.

Підвищення продуктивності автоматизованого складального обладнання на основі принципу адаптації: Автореф. дис… канд. техн. наук / О.Р. Серкіз, Держ.

Язык: украинский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
0 2128
Скачать документ

Державний університет “Львівська політехніка”

СЕРКІЗ ОРЕСТ РОМАНОВИЧ

УДК 621.757:621.7.014.5

Підвищення продуктивності автоматизованого
складального обладнання на основі
принципу адаптації

05.13.07 – Автоматизація технологічних процесів

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук

Львів-1998

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Державному університеті “Львівська політехніка” Міністерства освіти України

Науковий керівник – кандидат технічних наук, доцент Бочков В’ячеслав Михайлович, доцент кафедри “Автоматизація та комплексна механізація машинобудівної промисловості” Державного університету “Львівська політехніка”.

Офіційні опоненти :

Доктор технічних наук, професор Зенкін Анатолій Семенович, професор кафедри “Метрологія стандартизація і сертифікація” Державної академії легкої промисловості України, м. Київ.

Кандидат технічних наук, доцент Кодра Юрій Васильович, доцент кафедри “Електронне машинобудування” Державного університету “Львівська політехніка”.

Провідна установа – Одеський державний політехнічний університет.

Захист відбудеться “28” січня 1999 р. о 1600 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.04 у Державному університеті “Львівська політехніка” (290646, Львів-13, вул.Устіяновича,5, ауд.51, X учбового корпусу).

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Державного університету “Львівська політехніка” (Львів, вул.Професорська,1)

Автореферат розісланий “17” грудня 1998 р.

Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Ю.З. Вашкурак

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальнiсть теми. Тема дисертаційної роботи є актуальною, оскільки відповідає розвитку теорії продуктивності, яка розглядає питання проектування і експлуатації машин в їх діалектичному взаємозв’язку, слугує основою створення автоматів і автоматичних ліній. Робота виконана у відповідності з сучасними напрямками фундаментальних і прикладних наукових досліджень в галузі машинобудування, механіки і процесів керування, які передбачають, що основнi дослiдження в областi теорiї машин i систем машин повиннi бути присвяченi розробцi систем адаптацiї машин i їх елементiв з метою оптимiзацiї режимiв роботи механiзмiв машин, що здатнi змiнюватись пiд час експлуатацiї, а також теорiї адаптивних самоналагоджувальних систем для оптимального керування з урахуванням надiйностi i ресурсу.
Дисертаційна робота виконувалась згідно з планом науково-дослідної роботи кафедри автоматизації та комплексної механізації машинобудівної промисловості Державного університету “Львівська політехніка” при виконаннi господарських НДР за угодами (№№ держ. реєстр.: 78014732, 79068017, 01830049931), якi на підставі Програм Державного Комiтету з науки та технiки i Держбуду колишнього СРСР були вiднесенi до категорiї найважливiших.
Мета і завдання дослідження. Мета роботи – пiдвищення продуктивностi автоматизованого складального обладнання на основi впровадження i реалiзацiї принципу адаптацiї як функції технологічних, конструкторських і керуючих задач при розробці та конструюванні обладнання .
Дана мета реалізується вирiшенням наступних завдань:
– розробки методики оцiнки ступеня пiдготовленостi деталей до автоматизованого складання з точки зору їх адаптованостi до відомих варіантів конструкторських рiшень існуючого технологічного обладнання на етапi конструкторсько-технологiчної пiдготовки виробництва;
– розробки математичного апарату для кiлькiсної порiвняльної оцінки технологiчностi конструкцiй виробiв на основi ступеня складностi використовуваного обладнання;
– дослiдження конструкторсько-технологiчних параметрiв пристроїв та механiзмiв складального обладнання як адаптивних засобів маніпулювання предметами складання;
– класифікації механiзмiв, що входять до складу автоматизованого складального обладнання залежно вiд ступеня автоматизації;
– знаходження способiв пiдвищення продуктивностi складального обладнання на етапах завантаження, живлення та складання;
– розробки математичної моделi та визначення граничних вiдхилень розмірів мiж осями деталей, що пiдлягають складанню на основi реактивної (внутрішньої) адаптацiї, що зумовлена змiною форми використовуваних баз та форми деталей;
– розробки адаптивної системи керування роботою завантажувальних пристроїв;
– створення математичної моделi адаптивної схеми керування з метою визначення параметрiв її функцiонування;
– ефективної реалiзацiї запропонованих адаптивних пристроїв та систем в автоматизованому складальному обладнаннi.
Наукова новизна одержаних результатів.
1. Розроблена методика оцінки ступеня підготовленості деталей до автоматизованого складання з точки зору їх адаптованості до використовуваного обладнання.
2. Запропоновані алгоритми порівняльної оцінки технологічності різних варіантів деталей виробу на основі ступеня складності використовуваного обладнання.
3. Запропоновані підходи щодо підвищення продуктивності автоматизованого складального обладнання на етапах завантаження, живлення та складання на основі використання реактивних взаємозв’язків, що виникають, як між самими об’єктами складання, так і між об’єктами складання та технологічним оснащенням (принцип пасивної адаптації).
4. Розроблений алгоритм визначення оптимальних відхилень між осями деталей при використанні принципу адаптованості об’єктів складання і використовуваних баз.
5. Розроблена адаптивна система керування роботою завантажувальних пристроїв, що виконані на базі вібраційних транспортно-орієнтувальних модулів (ВТОМ)
6. Розроблений алгоритм функціонування адаптивної системи керування.
7. Досліджено та реалізовано характеристики продуктивності ВТОМ, які дозволяють здійснити оптимальне відлагодження адаптивної системи.
8. Досліджено особливості та реалізовано специфічні властивості спряження деталей, які виготовлені із полімерних матеріалів.
Практичне значення одержаних результатів. Отримані теоре-тичнi результати і вироблені на їх основі рекомендації мають практичне застосування. Їх використання дало змогу реалізувати процес автоматизованого складання таких виробів, як радіочастотні розетки, шляхом створення та впровадження у виробництво конструкцiй автоматичних лiнiй АЛС-1, АЛС-1М, АЛС-2 за безпосередньою участю дисертанта. Економiчний ефект вiд впровадження робiт складає 25,0 т.крб. у цiнах 1991 року .
На захист виносяться такі основні положення:
1. Методика оцінки ступеня підготовленості деталей до автоматизованого складання з точки зору їх адаптованості до використовуваного обладнання.
2. Алгоритми порівняльної оцінки технологічності різних варіантів виробу на основі ступеня складності використовуваного обладнання.
3. Метод підвищення продуктивності автоматизованого складального обладнання на етапах завантаження, живлення та складання на основі використання реактивних взаємозв’язків, що виникають як між самими об’єктами складання, так і між об’єктами складання та технологічним оснащенням.
4. Алгоритм визначення оптимальних відхилень взаємного розташування деталей при використанні принципу адаптованості об’єктів складання і використовуваних баз при вільному базуванні деталей на сегментних поверхнях.
5. Адаптивна система керування роботою завантажувальних пристроїв, що виконані на базі ВТОМ.
6. Алгоритм функціонування адаптивної системи керування.
7. Результати теоретичних і експериментальних досліджень і реалізації характеристик продуктивності ВТОМ та особливостей процесу спряження деталей, що виконані із полімерних матеріалів.
Особистий внесок здобувача. Основні результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно [1…4]. Вагомі здобутки досягнуто у співавторстві з працівниками за місцем праці. Особистий внесок здобувача у роботах, що виконані у співавторстві, полягає в тому, що він приймав активну участь у постановці проблеми [1…4,11,12,], досягненні теоретичних результатів досліджень [5,7…10,13,14], розробленні та опрацюванні методики та виконанні експериментальних досліджень [1,3,4,6,8,9,11], розробив адаптивну схему керування роботою завантажувальних пристроїв [11], розробив принципову схему автомата складання радіочастотних розеток, запропонував блок-схему системи керування [15], запропонував структуру та розробив конструкції адаптивних пристроїв [13,14,16…18] .
Апробацiя результатів дисертації. Дисертацiйна робота обгово-рювалась на розширеному засiданнi кафедри “Автоматизацiя та комплексна механiзацiя машинобудiвної промисловостi” Державного унiверситету “Львiвська політехнiка” (протокол № 12 від 23 червня 1998 року).
