«Квалификация (степень) бакалавр Форма обучения дневная Составитель программы Савилов А.В., доцент кафедры Оборудования и автоматизации машиностроения, к.т.н., доцент. Иркутск 2013 г. 1.Информация из ФГОС, относящаяся к ...»

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

(рабочая учебная программа дисциплины)

ГИБКИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДСТВА

Направление подготовки 151900 «Конструкторско-технологическое

обеспечение машиностроительных

производств»

Профиль подготовки Металлообрабатывающие станки

и комплексы Квалификация (степень) бакалавр Форма обучения дневная Составитель программы Савилов А.В., доцент кафедры «Оборудования и автоматизации машиностроения», к.т.н., доцент.

Иркутск 2013 г.

1.Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине 1.1. Вид деятельности выпускника Дисциплина охватывает круг вопросов относящихся к виду деятельности выпускника:

научно-исследовательская деятельность;

проектно-конструкторская деятельность;

производственно-технологическая.

1.2. Задачи профессиональной деятельности выпускника В дисциплине рассматриваются указанные в ФГОС задачи профессиональной деятельности выпускника:

- сбор и анализ исходных информационных данных для проектирования технологических процессов изготовления машиностроительной продукции, средств технологического оснащения, автоматизации и управления;

- выбор средств автоматизации технологических процессов и машиностроительных производств;

- участие в работах по доводке и освоению технологических процессов, средств технологического оснащения, автоматизации машиностроительных производств, и управления, контроля, диагностики в ходе подготовки производства новой систем продукции, оценке инновационного потенциала проекта.

1.3. Перечень компетенций, установленных ФГОС Освоение программы настоящей дисциплины позволит сформировать у обучающегося следующие компетенции:

Способность и готовность:

собирать и анализировать исходные информационные данные для проектирования технологических процессов изготовления машиностроительной продукции, средств технологического оснащения, автоматизации и управления (ПК-5);

выбирать средства автоматизации технологических процессов и производств (ПК-12);

способен выбирать материалы и оборудование и другие средства технологического оснащения и автоматизации для реализации производственных и технологических процессов (ПК-23);

способен участвовать в организации на машиностроительных производствах рабочих мест, их технического оснащения, размещения оборудования, средств автоматизации, управления, контроля, диагностики и испытаний (ПК-26);

способен участвовать в организации процесса разработки и производства изделий, средств технологического оснащения и автоматизации производственных и технологических процессов (ПК-37);

способен организовывать работы малых коллективов исполнителей, планировать работу персонала и фондов оплаты труда, принимать управленческие решения на основе экономических расчетов (ПК-38);

способен участвовать в организации работ по обследованию и реинжинирингу бизнеспроцессов машиностроительных предприятий, анализу производственных и непроизводственных затрат на обеспечение требуемого качества продукции, результатов деятельности производственных подразделений, разработке оперативных планов их работы (ПК-41);

способен участвовать в приемке и освоение вводимых в эксплуатацию средств и систем машиностроительных производств (ПК-53).

1.4. Перечень умений и знаний, установленных ФГОС После освоения программы настоящей дисциплины студент должен:

знать:

технико-экономические показатели и критерии работоспособности оборудования машиностроительных производств, классификацию оборудования;

средства для контроля, испытаний, диагностики, и адаптивного управления оборудованием;

уметь:

собирать и анализировать исходные информационные данные для проектирования технологических процессов изготовления машиностроительной продукции, средств технологического оснащения, автоматизации и управления;

выбирать средства автоматизации технологических процессов и машиностроительных производств;

выполнять анализ технологических процессов и оборудования как объектов автоматизации и управления;

владеть;

навыками анализа технологических процессов, как объекта управления и выбора функциональных схем их автоматизации.

2. Цели и задачи освоения программы дисциплины Целью изучения дисциплины: формирование у студентов знаний о гибких автоматизированных производствах (ГАП), системах автоматического управления технологическими процессами и объектами машиностроительного производства, разработке алгоритмов управления ГАП и их реализации посредством современных средств программирования на языках высокого и низкого уровней.

Основными задачами изучения дисциплины являются:

изучение студентами принципов построения ГАП в современных отраслях машиностроения;

освоение программирования технологических операций в ГАП, включая движения объектов по заданной траектории;

умение составлять управляющие программы на языках высокого и низкого уровня;

умение выбирать средства построения ГАП, комплектацию компонентов ГАП, их аппаратные и программные опции.

3. Место дисциплины в структуре ООП Для изучения дисциплины необходимо освоение содержания дисциплин:

- Информатика - Информационные технологии - Прикладное программирование - Теория автоматического управления - Основы технологии машиностроения - Управление системами и процессами - Оборудование машиностроительных производств - Аппаратные и программные средства систем управления - Программирование станков с ЧПУ Знания и умения, приобретаемые студентами после освоения содержания дисциплины, будут использоваться в:

- Станочная оснастка - Управление станками и станочными комплексами - Система инструментообеспечения станков с ЧПУ 4. Основная структура дисциплины проектирование) контроля по дисциплине), в том числе курсовое проектирование 5. Содержание дисциплины 5.1 Перечень основных разделов и тем дисциплины Раздел 1. Общая характеристика и основы создания ГПС Тема 1.1. Состав и структура ГПС.

Тема 1.2. Классификация ГПС Раздел 2. Типовые компоновки ГПС Раздел 3. Общая характеристика составных элементов ГПС Тема 3.1. Автоматизированные транспортно-накопительные системы Тема 3.2. Автоматизированные системы инструментального обеспечения Тема 3.3. Автоматизированная система удаления технологических отходов (АСУТО) Раздел 4. Система автоматизированного контроля ГАП Тема 4.1. Средства автоматизированного контроля..

