Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Введение

Структурно-алгоритмическое построение систем управления ПР и технологическим оборудованием определяется прежде всего задачами автоматизации конкретных видов производств, которые описываются технологической программой управления робототехническим комплексом оборудования с различными иерархическими уровнями. При этом организация технологической «среды» в отношении ее предельности (детерминированности) и сложности обуславливает использование на низшем уровне управления с аппаратной реализацией алгоритма, а на высшем - универсальных, в том числе адаптивных средств со свободно программируемым алгоритмом управления.

Развитие микропроцессорной техники, унификация объектов управления, расширяющаяся сфера применения ПР. создали благоприятные предпосылки для реализации принципов блочно-модульного построения систем управления, позволяющих без особых затрат создать разнообразные модификации систем для решения конкретных задач автоматизации.

Повышение информационно-вычислительных возможностей систем управления, особенно универсального типа и группового управления, приводит к использованию мультипроцессорных многоуровневых структур управления. Однако по-прежнему актуально создание простых автономных специализированных систем управления циклового и позиционного типов.

В курсовом проекте с учетом развития принципов структурно-алгоритмического построения систем управления будут рассмотрены некоторые обобщенные структуры систем управления и примеры реализации таких структур для основных классификационных групп в подклассах локального и группового управления, отражающих качественное различие иерархических уровней управления технологическим оборудованием.

2. Анализ и выбор компоновок

Типовые схемы компоновок РТК механообработки

При создании РТК используют станки с ЧПУ или станки-полуавтоматы, у которых машинное время составляет 3-15 мин и более. Как правило, технологический цикл обработки изделий на металлорежущих станках осуществляется группой станков, обеспечивающих выполнение этого цикла. В связи с этим при создании РТК типа «станок - ПР» целесообразно использовать ПР для обслуживания группы однотипных либо разнотипных станков. Число станков, включаемых в РТК, зависит от конструктивного исполнения ПР (размеров его рабочей зоны), а также от машинного времени станков, включаемых в состав РТК. При малом машинном времени (3 мин) обслуживание ПР нескольких станков приводит к простою технологического оборудования, поэтому в данном случае, а также в условиях крупносерийного производства целесообразно использование однопозиционных РТК на базе ПР с цикловым программным управлением, предназначенных для обслуживания одного станка.

Компоновки РТК зависят от конструкции и кинематической схемы ПР, определяющих размеры и форму его рабочей зоны.

На базе одних и тех же моделей станков можно создавать РТК различных компоновок, комплектуемые ПР с различными техническими и технологическими возможностями. В основном используют три вида компоновок РТК: 1) однопозиционный РТК, состоящий из одного станка, обслуживаемого одним ПР (напольным, портальным или встроенным в станок); 2) многопозиционный РТК круговой компоновки, состоящий из двух-трех станков, обслуживаемых ПР напольного типа; 3) многопозиционный РТК линейной и линейно-параллельной компоновок, состоящий из двух и более станков, обслуживаемых портальным ПР.

При одинаковых составе оборудования, производственной программе и номенклатуре обрабатываемых деталей, линейные компоновки по сравнению с круговыми имеют следующие преимущества: требуемая для размещения РТК производственная площадь в 1,4 раза меньше; большие удобство и безопасность обслуживания (переналадка и ремонт оборудования не требуют остановки всего РТК, более благоприятные условия для визуального наблюдения за работой оборудования); увеличивается число обслуживаемых станков (до 5-6 против 2-3 при круговой компоновке); сокращается время передачи заготовки от станка к станку.

Комплексы типа РТК - 1 создаются на базе ПР, работающих в плоской прямоугольной системе координат, из одного или двух однотипных станков с применением линейной компоновки. Комплексы должны комплектоваться вспомогательным оборудованием для автоматической подачи ориентированной заготовки на загрузочную позицию (тактовыми столами, шаговыми транспортерами, приводными магазинами - накопителями), расположенными в плоскости работы ПР.

Комплексы типа РТК 2 создаются на базе портальных ПР, работающих в ангулярной цилиндрической системе координат, из однотипных и разнотипных станков в количестве от двух до шести единиц технологического оборудования с использованием линейной и линейно-параллельной компоновки. Комплексы оснащаются входными, выходными и промежуточными (между станками) накопителями. Поскольку ПР могут брать заготовки из разных точек и укладывать изделия в тару, возможно использование вспомогательного оборудования, не имеющего приводных механизмов.

Комплексы типа РТК 3 формируются на базе ПР, работающих в цилиндрической системе координат, из одного станка с горизонтальной осью шпинделя и ПР. В качестве вспомогательного устройства используется сменная тара, обеспечивающая хранение деталей в ориентированном виде с заданным шагом расположения.

