Раздел 4. Применение мехатроники в машинах

4.1. Примеры применения

Рассмотрим пример мехатронного обрабатывающего центра изготовленного на станкозаводе “Свердлов” (Санкт-Петербург). Компоновка центра построена по блочно-модульному принципу на базе мехатронных модулей движения и содержит шесть мехатронных модулей движения, четыре низкооборотных модуля движения для перемещения шпиндельной бабки и обрабатывания изделия, один высокоскоростной модуль линейного выдвижения шпинделя.

Благодаря созданию высоко производительным компьютерам и ИММ стало возможным управление движением машин с нелинейной структурой в реальном масштабе времени. Мехатронный подход к интеграции прецизионной механики с микроэлементами, вычислительными и сенсорными устройствами делают перспективным применение машин с параллельной и гибридной кинематикой в промышленности.

Разработка ряда НИИ (НИАТ, Новосибирского технологического университета и компании «Сибирь-Мехатроника»), выпускаемая Савеловским машиностроительным заводом, предназначена для механообработки длинномерных (до 3 м) изделий для автоматической промышленности. В состав данного центра входят рабочий стол с линейным перемещением, гексапод, имеющий шесть управляемых стержней и установленный на стальном восьмиугольном основании. Он также оснащен системой ЧПУ с открытой архитектурой. Для исключения нестандартных движений гексапода разработан и установлен специальный модуль, контролирующий предельные значения скорости и ускорения в приводах. Все движения гексапода визуализируются на дисплее системы управления.

Рассмотрим пример мехатронного обрабатывающего центра изготовленного на станкозаводе «Свердлов» (Санк-Петербург). Компоновка центра построена по блочно-модульному принципу на базе мехатронных модулей движения и содержит шесть мехатронных модулей движения, четыре низкооборотных модулей движения для перемещения шпиндельной бабки и обрабатывающего изделия, один высокоскоростной модуль типа «мотор-шпиндель» и мехатронный модуль линейного выдвижного шпинделя.

Отечественные машины гексаподы выпускает ЗАО «Ланик» (г.Саратов). Это прецизионное оборудование выпускается на единой конструктивной базе в двух видах:

Ø координатно-измерительные машины (КИМ);

Ø технологические модули (ТМ) для механообработки.

Сочетание функций обрабатывающего центра и КИМ дает возможность:

Ø точно «координировать» новые участки относительно уже готовых поверхностей;

Ø корректировать траекторию движения инструмента с учетом деформации обрабатываемой детали (что особо возможно при обработке длинномерных деталей повышенной точности;

Ø аттестовать и при необходимости дорабатывать изделия на одном рабочем месте.

Данный технологический модуль предназначен для обработки с высокой точностью методами фрезерования, шлифования, растачивания, сверления, полирования, гравировки и разметки. Рабочие гексаподы могут меняться. КИМ выполняет автоматические измерения и контроль размеров с погрешностью до 1,1 мкм на длине до 300 мм. Измерения выполняются с помощью специальной головки-щупа, оснащенной датчиками механического или токового касания. Усилие при токовом касании не превышает 0,0003 Н (0,3 гр).

Мехатронный модуль-станок для окончательной обработки пера лопаток газовых и паровых турбин, водяных турбин и гребных винтов различного назначения. Машина имеет нелинейную компоновку и не имеет прямолинейных исполнительных механизмов. Все формообразующие движения реализуются мехатронными модулями вращательного типа. Станок оснащен цифровыми сервоприводом и устройством числового программного управления. Оптикоэлектронная измерительная система ведет замеры поверхности заготовки относительно базовых поверхностей станка и задает оптимальные режимы обработки. Опыт внедрения машин с параллельной и гибридной кинематикой выявил недостатки:

Ø сложность системной интеграции и долгое время поиска неисправностей;

Ø большая трудоемкость обслуживания и программирования в сравнении с традиционным оборудованием;

Ø сложности процедуры калибровки машины;

Ø необходимость знаний станков с ЧПУ, промышленных роботов и методики программирования персоналом;

Ø неоднородность характеристик машины в различных областях рабочей зоны, наличие особых конфигураций.