Основнi результати роботи доповiдались та обговорювались на I та II Мiжнародних симпозiумах Українських iнженерiв-механiкiв у Львовi (Україна, 1993 та 1997 рр.), на Міжнародному науково-технічному симпозіумі “Modelowe technologie i konstrukcje w montazu – MTK’96” (RP, Rzeszow, 1996 r.), Міжнародному науковому симпозіумі “Нарисна геометрія, інженерна та комп’ютерна графіка” (Україна, Львів, 1996 р.), Мiжнароднiй науковiй конференцiї “Наука, обучение, производство” (м.Русе, Болгарiя, 1989 р.), на Мiжнароднiй науково-технiчнiй конференцiї “Wytwarzanie elementow maszyn ze stopow metali o specjalnych wlasnosciach” (RP, Rzeszow, 1990 r.), на Всесоюзному з’їздi з теорiї машин i механiзмiв (Одеса, 1982 р.) на II Всесоюзнiй науково-технiчнiй конференцiї “Проблемные вопросы автоматизации производства” (м.Краснодар, 1981 р.), Всесоюзнiй нарадi “Современные методы синтеза машин, автоматов и их систем” (м.Тамбов, 1981 р.), Bcесоюзнiй науково-технiчнiй конференцiї “Современные проблемы технологии машиностроения” (м.Москва, 1986 р.), на Всесоюзному науковому симпозiумi “Проблемные вопросы автоматизации производства” (м.Воронеж, 1987 р.), Всесоюзному семiнарi “Перспективные методы механообработки и сборки в ГПС” (м. Ленінград, 1988 р.), Республiканськiй конференцiї “Проблемные вопросы развития и повышения эффективности внедрения автоматических производственных комплексов с разной степенью технологической гибкости”(м. Ташкент, 1989 р.), та iнших.
Публiкацiї. За темою дисертацiї опублiковано 39 праць, в тому числi 3 авторських свiдоцтва на винаходи.
Структура та обсяг роботи. Дисертацiйна робота викладена на 133 машинописних сторінках, складається iз вступу, чотирьох роздiлiв, загальних висновків, списку літературних джерел із 150 назв, мiстить 49 рисунків та 4 таблиці, а також додатків на 24 сторінках. Загальний обсяг роботи – 210 сторінок.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність теми роботи, висвітлено її важливість, визначена наукова новизна та практична цінність отриманих результатів досліджень. Сформульовано основні положення, що розглядаються в дисертаційній роботі, і найважливіші результати, які виносяться на захист.
У першому розділі “Дослідження проблеми підвищення продуктивності автоматизованого складального обладнання” викладено літературний огляд, у якому проаналізовані шляхи підвищення продуктивності автоматизованого складального обладнання на основі принципу адаптації як функції технологічних, конструкторських і керуючих завдань. За технологічною ознакою принципу адаптації оцінюється ситуація чи є адаптованою кожна із деталей, що входять у виріб, до відомих конструкторських рішень існуючих функціональних вузлів і механізмів технологічного обладнання, які здатні реалізувати на кожному конкретному етапі покладену на них операцію або перехід. Суть принципу адаптації, який зумовлений множиною факторів, що здатні впливати на сам процес і мають, як правило, випадковий характер, полягає за конструкторською ознакою у створенні таких вузлів і механізмів, які б при протіканні складального процесу в часі і в реальних умовах автоматично здійснювали його корекцію, самоналагоджували як параметри виконавчих пристроїв і механізмів, так і положення деталей, що підлягають складанню. І, на кінець, принцип адаптації як функція систем керування, пов’язує воєдино виникаючу ситуацію, тобто ідентифікацію або розпізнавання, функцію прийняття рішення і керування. Всі ці функції лежать в основі адаптивної системи керування. В цьому ж розділі обгрунтована та викладена мета роботи і завдання щодо її реалізації.
У другому розділі “Оцінка технологічності конструкції виробів, що підлягають автоматизованому складанню” розроблена методика оцінки ступеня підготовленості деталей до автоматизованого складання, оскільки саме від технологічності конструкції виробу залежать не тільки параметри продуктивності розроблюваного обладнання, але і вірогідність створення автоматизованого процесу складання взагалі. В основу методики покладено такі базові положення [4]:
– ступiнь пiдготовки виробу (деталi) до умов автоматичного складання оцiнювати з точки зору пристосування (адаптацiї) її до вiдомих варiантiв конструкторсько – технологiчних рiшень певного типу обладнання, на основi якого можна реалiзовувати необхiднi для даної деталi технологiчнi переходи;
– для визначення оптимального складу обладнання серед декiлькох альтернативно-iснуючих для даного виробу (деталi) варiантiв класифiкувати засоби автоматичного манiпулювання деталями в складальному виробництвi на основi таких комплексних показникiв як ступеня автоматизацiї чи ступеня складностi обладнання iз роздiленням всiєї гами вказаного обладнання на ряд умовних рiвнiв, кожен з яких матиме рiзну вагу;
– при розподiлi обладнання за рiвнями (вагами), як критерiї можуть бути рiвноцiнно використанi такi показники як собiвартiсть, енерговитрати та iншi;
– кiлькiсть рiвнiв, на якi буде здiйснено розподiл всього обладнання являється величиною обмеженою;
– оцiнку технологiчностi здiйснювати на основi строгої математичної моделi, а не на основi емпiричних ваг;
– спiввiдношення мiж рiвнями оцiнювати на основi передавального коефіцієнта K, що вiдповiдає вiдношенню собiвартостi, енерговитрат та iнше, залежно вiд критерiю, на основi якого здiйснено подiл обладнання на рiвнi;
– оцiнка технологiчностi конструкцiї виробу обов’язково повинна враховувати технологiчний маршрут складання.
Використовуючи наведенi положення та характернi параметри обладнання, кiлькiсну оцiнку технологiчностi виробу можна виразити у виглядi узагальненого параметра Т наступної топологiчної моделi
, (1)
де Z, C, N …, U – параметри ступеня складностi (автоматизацiї) обладнання, собiвартості, енерговитрат та iнше. Максимальне значення iндексу вказує на скiльки саме рiвнiв здiйснено розподiл всього обладнання, а значення будь-якого iндексу в кожному конкретному випадку показує до якого саме рiвня вiдноситься той чи iнший параметр. Дана модель, як приклад, записана для чотирирiвневого розподiлу обладнання, кожен із яких має певну вагу.
Для реалізації даної методики здійснено класифікацію складального обладнання з точки зору ступеня автоматизації (табл.1), що також має чотири рівні. За основні критерiї були вибранi: кiлькiсть ступенiв вiльностi системи (механiзму); матерiало- i енергоємкiсть; тип використовуваного привода; кiнематичнi, силовi та динамiчнi характеристики передавальних ланок; тип системи керування та елементiв мехатронiки, що забезпечують її функцiонування; параметри точностi та надiйностi, які має дана система; принцип агрегатно-модульного комплектування та ступiнь освоєного промислового випуску; показники продуктивностi та забезпечення якостi необхiдного технологiчного переходу.
Таблиця 1
Класифiкацiя засобiв автоматичного манiпулювання деталями у складальному виробництвi.
Ступінь складності (рівень)
Х а р а к т е р и с т и к а Позначення (вага)
1 2 3
І Цільові механізми та пристрої, які здійснюють операції завантаження, живлення, складання за допомогою найпростіших виконавчих органів (жолоби – ковзалі; нерухомі бази і скидувачі; гравітаційні пристрої; пристрої пневмовихревої, електромагнітної, вібраційної орієнтації, складання та інше).