Комплексы типов РТК4 и РТК 5 строятся на основе ПР, работающих в цилиндрической и сферической системах координат. Комплексы имеют преимущественно круговую либо линейно - параллельную двухрядную компоновку и могут состоять из одной - трех единиц технологического оборудования.

Роботизированные комплексы для механообработки заготовок типа тел вращения могут иметь различные компоновочные схемы в зависимости от выполняемых ими технологических задач.

Наибольшее применение в машиностроении получили РТК, состоящие из автоматизированных станков (токарных, кругло-шлифовальных, многоцелевых и др.), оснащенных накопительными устройствами для аготовок и деталей, системой программного управления и обслуживаемых с помощью ПP. В первую очередь такие РТК предназначаются для серийного изготовления деталей мелких и средних размеров с небольшим временем обработки. Комплексы могут оснащаться как встроенным в станок, так и внешними ПР напольного или портального типа.

РТК мод. М01И611 -- «Ритм» показанный на рисунке 2.1 предназначен для токарной (патронной и центровой) обработки мелких деталей типа тел вращения из штучных заготовок массой до 0,1 кг. ПР мод. «Ритм01.08», установленный на крышке шпиндельной бабки токарно-винторезного станка с ЧПУ мод. 1И611ПМФЗ, производит его загрузку заготовками, находящимися на позиции выдачи их вибро-бункером. Обработанные изделия ПР снимает со станка и сбрасывает в тару через специальный лоток.

Рисунок 2.1 РТК модели М01И611

Для токарной обработки деталей типа длинных валов массой до 5 кг из штучных заготовок используют РТК мод. 1708ПР4 (рисунок 2.2), включающий в себя многорезцовый станок-полуавтомат типа 1708, автоматизированное загрузочное устройство (тактовый стол) для поштучной выдачи заготовок и обслуживающий их ПР напольного типа мод. ПР4.

ПР в составе комплекса выполняет следующие операции: загрузку и разгрузку станка, сбрасывание детали в тару, а также управление включением автоматического цикла работы станка. В станке имеется конвейер для удаления стружки, которая автоматически подается в тару.

Рисунок 2.2 РТК модели 1708ПР4

Для токарной патронной или патронно-центровой обработки деталей средних типоразмеров (с массой заготовки до 10 кг) за один или два установка (с возможностью поворота заготовки на 180') в настоящее время широко используют РТК 16К2ОФЗ.Р132 (рисунок 2.3) и его модификации.

Встроенный в станок 16К2ОФЗ ПР мод. М10П62.01 выполняет в составе комплекса следующие операции: снятие заготовки с определенной позиции тактового стола типа СТ220; установку заготовки в патрон станка; снятие и возвращение обработанной детали на ту же позицию тактового стола. Установка заготовок на подвижные платформы тактового стола осуществляется в ориентированном виде посредством специальной оснастки. ПР может оснащаться различными типами схватов в зависимости от вида заготовок.

Рисунок 2.3 РТК модели 16К20Ф3.Р132

РТК мод. БРСК01 (рисунок 2.4) предназначен для автоматизации процесса токарной обработки в условиях мелкосерийного производства широкой номенклатуры фланцевых деталей массой до 10 кг. Комплекс построен на базе токарно-револьверного станка с ЧПУ мод. 1В340ФЗО или аналогичных токарных станков с ЧПУ (мод. 1П426ФЗ, 1,Б616ФЗ и др.), обслуживаемых совместно с магазинным накопителем (с поворотным столом) с помощью ПР портального типа мод. М2ОЦ.48.01.

ПР в составе комплекса выполняет загрузку станка заготовками из магазина-накопителя, снятие обработанных деталей и укладку их в тот же магазин.

Рисунок 2.4 РТК модели БРСК01

На базе автоматизированного двух-шпиндельного токарного станка мод. МР315, ПР портального типа мод. М40П.О5.01, роликового конвейера-накопителя и поворотного устройства для переориентации заготовки (поворота ее на 180') создан РТК мод. МРК40.202 (рисунок 2.5) для двусторонней обработки фланцевых деталей массой до 40 кг.

ПР в составе комплекса выполняет следующие операции: захват заготовки из тары, находящейся в позиции загрузки на роликовом конвейере; установку заготовки в патрон первого шпинделя; установку заготовки после обработки ее с одной стороны на позицию переориентации; установку повернутой на 180' заготовки во второй шпиндель; перенесение обработанной детали к конвейерунакопителю и установку ее в тару.