Тема 4.2. Координатно-измерительные машины. Программное обеспечение КИМ.

Раздел 5. Автоматизированная система управления ГПС 5.2 Краткое описание содержания теоретической части разделов и тем дисциплины Отличительная особенность ГПС по сравнению с другими: гибкость.

Идея создания ГПС: обеспечение производительности, свойственной массовому производству для условий мелкосерийного производства.

Особенности создания ГПС:

1. Тесная увязка технологических и вспомогательных процессов. Интеграция с АСУ, АСТПП, САПР и т. д.

2. Строгая регламентация обслуживаемых процессов.

3. Отсутствие жестких требований к размещению оборудования.

Изменение роли ТНС.

4. Необходимость повышения требований к надежности работы оборудования.

5. Комплексная и высокая степень автоматизации ПУ.

Требования к ГПС:

1. ГПС должно быть ориентировано на замкнутый цикл производства изделий, обеспечивающий комплексную автоматизацию технологического процесса.

2. ГПС должно быть составной частью организационно технической структуры предприятия.

Это необходимо для измерения масштаба внедрения ГПС, создание условий создания на основе ячеек и модулей сначала линий и участков, затем цехов и заводов.

Проблемы создания:

- большие затраты на их создание;

- необходимость создания нового оборудования;

- необходимость повышения надежности работы оборудования.

- Япония, фирма «Фанок», завод по производству роботов;

- Англия, «Scemp», механообработка сложных деталей;

- ACB, автоматизированные линии для обработки тел вращения.

По организационной структуре ГПС имеет следующие уровни:

- ГАЛ;

- ГАУ;

- ГАЦ.

По степени автоматизации:

- ГПК (ГАЛ, ГАУ, ГПМ), обслуживается с участием человека;

- ГАП, безлюдное производство.

Составными элементами ГПС являются ГПМ и системы обеспечения функционирования в автоматическом режиме СОВ (САПР, АСУП, АСТПП, АТНС, САК, АСУТО, АСИО).

Оборудование, входящее в ГПС можно разделить на 4 группы:

I Технологическое (станки, прессы) II Манипуляционное (промышленные роботы, манипуляторы) III ТНС (автоматизированные склады, транспортные роботы) IV Контрольно - измерительное оборудование Компоновочная схема ГПС:

Классификация ГПС Классификация ГПМ установлена ГОСТ 2696286 (системы производственные гибкие, модули производственные гибкие, классификация и обозначения).

Признаки классификации для модулей:

1. Вид обработки 2. Разновидность обрабатываемых деталей 3. Уровень автоматизации По виду обработки установлены следующие коды:

По разновидности обрабатываемой детали:

Перечень выполняемых функций, в зависимости от уровня автоматизации:

Наименование выполняемых 2. Загрузка, разгрузка материалов, заготовок, изделий 3. Закрепление заготовок, изделий или зоне 5. Блокировка и герметизация рабочей зоны 6. Очистка рабочей зоны и приспособлений 10. Контроль наличия инструмента в инструментальном магазине 15. Контроль состояния приспособления и наладка 16. Смена комплектов инструментов 17. Смена комплектов приспособления 18. Адаптация технологического процесса + - автоматическое выполнение функций;

- - неавтоматическое выполнение функций;

(+) - автоматизированное или полу автоматизированное выполнение функций.

В соответствии с этой классификацией используется следующее обозначение ГПМ:

ГПМ ИР 213 003 - обработка давлением; разновидность: корпусные; порядковый номер:

003.

Классификация ГПС регламентируется тем же ГОСТом, имеет 5 признаков:

1. Организационный 2. Комплексность изготовления изделий 3. Вид обработки 4. Разновидность обрабатываемых деталей 5. Уровень автоматизации По организационному признаку структурные элементы ГПС обозначают:

По комплексности обработки используются следующие обозначения:

классификационной группы ГПС операционная осуществляют операции технологического ГПС для производства Изготавливают детали по технологическому ГПС для производства Изготавливают комплекты деталей, входящих в комплекта деталей сборочную единицу ГПС для производства Производят сборочные единицы, включая сборочных единиц изготовление деталей и сборку По виду обработки и разновидности обрабатываемых деталей коды те же, что и ГПМ.

По уровню автоматизации:

Наименование выполняемых функций автома- автома- автоматизации тизации тизации 1. Накопление материалов, заготовок и изделий, транспортировка материалов, изделий заготовок, транспортировка оснастки инструмента, защита от аварий, управление технологическим процессом 2. Управление производственным процессом 4. Загрузка, разгрузка материалов, заготовок, изделий, подача вспомогательных материалов к рабочим местам, удаление отходов производства от рабочих мест 6. Установление и закрепление заготовок в подготовка производства, САПР, СТПП В соответствии с этой классификацией используются следующие обозначения ГПС:

В отличие от РТК, где доминантом является робот (или наиболее важным элементом), в ГПС нет строгой регламентации в расположении оборудования, но может быть выделено пять основных компоновок ГПС:

1. Произвольная 2. Функциональная 3. Модульная 4. Групповая 5. Многоступенчатая Структурная схема произвольной компоновки:

При произвольной компоновке оборудование располагается произвольным образом в соответствии с технологическим маршрутом.

a,b,c - оборудование различного вида.

Эта компоновка характеризуется значительной протяженностью и поэтому применяется в случаи небольших ГПС.

