, на процесс распознавания влияет кольцевая зона пониженного давления,образующаяся вокруг центрального канала питания,а также ослабление статического давления но нерв увеличения расстояшш цеззду приемным каналом рапознзющей ячейки и центральным каналом питания.

Условием работоспособности рецептор с централизованным витанием является непрерывность поверхности между центральным гавэлсы питания и пркеэд2гг< вадалоа ачейкз.Иа величину давления Р в приемном канале оказывает влияние перетекание сватого воздуха г:з соседних секкороя в сектор, огропячиващий рассматриваемый нрнекнай канал.

Использование полученных зависимостей а представленном вида будет справедливо,если имеется только одна распознающая ячейка. При налички нескольких распознающих ячеек фактически наолэдаатся перетекание,опредолить кощзоа теоретически на данном зтапо но представляется дозкошша. Коэффициент расхода в иркемион киигш* ячейки, коэффициенты пропорциональности.учитывающие гшшцц иассы

9

детали на величину зазора и сжатие потока при втекании его г. приемный канал тшске теоретически не оаределвпы.В связи с этим предложено пользоваться "значениями коэффициентов,устанавливаемыми экспериментально.

в третьем раздало изложены результаты экспериментального исследовашя параметров распознающей ячейки рецептора СЛОУ.

Оно включало проведение серии отсеивающих опытов и опытов по полному факториалу плана,расчет коэффициентов,входящих в" «редла-гаемые уравнения с применением пакетов прикладных программ и анализ полученных зависимостей.

Исследование проведено методом активного эксперимента на установках,позволявших задавать различные решмы работы ii управлять входными факторами.

Были приняты следующие входные факторы.

Конструктивные: -диаметр центрального капала питания 2,3 ш<1><4 ьаг; -расстояние меэду центральным каналом питания и пряемньш кеааяаш '6,5 ыкг<75 ш, с явторвавом з ш; -дяшгзтр вряемнм'о канала 1,7 ш<а <4 ш.

Энергетичекие:

-давлиншз с центральном' канале питания 100 КПа<Р<500 КПа} -давление шгтйшм СЛЭ принято постсшгшш Рп= 3.5 КПа.

Параметра ориентируемых деталей: -масса детали 0,016 кг < га < 0,1 кг; -диаметр отверстия детали 1 кг.! < < 4 ш. В качестве выходного фактора принята величина Хо перекрытия приемного канала в приделах 0<Х<.<С1; при распозлаоании • крошет детали и ГкХ^Ц^с!^'при. распознавании отверстия детали.

Фушсциональная математическая модель процесса распознавания положения моментарных поверхностей детали относительно приемного канала получена проведением полною факторного эксперимента,В уравнениях величина Хс определена с учетом давления питания Г,диаметра Б центрального•канала питания,диаметра й приемного канала распозцаюцсй ячейкл рецептора,массы детали п,а при наличии отверстия в детали-его диаметра с1 .Процесс распознавания с достаточной точностью описывается линейными зависимостями характеристик распознающей ячейки при смещении элементарной поверхности детали относительно приемного канала ячейки на величину. Хс.Коэффициенты модали подобраны исходя из минимальной погрешности выходных

10

авргасгбрчсгдас pacmanmwz ячеек. Погрешность g уютом прШоряш 'os;c;ííf еоотсшиет не болев 5% от ьслпгппш шрзнрзтия пряешого rodona эгшгаатйрпоЯ коворхностьа при педкчинв щжборзса оьятбки но

СЙЛ30 1$.

Пз точку отсчета педичмш Хс сер^крипи ьрдеьшого канала врп дшгсещш детали ß изврашшиях, указанных стрелками, иршюто сошта-дешго врог/пш алиментарной ясиерхности с кромкой нрпеммого канала.

Полученные уравнения еведе;гн в тзйэтцу.