Для совмещения операций снятия и установки заготовки и детали в шпиндель станка ПР снабжен двух-захватным устройством. При необходимости ПР может выполнять параллельную загрузку и разгрузку двух шпинделей станка.

Рисунок 2.5 РТК модели МРК40.202

Кроме индивидуальных РТК, в механообрабатывающем производстве в настоящее время используют групповые роботизированные комплексы (участки и линии), обеспечивающие полную токарную обработку деталей с двух сторон, а в ряде случаев подготовку баз под последующую обработку (например, фрезерование торцев и зацентровку валов) и финишную (например, шлифовальную) обработку. В состав РТУ и РТК включают несколько станков одного или различных типов, которые взаимно дополняют или заменяют друг друга.

В РТЛ оборудование обслуживается ПР в последовательности выполнения операций для заданного технологического процесса. В отличие от этого на РТУ предусматривается возможность изменения последовательности использованияоборудования в зависимости от конкретного варианта обрабатываемого изделия. В робототехнических комплексах ПР кроме операций обслуживания оборудования выполняет межоперационное транспортирование, переориентацию и раскладку деталей в тару. Для обеспечения условий техники безопасности комплексы имеют ограждение с системой светозащиты.

Последовательность обработки на взаимодополняющих или заменяющих друг друга станках может быть как постоянной, так и изменяющейся в зависимости от технологического задания или текущего состояния станков.

Комплекс на базе токарного автоматизированного станка мод. 1713 (рисунок 2.6) и ПР портального типа мод. МП (двурукое исполнение) предназначен для крупносерийного производства валов (массой до 10 кг) для коробок передач сельскохозяйственных машин. Заготовки вручную устанавливаются в ориентированном виде на тактовом столе, который периодически их подает в зону обслуживания ПР. Последующие загрузочно-разгрузочные, транспортные операции, передача заготовки между станками и возврат детали на тактовый стол выполняются ПР в технологической последовательности.



Рисунок 2.6 РТК модели 1713МП

Для токарной обработки заготовок типа дисков, колец, втулок, фланцев (массой до 40 кг) применяют комплекс на базе патронного токарного станка с ЧПУ агрегатного типа мод. АТ250П, обслуживаемого универсальным ПР напольного типа мод. УМ1 показанные на рисунке 2.7.

ПР в составе комплекса осуществляет загрузку и разгрузку станков из магазина карусельного типа и укладку деталей после обработки в тот же магазин, который периодически поворачивается в следующую позицию.

Рисунок 2.7 РТК модели АТ250ПУМ

РТУ мод. АСВР041 (рисунок 2.8) предназначен для обработки различных тел вращения -- валов (массой до 40 кг) в условиях серийного производства. Комплекс построен на базе двух токарных станков с ЧПУ мод. 16К2ОФЗ, накопителей заготовок и деталей, устанавливаемых в них в ориентированном виде, промежуточных однопозиционных столов для обработанных на станках деталей и обслуживающего ПР портального типа мод. СН4ОФ2.80.01.

ПР в составе комплекса выполняет загрузку станков заготовками, их разгрузку на промежуточной позиции после обработки, межстаночное транспортирование обработанных деталей, перебазирование и раскладку заготовок и деталей в накопители, а также поиск в них нужных заготовок и деталей. РТУ снабжен системой свето-защиты рабочей зоны.

Рисунок 2.8 РТК модели АСВР041

РТЛ для обработки деталей типа буксы массой до 160 кг построена на базе двух токарных станков с ЧПУ мод. 1П752МФЗ (рисунок 2.9), двухпозиционного накопителя с поворотным столом и обслуживающего ПР портального типа мод. УМ16ОФ2.81.02. Комплекс с помощью загрузочного устройства непосредственно взаимодействует с автоматизированным складом, в ячейках которого устанавливается тара с заготовками и обработанными деталями.

ПР в составе комплекса осуществляет следующие операции: выбор заготовки из тары, расположенной на поворотном устройстве, и загрузку первого станка для обработки одной ее стороны; последовательную загрузку другого станка для обработки второй ее стороны; установку готовой детали на поворотное устройство. При повороте стола этого устройства тара перемещается в загрузочную позицию склада.

Рисунок 2.9 РТК модели 1П752МФ3

управление механообработка оборудование локальный

РТЛ для полной обработки вальцов сельскохозяйственных машин (массой до 40 кг) состоит из станков: агрегатно-расточного мод. 10А803 (рисунок 2.10), двух токарно-винторезных мод. 16К20, специализированного многорезцового токарного мод. МТ57 и специального агрегатного. Каждый из станков индивидуально обслуживается ПР или манипулятором. При помощи ПР мод. СМ40Ц.40.11 осуществляется загрузка агрегатно-расточного станка мод. 10А803 заготовками из накопительного устройства и передача их после обработки на штанговый конвейер, с которого остальные станки последовательно загружаются манипуляторами мод. МР80.