Функциональная компоновка:

При функциональной компоновке оборудование располагается по функциональному признаку.

Эта компоновка характеризуется большой производительностью, но меньшая гибкость по сравнению с функциональной; получила большее распространение.

Модульная компоновка При модульной компоновке оборудование располагается по одинаковым модулям.

Эта компоновка характеризуется высокой гибкостью, но низкой производительностью.

Групповая компоновка При групповой компоновке оборудование располагается по соответствующим ячейкам, состав которых может быть различным.

Эта компоновка характеризуется высокой производительностью, но низкой гибкостью.

Применяется при небольшой номенклатуре изделий.

Многоступенчатая компоновка Применяется в комплексных или предметных ГПС.

Физическое расположение оборудования может быть:

- линейным (однорядным), применяется при небольшом числе единиц оборудования (2ед.);

- линейно-параллельным (оборудование располагается в нескольких параллельных рядах);

- круговым;

- произвольным на плоскости;

- произвольным в пространстве.

К составным элементам ГПС относятся:

- основное технологическое оборудование;

- манипуляционное оборудование;

- АТНС (АТСС);

- АСИО;

- АСУТО;

- САК (АСК);

- АСУ.

Основное технологическое оборудование Назначение: автоматическая обработка деталей или изделий различной номенклатуры (типов, размеров, форм, материалов, различных размеров партии).

Относятся станки с ЧПУ, литейные машины, сварочные машины, прессы и т. д.

Для выполнения предъявляются требования:

1. Автоматический режим работы всех механизмов и систем основного технологического оборудования.

2. Большое число управляемых координат.

3. Возможность автоматического изменения режимов обработки (режимы резания, частоты вращения, скорость, подача).

4. Оснащение устройствами не только подачи и закрепления заготовок, но и их переориентацию.

5. Большой набор сменного инструмента и возможность его автоматической замены.

6. Оснащение устройствами автоматического удаления отходов (стружка, пыль).

7. Большой объем памяти СУ для хранения программ.

8. Оснащение устройствами автоматического контроля параметров детали, параметров технологического процесса, мониторинга оборудования.

9. Развитие программного обеспечения (языки программирования высокого уровня, возможность диагностики и адаптивного управления).

10. Оснащение самостоятельными приводами вспомогательных механизмов.

11. Геометрическая, аппаратная и программная совместимость с ТНС и системами управления и контроля.

В наибольшей степени указанным требованиям отвечают многоцелевые станки и обрабатывающие центры.

Манипуляционное оборудование Относятся промышленные роботы, транспортные роботы, автооператоры, поворотные и тактовые столы, накопительно - ориентирующие устройства, контаватели и др.

Особенности использования промышленных роботов ГПС:

1. Применяются не только для автоматизации основных технологических операций (подача, закрепление заготовок, сварка), но и вспомогательных операций, связанных с транспортированием заготовок, контролем, удалением отходов и т. д.

2. Требуется большая избыточность по функциональным возможностям как механической части, так и СУ.

Требования к промышленным роботам, предъявляемые ГПС:

1. Избыточность по количеству степеней подвижности (5-6 и более).

2. Избыточность по грузоподъемности, точности и величинам перемещения.

3. Избыточность по темпам работы или скоростям движения.

4. Возможность работы с деталями различных форм и размеров.

5. Избыточность по управлению. Требования: большой объем оперативной памяти, возможность автоматической перенастройки управления, возможность выхода на верхние уровни управления, большое число каналов в связи с внешним оборудованием, возможность приема программ извне.

6. Стыкуемость по всем параметрам не только с основным технологическим оборудованием, но и с системами обеспечения функционирования ГПС.

7. Более высокая надежность (наработка на отказ не менее 500 тысяч часов).

8. Мобильность (возможность перемещения самого робота).

9. Более высокие адаптивные свойства.

Автоматические транспортно-накопительные (складские) системы АТНС (АТСС) 1. Назначение 2. Задачи 3. Разновидности 4. Общая характеристика АТНС АТНС - это система взаимосвязанных транспортных и накопительных устройств, осуществляющих перемещение предметов обработки, их хранение и учет.

Назначение: обеспечение совместного функционирования ТНС и основного технологического оборудования.

Задачи:

1. Хранение заготовок, материалов, инструментов, приспособлений 2. Транспортировка указанных предметов к рабочим местам 3. Транспортировка готовых изделий и сборка 4. Удаление отходов производства Схема работы АТНС:

ИО - инструментальная оснастка;

З - заготовки;

ГИЗ - готовые изделия;

ОТХ - отходы;

ОТО - основное технологическое оборудование.

Связующее звено - транспортные системы.

К основному оборудованию АТНС относятся: склады, стилажи, штабелеры, конвейеры, самоходные тележки, транспортные роботы.

К вспомогательному оборудованию АТНС относятся: накопительно-ориентирующие устройства, перезагрузочные устройства, столы, контователи, тара.

Требования к АТНС:

1. Автоматический режим работы 2. Совместимость с остальными элементами ГПС 3. Возможность автоматической перенастройки при изменении объектов обработки 4. Обеспечение необходимой производительности Различают уровни АТНС:

1. Локальный 2. Цеховой 3. Межцеховой МЦН - межцеховые накопители (полуавтоматические);

ЦН - цеховые накопители (автоматические и полуавтоматические);

ЛН - локальные накопители (столь, контователи, могут быть только автоматическими).