Таблица,

Уравпош*'" • :гознававяя иолоаеия« алшеауерних поверхностей дота-та

Pesr»;,: работ» Cí'3 ------—---———---—- Урляншгие Стандартная ошибка ôxс

Распознавание положения кромш! детали

i.срабатывание ÏO3=3,405»0,1953-0,992PD--0,043®311+0,2 4PDd i 6Xc2=±0,1938

й.отпускание Xct « -12,826+0,956(0+3,002ili + +Q,2Ö2PD-0,21 radi-0,Q17PiMli SXol=±0,3342

s///////11

у/////а \у/,

распознавание полозкения отверстия детали

1 . ОТП.У СЗК-ШИО di Xc i= 1.560+0.631^ D+0.02Pmib ° di -O.OâdraD^ 5Х«м = 0.3541

у//х<\

2.срабатывание \w\ ...И di eh Xcî=11.013-3.162-r- -0.121 DP -rr-Uo Ü 0 SXo2--0.31 44

'/¿у/я \у/у,

3.отпускание \S//S//S i \/\ dt Хоз - 12.123-4.649^ - 0.1Ш-Р 5Xoa-O.3104

4.срабатывание <— di Xl¡«=Q,38&+d(W0.449PD"0,19Pm — do 6X^-0.7067

j/sss///1

í i

Решением данных уравнений определены оптимальные параметры процесса раснознавания положения деталей в зависимости от их кассы и диаметров отверстий, а также оптимальные конструктивные н энергетические параметры ячейки в зависимости от величины давления питания.размеров центрального канала питания и приемных каналов ячеек рецептора.Выявлены общие закономерности процесса распознавания разомкнутых и замкнутых элементарных поверхностей.

Зависимости Хс=Ф(Р) для трех сочетаний входных факторов^ пра распознавании кромки детали показаны на рис.3 »а при распознавании отверстия для одного сочетания Факторов-на рис.5. Переход от указаниях зависимостей к характеристикам распознающих ячеек Хо«Ф(Ра) для фиксированных значений давления сжатого воздуха Р в центральном капало питания • позволил упростить исследование влияния взсод-пхж факторов на процесс распознавания и выбор юс оптимальных параметров. Характеристики Хо=Ф(Рв) для кромки и отверстия показаны соответственно на рис.4 и 6.

Р.КПя

Хс.ш

Рис.3.Зависимости Хс=Ф(Р) распознавания кромки детали 1,2,3-срабатываниа СЛЭ при

прямом перемещения; 4,5,6-отнуекание СЛЭ при ■ обратном иераызщешш.

0.24

0 =

1 1!

и

зс: !

1 и

сочетание I. сочвтанио «3 сочэтошю ш

Рис.4.Характеристики Хс-|Ь(Р11 Хс.ш распознавания кроша детали

О

2.0

4.0

6,0

Иа рис,4 и б видно,что при распознавая»! кромки характеристика ячейки содвршт одну восходящую вэтвь.е при распоэпаваниц отворепш -нисходащуя и и босходядо е- ветви.

Установлено, что область действительных значений величины Хо в точность позящгазогровашш дХц элементарной поверхности детали относительно приемного канала о исследованном факторной пространстве .определяется углом наклона г каадой ватви характеристики

1 »0(Р„) отвостольпо оси абсцисс: в 8

Р,КГЬ

У. с. мм

5,24

Р.КГ'1

Рис.5. Зависимости Хс = Ф (Р) распознавания отверстия летали.Прямое перемещение:

1- отпускание СЛЭ:

2-ч—I—срабатывание СЛЭ.

Обратное перемещение: 3_ч——V- отлускантш СЛЭ; —срабатывание СЛЭ.

4-л

,12

Рис.6.Характеристики Хс=Ф(Г ) в

распознавания отверстия детали

и в 1-срабатывание СЛЭ при

г, л прямом перещйнш;

7 \ 2-отиускание СЛЭ при

2,0

4,0

6,0

-при распознавании кромки 90о<|к<18()°;

-при распознавании отверстия нисходящая ветоь 0°<ун<90°;

восходящая ветвь 90°о <180°.