Рисунок 2.10 РТК модели 10А803

РТУ мод. АСВР01 (рисунок 2.11) предназначен для обработки валов (массой до 160 кг) для электродвигателей 30 типоразмеров в условиях серийного производства.

Заготовки в виде резаного проката подводятся электрокаром и загружаются на подающий конвейер, с загрузочной позиции которого их снимает ПР мод. УМ160Ф2.81.01 и раскладывает в ориентированном виде в тару магазина.

Участок укомплектован фрезерно-центровальным станком мод. МР179 и двумя токарными станками с ЧПУ мод. 1Б732ФЗ или 1740ФЗ, на которых производится подрезка торцов, центрование и токарная обработка валов. Обслуживание роботом станков осуществляется по их вызовам. При одновременном поступлении двух заявок ПР обслуживает станок с более длительным циклом работы.

Между станками расположены промежуточные магазины-накопители с тарой для частично. и полностью обработанных заготовок. Непосредственно у каждого станка имеется промежуточный накопитель обработанных деталей. Стружка убирается конвейером, проходящим сзади станков (на схеме планировки не показан).

ПР в составе комплекса выполняет загрузку и разгрузку станков заготовками, межстаночное транспортирование, перебазирование заготовок и деталей, а также поиск заготовок в накопителе и раскладку деталей в тару. Безопасность работы обеспечивается системой светозащиты с фотодатчиками, расположенными в стойках ограждения.

Рисунок 2.11 РТК модели АСВР01

РТЛ мод. АСВР07 (рисунок 2.12) предназначена для финишной обработки деталей типа валов (массой до 160 кг) в условиях серийного производства.

В состав комплекса включены центродоводочный станок МА3926 и два кругло-шлифовальных станка с ЧПУ мод. ЗМ163Ф2. Обслуживание станков вместе с накопительным и контрольно-измерительными устройствами осуществляет ПР мод. УМ16ОФ2.81.01.

ПР в составе комплекса выполняет загрузку станков заготовками, снятие со станка, межстаночное транспортирование, перебазирование заготовок и деталей, а также поиск заготовок в магазине и перенос их на позицию контроля перед загрузкой в станок. Заготовки располагаются в магазине в ориентированном виде. Комплекс оснащен системой свето-защиты.



Рисунок 2.12 РТК модели АСВР07

РТЛ для обработки валов (массой до 40 кг) в крупносерийном производстве построена на базе фрезерно-центровального станка с ЧПУ МР71, токарного станка с ЧПУ моделей 1А730 или КМ144, шаговых конвейеров-накопителей заготовок и обработанных деталей, обслуживаемых с помощью ПР начального типа СМ40Ц.40.11 и показана на рисунке 2.13.

ПР в составе комплекса выполняет операции загрузки и разгрузки станков в соответствии с заданной технологической схемой обработки, осуществляет координацию автоматических циклов их работы. [2]

Рисунок 2.13 РТК модели МР71

3. Выбор технического оборудования

Проанализировав варианты компоновок и поставленную задачу была выбран РТК для обработки валов в крупносерийном производстве на базе фрезерно-центровального станка с ЧПУ МР71, токарного станка с ЧПУ 1А730, накопителей заготовок и обработанных деталей, обслуживаемых с помощью ПР напольного типа СМ40Ц.40.11. ПР в составе комплекса выполняет операции загрузки и разгрузки станков в соответствии с заданной технологической схемой обработки. Схема компоновки указана в приложении.

1.Токарный полуавтомат 1А730 предназначен для черновой и чистовой токарной обработки деталей типа валов с прямолинейными и криволинейными образующие в условиях серийного, крупносерийного, массового производства.

Станки токарной группы, работающие в автоматическом и полуавтоматическом режимах, предназначаются для обработки разнообразных поверхностей тел вращения из штучных или прутковых заготовок. Здесь широко используются высокоэффективные технологические способы обработки элементарных поверхностей: обработка широкими резцами с поперечной подачей, обтачивание фасонными резцами наружных и внутренних поверхностей, применение резьбонарезных головок и т. д. Применяется концентрация обработки заготовки несколькими инструментами одновременно: двумя и более резцами, резцами и сверлом и т. п.