В ГПС применяются следующие типовые схемы АТНС:

1. АТНС с прямой трассой обслуживания 1 - склад;

2 - перегрузочное устройство;

3 - трасса;

4 - транспортные средства;

5 - предстаночные накопители;

6 - основное технологическое оборудование;

7 - контрольные устройства.

Применяется при небольшом числе единиц оборудования и небольших грузопотоках, когда перемещаются заготовки и готовые изделия.

2. АТНС с замкнутой трассой обслуживания 1 - склад;

2 - перегрузочное устройство;

3 - трасса;

4,5,6 - транспортные средства;

7 - предстаночные накопители;

8 - основное технологическое оборудование;

9 - контрольные устройства;

10 - сборник отходов.

Применяется при небольшом числе единиц оборудования и нескольких грузопотоках, используется несколько транспортных средств.

3. АТНС с разветвленной трассой обслуживания 1 - автоматический склад;

2 - перегрузочное устройство;

3 - трасса;

4 - контрольно-измерительная машина;

5 - транспортные средства;

6 - предстаночные накопители;

7 - основное технологическое оборудование;

8 - сборник отходов.

Применяется при многорядном расположении оборудования и больших грузопотоках.

4. АТНС с одним складом и несколькими трассами 1 - отделение заготовок;

2 - отделение инструмента автоматического склада;

3,4 - основное технологическое оборудование;

5 - контрольно-измерительная машина;

6 - трасса заготовок;

7 - трасса инструмента;

8 - трасса готовых изделий.

Применяется для мелкосерийного производства.

5. АТНС с несколькими складами и несколькими плоскими трассами 1 - склад заготовок;

2 - склад инструмента;

3 - склад готовых и бракованных изделий;

4 - трасса инструмента;

5,6 - основное технологическое оборудование;

7 - трасса готовых изделий;

8 - контрольно-измерительная машина;

9 - трасса бракованных изделий;

10 - трасса заготовок.

Применяется в производстве крупногабаритных изделий.

6. АТНС с несколькими складами и несколькими пространственными трассами 1 - склад заготовок;

2 - склад инструмента;

3,4 - основное технологическое оборудование;

5 - контрольно-измерительная машина;

6 - трасса заготовок;

7 - трасса инструмента;

8 - трасса готовых изделий.

Применяется в крупносерийном производстве малогабаритных изделий.

Известны 4 типа компоновок АТСС:

I тип.

Основан на использовании рельсового транспорта и роликовых конвейеров. В этом типе компоновок складское хозяйство располагается отдельно от производственных участков. С производственными участками связь осуществляется с помощью ТНС.

Технологическое оборудование располагается вдоль стационарных транспортных линий, грузы доставляются с помощью рельсового транспорта или роликовых конвейеров.

а). Компоновки на основе рельсового транспорта Могут иметь:

- прямую трассу;

- замкнутую трассу;

- разветвленную трассу.

Компоновка АТСС с прямой трассой обслуживания 1 - складская система;

2 - накопитель;

3 - рельсовый путь;

4 - предстаночные накопители;

5 - основное технологическое оборудование.

Компоновка АТСС с замкнутой трассой обслуживания 1 - складская система;

2 - накопитель;

3 - замкнутый рельсовый путь;

4 - предстаночные накопители;

5 - основное технологическое оборудование.

Компоновка АТСС с разветвленной трассой обслуживания 1 - складская система;

2 - накопитель;

3 - рельсовый путь;

4 - предстаночные накопители;

5 - основное технологическое оборудование;

6 - участковые накопители.

б). Компоновки на основе использования роликовых конвейеров Расположение может быть:

- одинарным;

- двурядным;

- многорядным.

Количество конвейеров может быть один или несколько.

Конвейеры могут быть одноярусными и двухъярусными (с подъемником, могут перемещаться по двум транспортным линиям).

1. Однорядная одноярусная компоновка 1 - складская система;

2 - накопитель;

3 - роликовый конвейер;

4 - предстаночный накопитель;

5 - основное технологическое оборудование.

2.Двурядная компоновка с одноярусным конвейером 1 - складская система;

2 - накопитель;

3 - роликовый конвейер;

4 - предстаночный накопитель;

5 - основное технологическое оборудование.

3.Одноярусная компоновка с двухъярусным конвейером 1 - складская система;

2 - накопитель;

3 - роликовый конвейер;

4 - предстаночный накопитель;

5 - основное технологическое оборудование.

4.Двурядная компоновка с двухъярусным конвейером (как и 2).

5.Многорядная компоновка с несколькими многоярусными конвейерами (как и 1).

6.Многорядная компоновка с несколькими двухъярусными конвейерами (как и 3).

Преимущества I типа:

1. Удобство расположения вспомогательных помещений для переработки грузов.

2. Неограниченное число единиц основного технологического оборудования.

3. Большие объемы грузов и высокие объемы доставки грузов.

Недостатки I типа:

1. Большие затраты на содержание транспортных линий.

2. Большие занимаемые площади.

3. Невысокая гибкость транспортных систем.

4. Невозможность доставки какого-либо транспортного средства без остановки всей транспортной линии.

Области применения: крупносерийное производство; среднесерийное производство деталей небольшой номенклатуры.

II тип.

Основан на использовании штабелеров склада. Штабелеры могут быть стеллажные и мостовые.

Компоновки на основе использования стеллажного штабелера 1 - стеллажи автоматизированного склада;

2 - стеллажный робот-штабелер;

3 - накопители, либо перегрузочные устройства склада;

4 - основное технологическое оборудование.

Преимущества II типа:

1. Высокие объемы обработки грузов.

2. Высокая гибкость.