В

Выявлено,что условие распознавания замкнутых элементарных шерхностей определяется точкой пересечения ветвей н и в.Точка ¡ресечепия ветвей н и в располагается ниже давления отпускания Э.

Определены границы суммарных погрешностей вызываемых гисте-зисом СЛЭ .и погрешностей положения элементарной поверхности носительно приемного канала.Погрешность положения замкнутой ементарной поверхности относительно приемного канала помимо лов наклона ветвей уйи /зависит от длины неконтролируемой зоны .которая определена расстоянием мезду нисходящей и восходящей гвямн на уровне давления отпускания СЛЭ.Минимальная погрешность 5людается в точках пересечения изолиний прямого и изолиний эатного перемещения зависимости Хс=Ф(Р),когда углы наклона •вей характеристик Хс=Ф(Рв)имеют наибольшую крутизну Да точ-:ть положения влияет также состояние кромок и шероховатость по-(хностей питающего и приемного каналов,состояние кромок злемен-ш поверхностей и длина соединительных трубопроводов.Их влия-учтено в уравнениях значениями коэффициентов. • Оптимальное давление питания в центральном канале выбрано из овяя минимального расхода сжатого воздуха и находится в праде-

13

лах 200*300 Ш!а.

Оптимальнее размеры приемных каналов ячеек опредздзш исход: из размеров расиозпавзош* поверхностей. Мйюишыгая шющаяь сечения приемного наваха провыв лет •площадь сечения управляющей канала СЛЭ па 20Ж.Нншяшьнал тоцадь сечешгя отверстия в -деташ превышает площадь сечвкия приемного взноса ячейки на 10%.

Установлены оптимальные зона расисжюхйя приемных канало! ячеек в рецепторе при их резноморяом удадошш от центральное канала питания.Минимальное расстояние составляет (2-5тЗ)0 максимальное-^') га.

Проведена сценка применяемости дискретных СЛЭ типа СТ41 : СТ45,выполняющих логическую функцию ЕйИ-НЕ-ИЛИ и струйного усили толя тшш СТ46 в качестве выходных элементов распознающих ячее СЛОУ.Все исследованные СЛЭ вполне ирлмпитш в распознании ячейках.Погрешность позиционирования раснозняж/дах ячеек с исслэ довачнымн СЛЭ составляет:СТ45 дХ -0,173ш;СТ46 ¿X -0,200глщ СТ4

с с

дХ =0,2?4мм.Наилучшей расходной характеристикой оглодает ячейка аналоговым усилителем-СТ46.

Распределение потока в зоне распознавать элементарных ио всрхностей и форм-факторов при использовании рецепторов с евтонс ышм питанием и рецепторов с централизованным питанием,подчиняет ся одним и тем ме законам.

Полученная функциональная математическая модель процесс распознавания положения прямолинейной кромки и щшшдркческо! отверстия детали,рассмотренных по отдельности,дала воачокпом определять оптимальные конструктивные я зиергетячестм паргглзт[ СЛ0У в зависимости от массы,размеров распознаваема. иогщшосте! и размеров самих 'деталей.Расчитывать площадь перекрываемой зо: но величине перзкраткя приемного капала п определять попрзвочш коэффициенты няемцади перекрытия для шогих видов конфигурнцз распознаваемых элементарных поверхностей,коэффициенты нропорц ональности, учитывающие влияние массы детали на величину зазор коэффициенты перетекания и сжатия потока при втекашш его приемный канал распознающей ячейки.

В четвертом разделе изложена методика проектирования СЛО включающая следу ¡едко этапы:

-фораулнрованне задача распознавания пояонения и- ордатзц детали;

-анализ конструкции детали,ее типовых свойств и признаков;

-выбор базовых и распознаваемых элементарных поверхностей; -выбор схемы расположения приемных каналов ячеек и исполнительных сопел в рецепторе;

-выбор схемы транспортирования и ориентации леталей; -расчет режимов работы рецептора;

-проектирование технических средств распознавания и ориентация деталей;