Сочетание указанных и других приемов позволяет быстро и точно вести обработку, Вместе с тем все эти инструменты должны вступать в работу в нужный момент, а одновременно работающие инструменты должны быть определенным образом расположены. Для обеспечения этого требуются дополнительные затраты времени н материальных средств, что делает рациональным использование подобного оборудования лишь при достаточно большой программе выпуска, г. е. в условиях массового, крупносерийного и серийного производства. В этих случаях сокращение времени обработки заготовок по сравнению с временем обработки на универсальных станках вполне компенсирует затраты на наладку автомата или полуавтомата и сокращает трудовые затраты на изготовление партии деталей.

Многорезцовые полуавтоматы (мод. 1А730 и 1А720) по компоновке соответствуют обычным токарным станкам, но отличаются наличием двух суппортов: переднего или продольного и заднего или поперечного. Они предназначены для токарных работ при установке заготовки в центрах; или патроне. На них обрабатываются цилиндрические и торцовые поверхности несколькими резцами в каждом суппорте. Их рационально используют в массовом и крупносерийном производстве для обработки многоступенчатых валов, поршней, шкивов, блоков зубчатых колес и других деталей. Настройка частоты вращения шпинделя и подач суппортов осуществляется с помощью специальных колес. Жесткая конструкция станка позволяет вести многорезцовую обработку инструментами с твердосплавным лезвием.

Характеристика полуавтомата токарного многорезцового 1А730:

Модель:	1А730
ОКП:	381115
Год начала выпуска:	1960
Класс точности:	Н
Наибольший диаметр детали обрабатываемой над станиной, мм	410
Наибольший диаметр детали обрабатываемой над суппортом, мм	320
Наибольшая длина обрабатываемой детали, мм	500
Min частота вращения шпинделя об/м:	56
Max частота вращения шпинделя, об/м:	710
Мощность, кВт:	13
Размеры (Д_Ш_В), мм:	2625_1825_1360
Масса станка с выносным оборудованием, кг:	3740

Характеристика станка фрезерно-центровального модели МР71:

1. Частота вращения шпинделя фрезерной головки, об/мин 125 - 1712

2. Частота вращения сверлильной головки об/мин 238 - 1125

3. Диаметр отверстия шпинделя, мм85,87

4. Конус Морзе№6

5. Подачи:

фрезерной головки, м/мин20 - 400

сверлильной головки, м/мин20 400

6. Длина устанавливаемой детали, мм900

7. Высота центров над станиной, мм315

8. Поперечный ход фрезерной головки, мм228

9. Общий ход сверлильной головки, мм75

10. Мощность двигателя, кВт7

Промышленный робот (ПР) -- автоматическая машина, представляющая собой совокупность манипулятора и перепрограммируемого устройства управления, для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций, заменяющих аналогичные функции человека при перемещении предметов производства и (или) технологической оснастки.

ПР классифицируют (ГОСТ 2568583) по следующим признакам: специализации, грузоподъемности, числу степеней подвижности, возможности передвижения, способу установки на рабочем месте, видам системы координат, привода, управления, способу программирования.

По специализации ПР подразделяют на специальные, специализированные и универсальные. Универсальный ПР предназначен для выполнения различных видов технологических операций и вспомогательных переходов при функционировании с различными моделями технологического оборудования. Специализированный ПР предназначен для операций одного вида и определенной группы оборудования: специальный -- для определенных операций и конкретных моделей оборудования.

ПР состоит из следующих частей: исполнительного устройства робота, выполняющего все его двигательные функции (в общем случае это манипулятор и устройство передвижения), устройства управления и рабочего органа (сварочные клещи, захватное устройство и т. д.).

По грузоподъемности ПР подразделяют на сверхлегкие (с номинальной грузоподъемностью до 1 кг), легкие (1 --10 кг), средние (10200 кг), тяжелые (2001000 кг).

По способу установки на рабочем месте ПР подразделяют на напольные, подвесные и встроенные.

Робот СМ40Ц.40.11 работает в цилиндрической системе координат и предназначен для обслуживания в основном одного станка; он имеет две системы управления -- цикловую и ЧПУ -- позиционную.