3. Малая стоимость.

4. Простота управления.

Недостатки II типа:

1. Небольшое число единиц обслуживаемого оборудования.

2. Неудобство размещения вспомогательных помещений для обработки грузов.

3. Невозможность расширения участка.

III тип.

Основан на использовании подвесных транспортных средств:

- подвесных транспортных роботов;

- подвесных грузонесущих конвейеров;

- подвесных монорельсовых дорог.

А). Компоновка на основе подвесных транспортных роботов 1. автоматический склад;

2. штабелер склада;

3. перегрузочное устройство;

4. мост;

5. подвесной робот;

6. рельсовый путь;

7. пристаночные накопители;

8. основное технологическое оборудование.

В этом случае штабелер 2 доставляет заготовки на перегрузочные устройства 3. С последних заготовки перемещаются к подвесным роботам на пристаночные накопители 7.

Преимущество третьего типа:

1. технологическая система не требует дополнительных площадей;

2. полностью используется возможность склада и штабелера;

3. более повышена гибкость по сравнению с другими компоновками.

Недостатки третьего типа:

1. дополнительные нагрузки;

2. сложность технологического обслуживания;

3. ограниченная площадь обслуживания.

Область применения: мелкосерийное производство крупногабаритных изделий.

Б). Компоновка на основе подвесных грузонесущих конвейеров Применение грузонесущих конвейеров позволяет расширить обслуживающую площадь и число единиц основного оборудования. При этом трасса может быть прямой и круговой, а оборудование располагается в один или несколько параллельных рядов.

1. автоматический склад;

2. перегрузочное устройство;

3. круговая трасса, которая может образовывать петли, иметь подъемы и спуски;

4. грузоноситель;

5. пристаночный накопитель;

6. основное оборудование.

Это компоновка применяется в ГПС уровня участка.

Пример круговой компоновки 1. автоматический склад;

2. перегрузочное устройство;

3. круговая трасса, которая может образовывать петли, иметь подъемы и спуски;

4. грузоноситель;

5. пристаночный накопитель;

6. основное оборудование.

Многорядная компоновка характерна для ГПС уровня цеха.

В). Компоновка на основе использования монорельсовых подвесных дорог Представляет собой монорельсовый путь, по которому перемещается транспортные роботы.

В отличие от конвейерного транспорта, транспортный робот может перемещаться независимо. При этом компоновки могут быть линейные и многорядными.

Линейные компоновки используются в ГПС уровня линии или участка, а многорядные – в ГПС уровня цеха.

Эти компоновки отличаются большой гибкостью, по сравнению с компоновками на основе грузонесущих конвейеров, могут использоваться как в крупносерийном, так и среднесерийном производстве.

4 тип. Компоновки на основе использования безрельсовых транспортных средств Функции транспортных средств выполняют транспортные роботы и самоходные тележки.

Эти компоновки наиболее характерны для ГПС.

Преимущества четвертого типа:

1. высокая гибкость;

2. отсутствие нагрузок на здание;

3. возможность использования проходов между оборудованиями, между другими транспортными средствами и людьми;

4. возможность использования транспортных средств, для связи со сменными участками и цехами.

Недостатки четвертого типа:

1. большие затраты;

2. меньшая производительность.

Компоновки могут быть различные, отличаются только возможностью обслуживания транспортными средствами оборудования.

1. транспортная тележка (а); транспортный робот (б);

2. накопители;

3. основное оборудование;

4. проходы.

Автоматизированные системы инструментального обеспечения 1 Назначение и принципы устройств с автоматической сменой инструмента.

Особенностью работы станков с программным управлением связаны с необходимостью сменной инструмента. Этой целью служат устройства с автоматической сменой инструмента.

Требования к устройствам:

1. высокая точность;

2. большая жесткость;

3. большая скорость перемещений;

4. достаточная емкость (запас инструмента);

5. автоматический режим работы;

6. автономность.

Все разновидности устройств можно разделить на две группы:

1. Устройство без оператора;

2. Устройство с автооператором и инструментальным магазином;

1. Устройство без оператора. Представляет собой многопозиционные резцедержатели, револьверные шпиндельные головки, в гнездах которых располагается инструмент и специальные дисковые магазины.

Преимущество:

1. быстрая смена инструмента (1-3с);

2. простота; дешевизна.

Недостатки:

1. ограниченное число инструментов (6-12);

2. усложнение конструкции станка.

2. Устройство с автооператором и инструментальным магазином.

В устройствах с автооператором инструмент располагается в инструментальных магазинах, а смена его осуществляется с помощью автооператором.

Преимущества:

1. большой объем инструмента;

2. не усложняется конструкция станка;

3. возможность использования универсальных и стандартных устройств смены инструмента.

1. большая сложность и стоимость;

2. большое время для смены инструмента.

2 Инструментальные магазины.

В устройствах с автоматической смены инструмента с автооператором используются дисковые, барабанные и цепные магазины.

Дисковые магазины – представляют собой вращающиеся диски, в гнездах которых располагается инструмент. Количество инструментов до 40 единиц.

При небольшом числе инструментов до 25 единиц дисковые магазины могут располагаться непосредственно на шпиндельной бабке.

1. станок;

2. шпиндельная бабка;

3. дисковый магазин;

4. инструмент;

5. автооператор;

6. шпиндель.

1. минимальное время смены инструмента;

2. отсутствие необходимости координирования движения автооператора;

3. простая схема управления.

1. увеличенная масса размеров шпиндельной бабки;

2. уменьшенная точность обработки.