-проектирование системы управления; -расчет производительности и надежности. На .основе анализа существующих классификаций и свойств поверхностей применительно к логическому распознаванию разработана классификация признаков деталей на уровне их геометрических поверхностей и физико-механических свойств.Геометрические поверхности подразделены на формообразующие,элементарные и форм-факторы. Формообразующие поверхности определяют внешние очертания детали, ее конфигурацию,устойчивость при свободном транспортировании,а элементарные-очертания и конфигурацию элементов распознавания. В качестве форл-факторов приняты четко выраз:генные, законченные элементарные поверхности (отверстия,выступы,канавки, фаски и т.п.) <К1зико-~мехэпические свойства разделены на общие для 'детали и локальные .Классификация способствует правильному выбору распознаваемых элементов детали конструкции рецептора и определения его пространственного положения относительно плоскости перемещения детали.

Классификация СЛОУ.позволила систематизировать их по виду нрогранмного обеспечения,методам распознавания .элементарных но-верхпостей,способам.питания распознающих ячеек,транспортирования и ориентации деталей.Она предусматривает расположите приемных каналов но Характерным точкам,соответствующим распознаваема! поверхностям детали,а таете их линейное и матричное расположение с полнил или выборочным включением ячеек в работу.

Ориентация пластинчатых деталей и процесса их непрерывного транспортировании представлена в следующей последовательности;

-распознавание нстищюго положения детали ца транспортной лотке с помощью рецептора;

-сравнение истинного положения с заданным с помощью блока сравнения;

-выработка сигнала на исровод детшш в заданное цодоазишо; 'Силовое воздействие на деталь струей снатого исздуха;

1-Ь

-переход детали-в заданное положение;

-подача детали на последующую операцию.

Методика расчета "производительности процесса непрерывно! ориентации пластинчатых деталей построена на основе известныз зависимостей,определяющих условия ориентации детали струями сжатого воздуха и производительности вибробункера.

Производительность вибробункера

О =(и /Ь)к(6) где: уь-скорость транспортирования;

Ь-длина детали в направлении траьспортирования;

к^-коэффициент заполнения лотка в зоне рецептора.Для предварительных расчетов нринят к<=0,7+0,9.

Условие ориентации детали воздействием на нее направленной струей сжатого воздуха определено выражением

а , Я -.2

--- р1 Б и Б1п с - + —1- ^а ЬтЬ--а (7)

IV* 2 I 2 2 ' I 2 >

где:2-ыомент инерции детали относительно точки опоры;

1 ■-смещение центра тяжести относительно распознаваемой отверстия детали;

Ь-шщжна детали;

1п~длика неконтролируемой зоны.При распознавании отверстю детали 1=(й+й)/2-Х ;

НО) с

«-угол наклона рецептора относительно горизонтали;

Б-площадь сечения силовой струи.Принята равной площада исполнительного сопла Б=(«3*)/4;

1Ьскорость потока воздуха при выходе из сопла.11=^(2Рй)/рг, где:Р^давление воздуха в испол!штельном сопле.

Скорость транспортирования детали и1=(1^+1п)/То-

Время ориентации детали п п+1 „

= V и [ г ■* 1=1 ш 1=1

т = Я г х н +г +г, (8)

» ^ т .«'г.. т /«1 *

где;^время срабатывания СЛЭ распознающей ячейки; 1; --время похоадения сигнала по трубопроводу; t -время срабатывания усилителя;

I -время похоздекия силового сигнала от усилителя до исполнительного сопла;

1*-время опрокидывания детодш:

П'Количсстио последовательно соединенных СЛЭ.одноврсывнш

11

нзствуюгигс в распознавании.

Время опрокидывания детали определено при развороте детали

18 УГОЛ а=к/2

1: =(Ъ соза}/о

(9).

\к. дальнейший ее разворот происходит под действием силы пнер-ртя. Скорость разворота детали при воздействии силовой струп шределена уравнением

V

р^о СОЗа

«1 Р„(ЗЬ-Ь с03а)-1,5ЬП ° у

ПО)

6[соз2а(1+0.25®Ъг)]а* де:а*-угол разворота детали (рад).о'|=агса1п(й/Ь).