Рис.2.3. Робот СМ40Ц.40.11

Параметры СМ40Ц.40.11:

Грузоподъемность суммарная/на одну руку, кг	40/40
Количество степеней подвижности	4
Тип системы управления	Цикловая
Погрешность позиционирования, мм	1,5
Максимальные перемещения	По горизонтали	760
	По вертикали	760
Скорость линейных перемещений, м/с	Вперед	0,41
	Назад	0,635
	Вверх	0,212
	Вниз	0,38
Способ программирования	По упорам
Тип привода	Гдравлический
Число программируемых координат	3
Число рук/захватов на руку	2/1
Наибольший вылет руки	1800
Масса, кг	1400

Транспортная тележка «Электроника НЦТМ25»

На рисунке 2.1 показана безрельсовая транспортная тележка-транспортный робот (ТР) «Электроника НЦТМ25». Особенностью данного ТР является оснащение его автономным источником питания, микропроцессорным устройством управления, обеспечивающим слежение за трассой в виде светоотражающей полосы, и загрузочно-разгрузочным столом, на котором устанавливаются тара и сменные столы-спутники с заготовками, деталями, инструментами или технологической оснасткой. ТР предназначен для автоматического перемещения названных изделий между складом-стеллажом, участками комплектования и ГПМ или РТК в составе ГПС для механообработки.

Рабочее место (станция) ТР содержит две стойки, симметрично расположенные по обе стороны трассы. На стойке автоматически устанавливается и с них снимается тара или стол-спутник при помощи подъёмного загрузочно-разгрузочного стола, смонтированного на тележке. Станция ТР оснащена датчиками типа конечных выключателей.

Тележка выполнена в виде шасси 1 с двумя ведущими колёсами 2, установленными на поперечной оси в центре шасси, и четырьмя опорными колёсами 3 на продольных осях спереди и сзади. Приводы 4 тележки смонтированы с двух сторон на шасси в его центральный части и связаны с каждым из ведущих колёс. Здесь же размещён привод 5 стола с подъёмными механизмами 6. С одной стороны тележки установлены аккумуляторные батареи 7, а с противоположной стороны-блок управления 8 со встроенной микро ЭВМ 9. Фотоэлектрические датчики 20 для слежения за трассой по светоотражающей полосе, нанесённой на полу, размещены с двух сторон в нижней части шасси. С каждой стороны тележки имеются упоры 11 с устройствами аварийного останова и фары 12. Контактное устройство 13 предназначено для автоматического подключения ТР к зарядному устройству. Для контроля перемещения тележки используются специальные устройства - измерители пути 14. Механизмы тележки сбоку и сверху закрыты кожухами 15 (на рисунке не показаны).



Рисунок 2.4 Электроника НЦТМ25

Техническая характеристика

1. Грузоподъёмность, кг…500

2. Скорость движения по светоотражающей полосе, м/с…0,2 0,8

3. Радиус поворота, мм…500

4. Погрешность позиционирования, мм:

поперечная…± 5

продольная…± 20

5. Время работы без подзарядки, ч…2

6. Время включения, мин…0,5

7. Масса, кг…290

4. Информационные системы

Технические средства для контроля объектов на нижнем (исполнительном) уровне АСУ ГПС определяются их назначением, конструкцией и условиями работы, Для металлорежущих станков ими могут быть датчики перемещений рабочих органов, путевые (контактные и бесконтактные) выключатели, датчики контроля параметров процесса (усилия резания, температуры в шпиндельном узле, положения режущей кромки инструмента, виброускорений в резцовой головке и другие), обеспечивающие работу станка в автоматическом режиме. Промышленные роботы обычно оснащаются датчиками позиционирования и касания (для контроля захвата изделия), а транспортно-накопительные устройства-датчиками типа путевых выключателей.

Датчики перемещений являются техническими средствами измерений, предназначенными для преобразования параметра пути при линейных или угловых (круговых) движениях в электрический сигнал, пригодный для последующей обработки в преобразователе, входящем в состав измерительной системы. Выходной электрический сигнал измерительной системы, содержащий информацию о величине и направлении перемещений, формируется в соответствии со стандартами на устройства ЧПУ и автоматические системы управления. Измерительная система гибкого производственного, комплекса представляет собой совокупность совместно функционирующих датчиков и преобразователей, соединенных между собой каналами связи.

Параметры выходных сигналов измерительных систем определяются типом датчиков: импульсных, фазовых (фазоимпульсных), кодовых (цифровых).

В состав информационно-измерительной системы, кроме того, входят отсчетные устройства для представления выходной информации в стандартном буквенноцифровом коде для возможности индикации, например на экране дисплея.

Создание унифицированных информационно-измерительных систем позволяет проектировать устройства автоматического управления независимо от типа оборудования для ГПС с различным уровнем автоматизации.

Угловая ориентация шпинделя станка осуществляется с помощью фотоэлектрического датчика кругового перемещения показанного на рисунке 3.1.