ІІ Цільові механізми та пристрої за рівнем 1, які доукомплектовані механізмами поштучної видачі, що мають окремий привод для лінійних та колових переміщень (шибери, відсікачі, транспортні системи базової деталі, складальні пристрої на базі силових пневмоциліндрів і т.п.).

ІІІ Цільові механізми та пристрої, що можуть включати рівні I і II, однак мають спеціальні маніпуляційні пристрої для переорієнтування, перебазування, складання (маніпулятори, автооператори, захоплюючі пристрої і т.п.).

IV Цільові механізми та пристрої за рівнем III, що доукомплектовані автономними системами програмного та адаптивного керування, тактильними системами, системами технічного зору та інше).

Нехай вирiб, який пiдлягає автоматичному складанню, складається з n деталей . Ряд iз цих деталей в процесi складання утворює частково зiбранi компоненти – пiдвузли [4].
Разом деталi i пiдвузли, а також сам вирiб – D вважатимемо вершинами графа. Дугами графа процесу автоматичного складання є перехiд деталi в пiдвузол , або пiдвузла в iнший пiдвузол , чи в готовий вирiб .
Нехай є множина механiзмiв, якi використовуються при складаннi деталей. Шляхом експертних оцiнок на множинi введемо частинний порядок. Для цього використаємо поняття теорії множин.
На множинi введений частинний порядок ,якщо вiн:
а) рефлексивний, тобто для всiх ;
б) антисиметричний, тобто з того, що і , випливає ;
в) транзитивний, тобто якщо i , то .
Всю множину з частинним порядком розіб’ємо на класи еквiвалентностi тих елементiв із , якi рiвнi мiж собою, тобто . Класи еквiвалентностi iз позначимо через а саму множину , розділимо на класи через ( – фактор-множина за вiдношенням еквiвалентностi, що породжена частинним порядком ). Для класiв еквiвалентностi вже можна вказати строгий порядок: тодi i тiльки тодi, коли і , де – елемент класу , а y – елемент класу .
Приклад. Нехай – механiзми, якi забезпечують складання деякого типу виробiв. Експертним шляхом можна вказати, якi з них складнiшi, чи коштовніші, чи енергомiсткiшi i т.д. вiд iнших, тобто ввести на частинний порядок . Так, “нерухомi скидувачi” “шиберiв” “манiпуляторiв” (табл.1). Разом з тим, за вагою “нерухомi скидувачi” = “жолобам-ковзалям” = “базованим пристроям типу призм” – клас еквiвалентних механiзмiв, або “манiпулятори” = “автооператори” = “захоплюючi пристрої”, – iнший клас еквiвалентних механiзмiв. I мiж цими класами еквiвалентних механiзмiв вже можна ввести строгий порядок:
Клас {“жолобiв-ковзалiв” = “нерухомим скидувачам” = … i т.д.}

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020