Московский государственный технологический университет «Станкин»
Опубликован: 18.05.2005 | Доступ: свободный | Студентов: 4089 / 505 | Оценка: 3.93 / 3.84 | Длительность: 11:45:00
ISBN: 978-5-9556-0024-6
Специальности: Программист
Лекция 9:

Новое поколение технологического оборудования

< Лекция 8 || Лекция 9: 123 || Лекция 10 >
Аннотация: В лекции излагаются конструктивные особенности технологических машин, построенных на основе подвижных стержневых механизмов. Приводятся типовые кинематические схемы механизмов параллельной структуры. Рассматривается класс особых технологических машин, называемых роботами-станками и применяемых для обработки деталей со сложной геометрией, в частности, пера лопаток турбин. Лекция является обобщающей, вопросы механики и управления излагаются в ней с единых позиций. Приводятся общие критерии, по которым проектируется система робота-станка.

Детали, имеющие сложную конфигурацию, составляют большую группу машиностроительных деталей. Это в первую очередь лопатки газовых и паровых турбин, энергетических стационарных и передвижных установок, газоперекачивающих станций, газотурбинных двигателей, лопасти водяных турбин, гребных винтов различного назначения, а также художественные изделия.

Технологическое оборудование, применяемое в настоящее время для механической обработки сложных поверхностей, это, как правило, обрабатывающие центры, оснащенные числовой системой управления, либо специализированные станки, выполняющие перемещение детали или инструмента по жесткой, не перестраиваемой траектории. Для выполнения операций по переноске заготовок и готовых деталей станки оснащаются специальными манипуляционными механизмами. Одним из недостатков процесса создания оборудования является традиционно принятая последовательность, когда первоначально конструируется механическая часть, затем для разработанной механики подбирается система управления, обеспечивающая требуемые законы перемещения и технологические режимы обработки. При этом получаем систему, у которой оптимально, но раздельно проектируемые части не всегда оказываются оптимальными в целом для всей системы.

Единство механики и управления в современном технологическом оборудовании.

Современная вычислительная техника, обладающая высоким быстродействием, позволяет по-новому подойти к созданию технологической машины. Система управления совместно с датчиками информации способна исправлять "недостатки" механической части технологической машины. Поэтому технологическую машину необходимо рассматривать как единую систему, включающую механическую часть, технологический процесс и непосредственно систему управления (рис. 9.1).

Система управления низшего уровня

Рис. 9.1. Система управления низшего уровня

Исполнительные механизмы.

Манипулятор детали осуществляет ее перемещение по заданным координатам RД, манипулятор инструмента перемещает инструмент по координатам RИ, в результате их взаимного перемещения выполняется обработка и технологический процесс воздействует на оба манипулятора.

Перспективными конструкциями манипуляторов, обеспечивающих требуемые функциональные возможности и необходимую зону обслуживания, являются подвижные стержневые механизмы . Подвижные стержневые механизмы манипуляторов перемещения инструмента и обрабатываемой детали, построенные на основе разомкнутой или замкнутой кинематических цепей, позволяют создать облегченные конструкции манипуляторов, обладающие высокой мобильностью при одновременном выполнении транспортных и обрабатывающих операций.

Первое применение стержневых замкнутых механизмов в робототехнике было изложено в работе [ 9.1 ] и связано с использованием платформы Стюарта (рис. 9.2), которая позволяет с помощью приводов линейных перемещений осуществлять перемещение платформы П относительно основания по шести независимым координатам. На основе данных механизмов построены координатные измерительные машины и высокоточные технологические машины для выполнения лазерной обработки. Механизмы относительного манипулирования позволяют строить технологическое оборудование облегченной конструкции для обработки сложных поверхностей. На рисунке 8.1 приведен один из вариантов данных механизмов, примененный в конструкции робота-станка для обработки турбинных лопаток. Механизм относительного манипулирования для робота-станка (рис. 9.3) состоит из двух манипуляторов, расположенных в двух плоскостях. Манипулятор перемещения инструмента представляет собой пятизвенник, имеющий две управляемые степени подвижности qи: q1 и q2. Манипулятор перемещения обрабатываемой детали также представляет собой пятизвенник, расположенный в плоскости, перпендикулярной плоскости манипулятора перемещения инструмента, и имеет четыре управляемые степени подвижности qд: q3, q4, q5 в плоскости пятизвенника и q6 - вращение изделия относительно оси, перпендикулярной плоскости пятизвенника.

Платформа Стюарта

Рис. 9.2. Платформа Стюарта

Механизмы параллельной структуры характеризуются тем, что выходное звено соединено с основанием несколькими кинематическими цепями, работающими параллельно в смысле передачи движения. Как было отмечено в лекции 8, такие механизмы позволяют параллельно управлять усилием, скоростью и перемещением по одной координате выходного звена. Кроме того, в каждой кинематической цепи имеются свободные, не содержащие приводов, сочленения, в которых могут быть установлены дополнительные датчики, а также дополнительные приводы, работающие параллельно с основными.

Робот-станок

Рис. 9.3. Робот-станок

Дополнительные датчики и приводы не прибавляют интеллекта системе в целом, но существенно расширяют ее функциональные возможности. В последующих лекциях будет рассмотрено, что дает установка дополнительных датчиков и приводов.

< Лекция 8 || Лекция 9: 123 || Лекция 10 >
Дмитрий Черепанов
Дмитрий Черепанов

Неоднократно находил ошибки в тестах, особенно в экзаменационных вопросах, когда правильно данный ответ на вопрос определялся в итоге как не правильно отвеченный... Из-за этого сильно страдает конечный бал! Да еще в заблуждение студентов вводит! Они-то думают, что это они виноваты!!! Но они тут не причем! Я много раз проверял ответы на некоторые такие "ошибочные" вопросы по нескольким источникам - результат везде одинаковый! Но ИНТУИТ выдавал ошибку... Как это понимать?

Из-за подобных недоразумений приходиться часами перерешивать экзамен на отличную оценку...!!!

Исправьте, пожалуйста, такие "ошибки"...

Анжелика Шлома
Анжелика Шлома

Огромная просьба сделать проще тесты, это просто ужас какой-то! Слишком сложно! 

Анатолий Федоров
Анатолий Федоров
Россия, Москва, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, 1989
Оксана Пагина
Оксана Пагина
Россия, Москва