Рисунок 3.1 - Датчик модели ВЕ51В и его характеристики

Контроль положения ползуна осуществляется датчиком ИПЛ30К1 показанным на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 - Датчик ИПЛ30К1

Лазерный измеритель пути ИПЛ30К1 служит для высокоточных измерений линейных и угловых перемещений, а также контроля прямолинейности движения. Измеритель состоит из лазерного интерференционного преобразователя, нормирующего преобразователя, блоков индикации и автоматики.

Контроль положений элементов в РТК осуществляется бесконтактными путевыми выключателями показанными на рисунке 3.3. Путевые выключатели широко используются в цепях обратной связи систем управления станками и другим технологическим оборудованием ГПС. [4]

Рисунок 3.3 - Путевые выключатели

5. Выбор системы управления

Для обеспечения синхронной, взаимосвязанной, последовательной работы всего технологического оборудования, входящего в состав РТК необходимо применение системы управления РТК, способной реализовать логику взаимодействия всех систем. В данном случае устройство управления должно обеспечивать алгоритмы взаимодействия токарного обрабатывающего центра, фрезерно-центровального станка, приставного робота и транспортного робота. Для этих целей устройство управления должно быть способно осуществлять синтез выходных дискретных сигналов на основе сигналов от датчиков и самого оборудования (как основного так и вспомогательного) согласно заданной логике взаимодействия оборудования. Для этих целей как нельзя лучше подходит программируемый логический контроллер (ПЛК). В данном случае ПЛК средствам модуля удалённых входов выходов осуществляет управление циклами работы приставного робота для загрузки/разгрузки станка и транспортным роботом для замены тары с деталями/заготовками. Алгоритм работы ПЛК описан в разделе «Контроль работы исполнительных устройств».

Основные технические характеристики встроенного ПЛК:

Максимальное число входов/выходов: 256/256;

Типы входов и выходов: релейные/транзисторные;

Время обработки одной логической инструкции: 0.55 мкс;

Память для хранения программы: 5000 шагов;

Возможность расширения по средствам подключения модулей ввода/вывода по интерфейсу RS485

Система управления специальным технологическим оборудованием

Для управления специальным технологическим оборудованием применяется многоцелевые устройства ЧПУ.

В основу микропроцессорных устройств ЧПУ положены: 1) функционально-модульный принцип построения как аппаратной части, так и внутреннего программного обеспечения; 2) использование принципа общей шины для достижения функциональной и конструктивной законченности и независимости модулей друг от друга. Все это позволяет создавать различные модификации устройств ЧПУ путем изменения числа или набора используемых модулей, а также разработкой дополнительного внутреннего программного обеспечения для конкретного типа станков.

Ко всем устройствам ЧПУ, которые используются в современных системах, предъявляются следующие основные требования: наличие достаточного ресурса памяти, играющей определяющую роль в многоцелевых перепрограммируемых системах управления; свободное программирование различных законов управления, и контроля с сохранением системного программного обеспечения (СПО) в оперативной памяти; энерго-независимость перепрограммируемой памяти для обеспечения длительного хранения СПО, накопленного за период эксплуатации, информации для коррекции законов управления (например, результатов обработки данных автоматического измерения погрешностей работы различных узлов оборудования), управляющих программ обработки, контроля и диагностики; высокая помехоустойчивость, позволяющая управлять различным технологическим оборудованием при размещении устройств ЧПУ в непосредственной близости с объектом и питанием от общей энергосети; обеспечение требуемого быстродействия и точности управления (например, формирование траектории движения одновременно по десяти и более координатам со скоростью до 20 м/мин при точности вычисления до 1 мкм).

Аппаратная часть современных устройств ЧПУ станками может строиться на основе универсальных или специализированных микроЭВМ. Конструктивно устройство ЧПУ выполняется, как правило, в виде двух взаимосвязанных блоков: вычислителя (на базе микроЭВМ) и внешних устройств, реализующих функции ЧПУ.

Блок вычислителя устройства ЧПУ типа 2М43 размещен в подвесном пульте оператора. Основу вычислителя составляет микроЭВМ типа «Электроника60М», в состав которой входит центральный процессор, модули оперативной памяти объемом до 16 К (1 К= 1024 восьмиразрядных слов -- байт) для хранения управляющих программ и перепрограммируемой памяти (объемом до 4 К),для хранения СПО ЭВМ, устройство управления и модули связи со стандартным фотосчитывающим и другими устройствами ввода-вывода информации. Каналы микроЭВМ и ЧПУ связаны между собой через адаптер. Канал ЧПУ, в отличие от магистрали микроЭВМ типа общей шины, имеет специальную шину адресов блоков ЧПУ, что упрощает схему подключения этих блоков.