йс--дл смотр исполнительного сопла.При совмещении ого с приемам каналом ячейки с! .

с 1

Иэ основе разработанной методики получена зависимость пронз-здителъпости СЛОУ от отношения длзшы неконтролируемой зоны к вше детали 1п/Ь, изображенная на рис.7. О.шт/юш

/

1 /Ъ,мм

Рис.7.Зависимость производит ельности от отношения длины неконтролируемой зопм к длине детали 1 /Ь

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 С помозгьй нолученой зависимости установлено,что производх-чьность процесса непрерывной ориентации плестянчатыз деталей □растает с увеличенном ссчошш замкнутой распознаваемой элементной поверхности, а такта введепкем в систем управления алемвп-з оперативной' памяти.Расчетами устанозлзно.что использование в юств8 нжю!?пш элементов*распознании ячеек СЛЭ типа СТ42,ползет производительность СЛОУ на 282.

На основе проведенных теорзтйчесшк п экспериментальных ис-доБашй разреботапы прквцштаньные схемы СЛОУ пепрерштой орн-ащш пластинчатых деталей с отверстия!®,особенностью котсршг натся нспользованиэ приемных каналов раейознащйх ячеек в ка-ТЕ9 исполнятальпых сопел. Ош дакТ возыокност*- уменьшить коля-тво отверстий в рецепторе и снизить влгошив дополнптайьпого атеконяя воздуха из эош одного приемного канала в зону того.

Использование двух исполнительных сопел,совмещенных с приемными каналами и установка рецептора на транспортном лотке вибробункера под углом к горизонтальной плоскости позволило ориентировать пластинчатые детали с несимметрично расположенными отверстиями из двух неправильных положений и подавать их на приемный лоток. Такая компоновка наряду с ориентацией обеспечила сортировк5 деталей на годные и бракованные (погнут&Ь или не имеющие ОТВерСТШ).

Оценка надежности СЛОУ показала,что наибольшее количество отказов вызвано попаданием пыли и мелких частиц через нриемши каналы в струйные логические элементы.Установка фильтров н; выходах приемных каналов ячеек и периодическая автоматическая1 продувка каналов путем подачи в них сжатого воздуха способствуе' повышению надежность СЛОУ на 40%.

• Пластияокабиратель пакетов сердечников электромагнитных рас-ценителей автоматических выключателей внедрен на Ангарсга электромеханическом заводе.

Техническая характеристика пластипонабирателя:

Производительность 2100 пластин/ч.

Потребляемая мощность 0,? КВт.

Давление сжатого воздуха 0,4 МПа.

Пластинопабиратель позволил снизить трудоемкость комплекте вания пакетов сердечников па 8й%.

основные выводы по pasote

1.Автоматизация процессов сборки сдерживается недостатке исследований и фактических материалов,содержащих необходиш данные для расчета и конструирования устройств ориентации детзле с использованием сочетания струйных .датчиков со струйнш логическими элементами в качестве распознающих-ячеек рецепторов.

2.Теоретически доказана и экспериментально"подтверждена пе{ сяектйвность создания струйяо-логичеяшх устройств ориенташ плоских деталей сложной конфигурации при сборке,основанных на и< пользовании способа образования управляющих сигналов распознают ячеек путем подачи потока сжатого воздуха в.. зазор между рецепт< ром и деталью с помощью центрального канала питания ..Поток скато: воздуха,распределяющегося в зазоре,обеспечивает статическое да; ленке,достаточное для управления струйными логическими элемента! распознаниях ячеек рецептора.