При большем количестве инструмента дисковые магазины располагаются га станине станка, либо сверху, либо сбоку.

При расположении инструментальных магазинов может быть использованы, следующая, схема смены режущего инструмента.

1. дисковый магазин;

2. автооператор;

3. шпиндель;

4. инструмент.

Схема а) – оси инструмента и шпинделя параллельны;

Схема б) – оси инструмента и шпинделя перпендикулярны;

Схема в) – оси инструмента под некоторым углом.

В первом случае от автооператора требуется два движения, а во втором и в третьем требуется три движения, либо дополнительное движение шпинделя.

При расположении дискового магазина возможно два случая.

1. дисковый магазин;

2. инструмент;

3. автооператор;

4. шпиндель.

Схема а) – оси шпинделя и инструмента параллельны;

Схема б) – оси шпинделя и инструмента перпендикулярны.

В первом случае требуется два движения, во втором случае – три движения.

Преимущества:

1. большая вместимость инструмента;

2. разгружается шпиндельная бабка;

3. увеличена точность обработки.

Недостатки:

1. увеличено время смены инструмента;

2. усложняется цикл смены;

3. требуется дополнительное движение автооператора, либо шпинделя При большом числе инструмента (около 40 единиц), дисковые магазины располагаются возле станка Преимущества:

1. исключаются динамические нагрузки на станок;

2. повышается точность обработки.

Недостатки:

1. увеличивается время смены инструмента;

2. увеличивается производственная площадь;

3. увеличивается стоимость.

Барабанные магазины. Применяется при числе инструмента 40-50 и выше. Представляют собой многорядные дисковые магазины, установленые на одной оси, либо многопозиционные револьверные головки, в позиции которых располагается дисковый магазин с небольшим числом инструментов (4-6).

1. револьверная головка;

2. дисковый магазин;

3. инструмент.

Многосекционные барабаны:

1. барабан;

2. сдвинутые секции;

3. инструмент.

Цепные инструментальные магазины. Представляет собой цепные вертикально или горизонтально замкнутые конвейеры. Применяются при числе инструментов до 100 – единиц.

1. цепной магазин;

2. инструмент;

3. автооператор;

4. шпиндель;

Схема а). Соответствует параллельному расположению;

Схема б). Соответствует перпендикулярному расположению.

При больших партиях заготовок и часто повторяющихся операциях используются так называемые многошпиндельные насадки, представляющие собой жесткие конструкции с несколькими шпинделями, установленными в определенных местах. Эти шпиндели имеют обычный ход подачи и вращаются от первого вала.

Для смены многошпиндельных насадок используется магазины следующих типов:

1. Дисковые;

2. Цепные;

3. Стеллажные;

4. В виде поворотных столов;

5. В виде револьверных головок.

Автооператоры – это не перепрограммируемые манипуляторы, предназначенные для автоматической установки инструмента в рабочий орган станков и их снятие.

Требования к автооператорам: высокая точность, высокое быстродействие; достаточная грузоподъемность и развиваемое усилие; необходимое число свободы; малый вес и габариты.

Число степеней автооператора от 1 до 3, большее число степеней свободы не используется. Для этого используются специальные подвижные траверсы, которые перемещают автооператор, либо используют контователи инструмента.

Автооператоры бывают однозахватные и двухзахватные, чаще двухзахватными.

Однозахватные автооператоры для нового инструмента; двухзахватные автооператоры для отработанного инструмента.

А). однозахватные с одной степенью свободы Б). двухзахватные с одной степенью свободы В). двухзахватные с двумя степенями свободы Г). Автооператор с тремя степенями свободы 4 Типовые конструкции устройства с автоматической смены инструмента 1). Система автоматической смены инструмента 243 ВОР – многоцелевого станка Эта система основана на использовании дискового магазина, крепится к стойке станка и трёхстепенного автооператора.

1. станина;

2. крестовый стол;

3. стойка;

4. дисковый магазин;

5. автооператор;

6. шпиндельная головка.

Смена инструмента следующая:

Первое движение: поворот магазина и подача нужного инструмента в рабочую позицию;

Второе движение: поворот автооператора вокруг продольной оси и захват нового инструмента;

Третье движение: осевое перемещение автооператора и вынос инструмента из магазина;

Четвертое движение: поворот автооператора вокруг горизонтальной оси до совмещения осей инструмента и шпиндельной головки;

Пятое движение: подъем шпиндельной головки;

Шестое движение: захват отработанного инструмента и его вынос осевым движением автооператора;

Седьмое движение: поворот автооператора вокруг продольной оси на 180°;

Восьмое движение: осевое перемещение автооператора и установка нового инструмента;

Девятое движение: возвращение автооператора в исходное положение и установка отработанного инструмента в магазин 4;

Время смены – 5 секунд.

2). Система автоматической смены инструмента многооперационного станка МС 300А.

Это система основана на использовании цепного магазина, двухстепенного автооператора и контователя.

2. цепной магазин;

3. инструмент;

4. контователь;

5. гидравлический автооператор;

6. шпиндель.

Первое движение: поворот контователя на 90° для согласования оси инструмента и шпинделя.

Второе движение поворот автооператора вокруг продольной оси и захвата контователя и шпинделя.

Третье движение: осевое перемещение автооператора и вынос инструмента и контователя.

Четвертое движение: поворот автооператора вокруг продольной оси на 180°.

Пятое движение: осевое перемещение автооператора и установка инструмента.

Шестое движение: осевое перемещение автооператора.

Седьмое движение: поворот автооператора в исходное положение.