В числе устройств, подключаемых к каналу ЧПУ, имеется дополнительный модуль внешней, перепрограммируемой памяти объемом 16 К, который предназначен для хранения системного программного обеспечения ЧПУ. В числе других блоков устройства ЧПУ имеются: блоки связи с электро-автоматикой, с датчиками обратной связи по перемещению и с приводами; пульт управления и наладки с клавишами, переключателями и устройством индикации; алфавитноцифровой дисплей; блок сопряжения с внешней памятью (например, флешпамять); программируемый контроллер для управления электро-автоматикой; блок питания и другие специализированные блоки.

В устройстве ЧПУ имеются постоянное и оперативное (статического и динамического типов) устройства. Свободно программируемые устройства памяти сохраняют информацию при отключении питания от сети. Блоки ЧПУ, обеспечивающие выполнение различных специализированных функций, в том числе связь с периферийными устройствами и внешними объектами, объединены в общий интерфейсный блок микроЭВМ.

Обмен информацией между центральным процессором и периферийными устройствами ЧПУ осуществляется по основной и внутренней магистралям. Основная магистраль представляет собой канал микроЭВМ, выполненный по типу общей шины, к которой непосредственно подключены динамическое запоминающее устройство и устройство управления, обеспечивающее связь основной магистрали с устройствами ввода и вывода информации и пультом оператора. Основные периферийные блоки устройства ЧПУ связываются с основной магистралью через внутренний магистральный канал при помощи шинного согласователя и адаптера. Адаптер обеспечивает связь центрального процессора с абонентами внутренней магистрали путем трансформации передаваемых сигналов. Кроме того, в адаптере формируются необходимые для обмена управляющие сигналы, а также осуществляется запоминание и дешифрация адреса абонента на время связи с ним центрального процессора.

Блок умножения обеспечивает аппаратное перемножение 16разрядных двойных чисел, что существенно увеличивает быстродействие устройства ЧПУ. Таймер позволяет формировать запрограммированные выдержки времени, по которым организуются сигналы прерывания работы центрального процессора.

Описание СУ верхнего уровня. Для управления представленным РТК применяется ПЛК, который организует взаимодействие между местными СУ и обеспечивает их синхронную работу.

Принцип функционирования системы следующий:

В первый момент времени от датчика накопителя заготовок на СУ верхнего уровня (ПЛК) подаётся сигнал об отсутствии тары с заготовками. СУ верхнего уровня сигнализирует об этом транспортно-складской СУ (ТССУ), передавая также адрес РТК и тип заготовок, необходимых данному РТК. ТССУ в свою очередь даёт команду роботу-штабелеру на доставку из определённой ячейки склада необходимой тары и загрузки её на свободного транспортного робота. Сразу после этого в ЭВМ транспортного робота заносится информация об адресе РТК и даётся разрешающая команда на выезд.

Прибыв к РТК, транспортный робот загружает тару с заготовками в накопитель, забирает готовые изделия и возвращается на базу. Датчики, расположенные в накопителе, сигнализируют ЧПУ о наличии заготовок. ЧПУ управляя ПР через плату ввода и плату вывода, даёт команду ПР на захват заготовки и позиционировании её в патроне шпинделя 1го станка. ЧПУ даёт команду на зажим заготовки в патроне и начало обработки. По окончанию обработки, ЧПУ даёт команду ПР и он перемещает деталь на 2й станок. Затем ПР передает заготовку на 1й станок. За это время деталь успевает пройти обработку второй стадии технологического цикла на 2м станке, и ПР перемещает ее из 2го станка в тару для готовых изделий. После этого ПР передает деталь с 1го станка на 2й и процесс повторяется.

Количество заготовок в накопителе заносится в память ЧПУ, и при обработки этого количества деталей ЧПУ сигнализирует СУ о переполнении. СУ управляя ТССУ отправляет к РТК транспортную тележку и цикл повторяется заново.

Схему компоновки РТК и циклограмма работы находится в приложении.

Список используемых источников

1. Роботы и автоматизация производства. Пер. с англ. М. Ю. Евстегнеева и др. М.: Маше, 1989.

2. Робототехнические комплексы и ГПС в машиностроении. Альбом схем и чертежей. Под ред. Соломенцева Ю.М.М:Маше,1989.

3. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы: Справочник М.: Маше, 1988.

4. Датчики. Устройство и применение. Пер. с нем. М. А. Хацериова М.: Мир, 1989.

5. Тихомиров В.И. и др. Микропроцессорное управление приводами станков с ЧПУ.М.: Маше, 1990.

Размещено на Allbest.ru