3.Получены теоретические и экспериментальные зависимости, позволяющие установить взаимосвязь мезэду величиной перекрытия приемного канала распознаваемой поверхностью,давления шггагош, размеров приемных я центрального каналов,массой,размерами детали, конфигурацией и размерами ее распознаваемых поверхностей,л между давлением переключения струйного логического элемента распознающей ячейки.Указанная взаимосвязь дала возможность определять поправочные коэффициенты площади перекрытия для многих видов конфигураций распознаваемых цоверхнслтей,коэффициенты пропорциональности, учитшзакхдае влияние массы на величину зазора.коэффициента перетекашш и сжатия потока при втекании его в приемный канал распознающей ячейки,точность нозицкошровашм деталей относительно рецептора с учетом неконтролируемых зон и влияния гистерезиса струйного логического элемента распознающей ячейки.

4.Разработана функциональная математическая модель процесса ■ распознавания положения 'разомкнутых прямолинейных и замкнутых

элементарных поверхностей детали,рассмотренных по отдельности.Она дала возможность определять оптимальные конструктивные я энерге-тичаские параметры струйно-логических устройств ориентации плоских деталей слозшой конфигурации в зависимости от стассы,размеров распознаваемых поверхностей,и размеров самих деталей.

'5.Установлены оптимальные зоны расположения приемных капалов ячеек в рецепторе при их равномерном удалении от .центрального канала питания. Минимальное расстояние составляет (Р. 54-3)1), максимальное-45 мм.

■ 6.Получены зависимости • погрешности полозкения элементарных поверхностей -ориентируемых деталей отностительно приемных каналов от характеристик распознающих ячеек рецепторов и тина струйного логического элемента,При однонаправленном распознавании элементарной поверхности-погрешность составляет не более 0,224 ш.Погрешность при позиционировании замкнутых элемпнторных поверхностей вша погрешности однонаправленного распознавания на величину неконтролируемой зоны.

7.Классификация признаков деталей на уропно .их геометрических. поверхностей и физико-механических свойств способствует оптимальному выбору распознаваемых злемоитов детали.Классификация струйно -логических ориентирующих устройств оояогчнла иг коцстру-ироиати!.

И.Реыоиа задача совмещения функций догичискош рааиозтшшшн

элементарных поверхностей струями сжатого воздуха низкого давления и ориентации детали струями сжатого ^оздуха высокого давления путем использования приемных каналов распознающих ячеек в качестве исполнительных сопел.

9.Предложена методика проектирования СЛОУ,включающая анализ конструкции детали,выбор базовых и распознаваемых поверхностей, выбор схем транспортирования,ориентации деталей,расположения приемных каналов ячеек и исполнительных сопел,их количества в рецепторе, выбор оптимальных конструктивных и энергетических параметров в зависимости от массы,размеров детали,конфигурации и размеров ее распознаваемых поверхностей,и расчет производительности.

10.На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований создан пластинонабиратель пакетов сердечников электромагнитных расцештелей автоматических выключателей. Внедрение которого на Ангарском электромеханическом заводе позволило снизить трудоемкость комплектования пакетов па 85%.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1.А.С.1164035 ССГР.МКИ В23С1 7/08. Устройство для деления потока деталей/А.П.Черепанов,Я.Ш.Рзаев (СССР),1985.-4 с.ил.

2.А.С.1291315.СССР,МНИ В23 07/08.Устройство для ориентированной подачи деталей/А.II.Черепанов,В.И.Седельников (СССР),1986. -3 с. ил.

3.А.С.1379057 СССР.МКИ В23 07/08.Устройство для ориентации плоских деталей/А.П.Черепанов,А.В.Власов (СССР),1988.-2 с.ил.

4.А.С.1465253 СССР.МКИ В23 07/08.Устройство для ориентации деталей/А.П.Черепанов,А.В.Власов (СССР),1989.-4 е.,ил.

5.Черепанов А.П..Власов А.В.Применение струйно-логических ориентирующих устройств//Механизация и автоматизация производства.- 1988.-N3.-C.20.

б.Черепанов А.П,.Кулагин Ю.В.Принципы построения струйно-логических ориентирующих устро*йств//Механизация и автоматизация производства.-1989.-N4.-С.12-14.

Т.Черепанов А-П..Кулагин Ю.В.Элементы ввода информации струйно-логических ориентрирующих устройств//Механизация и авто-