3). Система автоматической смены инструмента горизонтально-расточного станка.

Эта система основана на использовании цепного инструмента двухстепенного мобильного автооператора закрепленного на траверсе, совершающие вертикальное перемещение.

Система предназначена для обработки заготовок массой до 15 тонн.

В начале происходит поиск необходимого инструмента, его перемещение в рабочую позицию. Согласование траверсы 6 и шпиндельной бабки, а затем осуществляется смена инструмента автооператора 7, которая имеет возможность перемещения по траверсе.

1. станина;

2. рабочий стол;

3. стойка;

4. шпиндельная бабка;

5. привод траверсы;

6. траверса;

7. автооператор;

8. цепной магазин;

9. спутник с заготовкой;

10. тумба.

Последовательность смены инструмента:

Первое движение: перемещение автооператора по траверсе и захват нового инструмента;

Второе движение: осевое перемещение автооператора и вынос инструмента;

Третье движение: перемещение автооператора по траверсе и захват отработанного инструмента в шпинделе;

Четвертое движение: осевое перемещение автооператора и вынос инструмента из шпинделей;

Пятое движение: поворот автооператора вокруг продольной оси на 180°;

Шестое движение: осевое перемещение автооператора и установка нового инструмента;

Седьмое движение: осевое перемещение автооператора;

Восьмое движение: перемещение автооператора по траверсе к цепному магазину;

Девятое движение: осевое перемещение автооператора и установка отработанного инструмента в магазин;

Десятое движение: возвращение автооператора в исходное положение.

4). Система автоматической смены инструмента многоцелевого станка «Huller-Hilli»

Эта система основана на использовании пяти дисковых магазинов по пять инструментов в каждом и накопителя дисковых магазинов.

Особенностью этой системы является отсутствие автооператора, для этого используется перемещение самого дискового магазина Схема смены инструмента:

1. станок;

2. шпиндель;

3. рабочий стол;

4. дисковый магазин;

5. накопитель дисковых магазинов;

6. устройство подачи заготовок;

7. новый инструмент;

8. отработанный инструмент.

Последовательность смены инструмента:

Первое движение: перемещение дискового магазина и захват свободным гнездом отработанного инструмента в шпинделе;

Второе движение: осевое перемещение шпинделя и освобождение от инструмента;

Третье движение: поворот шпиндельного магазина и перемещение нового инструмента в рабочую позицию;

Четвертое движение: осевое перемещение шпинделя и установка нового инструмента;

Пятое движение: отвод магазина в исходное положение.

5). Система смены инструмента многоцелевого станка «Huller-Hilli»

Использование нескольких кассетных магазинов, установленных в отдельном накопителе, автоматические самоходные тележки, перегрузочные устройства и автооператора.

1. накопитель кассетных магазинов;

2. кассеты со специальными инструментами (около 25 штук);

3. кассеты с универсальным инструментом (около 9 штук);

4. транспортный робот с индуктивным управлением;

5. высокочастотный кабель;

6. перегрузочное устройство;

7. двухстепенной автооператор;

8. станок;

9. шпиндель;

10. устройство подачи заготовок Транспортный робот доставляет кассеты перегрузочному устройству 6, последние перемещают кассеты в зону действия автооператора. Автооператор осуществляет смену инструмента.

Разработана унифицированная система устройств автоматической смены инструмента для станков сверлильно-фрезерной и расточной группы. Система основана на агрегатномодульном построении система АСИ.

Основные модули: основание; магазин инструментов цепного типа (подвесное исполнение, напольное); автооператор (с горизонтальной и вертикальной осью).

Автооператор перемещается по траверсе:

1. нормальная траверса;

2. удлиненная траверса;

3. разрезная траверса.

Механизм слежения служит для перемещения траверсы.

Оборудован либо индивидуальным приводом, либо имеет привод цепного магазина, либо привод от шпиндельной бабки.

Устройство управления:

технические характеристики системы:

количество инструмента от 20 до 100 единиц;

положение рабочего шпинделя станка: горизонтальное и вертикальное;

конус хвостовика инструментов на 7 и 24;

длина инструмента 400-500мм;

наибольшая масса 15-30.

Гидропривод автооператора представляет собой каретку с механической рукой.

Выдвижение руки – гидроцилиндр; поворот – гидромотор.

Автоматизированная система удаления технологических отходов (АСУТО) К технологическим отходам относятся стружка элементная и витая, отходы штамповки и отходы литейного производства, а также пыль.

Устройство сбора и удаления стружки. Для сбора и удаления используются различные виды конвейеров. При этом для удаления стружки из станины станка используются одновинтовые конвейеры, реже ленточные.

Для удаления стружки с ГАЛ используются двухвинтовые или скребковые конвейеры, реже используются ленточные и гидровинтовые.

Для удаления стружки из цехов используются четырехвинтовые, ленточные и пластические конвейеры.

Типы конвейеров:

Одновинтовые конвейеры представляют собой тиск, лежащие на дне желоба. Эффективен для удаления элементной и дробленной стружки из-за трения о стенки стружка на вращается, а перемещается. Выполняется серийно, 11 исполнений: мощность привода, частота вращения обеспечивает производительность до 4 тонн/ч, максимальная длина 87 м, состоит из унифицированных секций, обеспечивая возможность комплектации с интервалом 50 см. Секции соединяются жестко. В конвейерах до 40 м – шарнирно через каждые 20 м.

1. станок;

2. контейнер для сборки стружки;

3. винты;

4. окно для прохода стружки;

5. желоб;

6. муфта;

7. привод.

Двухвинтовые конвейеры представляют собой винты левого и правого исполнения, расположенные параллельно в желобе.

1. привод;

2. сцепная передача;

3. звездочки;

4. звездочки;

5. раздаточная коробка, служит для передачи вращения на… 6. винты, спирали;

7. винты, спирали;

8. желоб;

9. звездочки.

Выполняются серийно, 22 исполнения по мощности привода и частоты вращения, длина до 100 мм, производительность до 7 тонн/час.

Скребковые конвейеры представляют собой замкнутую двухшарнирную цепь или штангу, наибольшее применение удаление элементной стружки с участков.

Эти конвейеры позволяют осуществить сортировку стружки, для этого в пластинах делается отверстие диаметром до 20-40 мм Вертикально замкнутые конвейеры в двух исполнениях в сечениях желобах 200х50 мм и 400х100 мм комплектуется с интервалом 0,5 м.

Пять исполнений по углу: 10°, 20°, 30°, 40°, 45°.

Скорость перемещения стружки 0,133-0,225.

Производительность до 1,5 тонн/час, скорость 0,2 м/с; длина неограниченна в пределах км.

Конструктивное исполнение цепного скребкового конвейера 1. траншея;

2. цепь;

3. скребки;

4. ведущая звездочка;

5. привод;

6. крышка;

7. станки;

8. отверстие для прохождения;

9. ведомая звездочка;

10. поперечный канал;

11. поперечный конвейер;

12. трубопровод;

13. канал для сбора СОЖ;

14. кронштейны;

15. ролики цепи;

16. оси крепления скребков.

4. скребок;

6. стружка.

При движении штанги влево благодаря срезу скребки 4 поворачиваются вокруг осей 3 и утопают в отверстие штанги.

При движении штанги вправо скребки поворачиваются, в противоположную сторону упираются в упоре 2, и осуществляется перемещение стружки вправо.

Для перемещения мелкой стружки на небольшие расстояния применяются вибрационные магнитные гидравлические конвейеры (состоят из желоба установленных под небольшим углом и специальных сотен, в которое подается СОЖ используется для перемещения алюминиевой стружки).

1. желоб;

2. сопло;

3. решетка.

Магнитные конвейеры представляют собой замкнутые цепи, к которым крепятся постоянные магниты, а над цепями располагается короб из немагнитных материалов.

2. постоянные магниты;

3. звездочка;

4. привод;

5. короб;

6. стружка ( из стали, чугуна, никеля, кобальта).

Система сбора и удаления мелкой стружки и графитовой пыли Для транспортирования мелкой стружки и графитовой пыли используется пневмотранспорта. Действие пневмотранспорта основано на эффекте летания в потоке воздуха.

где Р – подъемная сила или скоростной напор; k – коэффициент сопротивления перемещения частиц; F – площадь.. перемещения; v – скорость.

где m – масса детали; g=9,8 м/с.

Преимущество:

1. высокая скорость транспортирования грузов;

2. возможность использования большего числа ответвлений;

3. возможность совмещения транспортных операций и технологических операции;

4. широкий диапазон производительности;

5. большая дальность (до 2 км.).

Недостатки: невозможность транспортирования тяжелых грузов, липких и влажных грузов.

Используется три системы пневмотранспорта:

1. нагнетательная система;

2. всасывающая система;

3. всасывающая нагнетательная система.

Схема нагнетательной системы пневмотранспортирования 1. компрессор;

2. трубопровод;

3. воронки;

4. шлюзовые затворы, служат для герметической подачи стружки и пыли.

P=(0,03-0,04) МПа; v=25м/с.

Схема всасывающей системы пневмотранспортирования 1. вакуумная установка;

2. трубопровод;

3. ответвления с … для отвода стружки, пыли.

Р=0,055 МПа; v=(25-65)%.

Схема всасывающе-нагнетательной системы пневмотранспортирования 1. компрессор;

2. трубопровод;

3. воронка;

4. диффузор конической формы обеспечивает увеличение скорости прохода воздуха.

За счет повышения скорости при выходе из диффузора образуется разряжение и осуществляется засасывание из воронки 3 V=30-40 м/с.

Конструктивные схемы всасывающего и нагнетательного пневмотранспорта Всасывающий нагнетатель 1. сопло;

2. гибкие шланги;

3. магистральный трубопровод;

4. циклон, разгружатель;

5. шлюзы;

6. фильтр;

7. вакуумная установка.

Сжатый воздух со стружкой и пылью попадает в циклон 4 (резервуар с направляющими лопатками, которые закручивают воздух). Благодаря закручиванию скорость падает, твердость частицы под действием силы тяжести частица закручиваются, и понижается скорость.

Сжатый воздух с более легкими частицами из циклона 4 поступает в фильтр 6. В этом фильтре частицы улавливаются либо матерчатыми струями. В шлюз 7 поступают через вакуумную установку очищенный воздух.

1. компрессор;

2. ресивер;

3. воронка;

4. трубопровод;

6. циклон;

8. фильтр;

1. Цель и задачи, и классификация видов контроля.

Цель контроля ГПС – это обеспечение требуемого уровня качества продукции и поддержание в работоспособности состояния оборудования Задачи контроля:

1. получение информации о свойствах состояний и пространственных положений контролируемо объекта, а также о состоянии технологической среды;

2. сравнение фактических параметров с заданными 3. передача информации 4. получение и представление информации об использовании решений;

Особенности контроля:

1. необходимость контроля не только продукции, но и технологического оборудования;

2. возможность приспособления систем контроля, к изменяющимся производственным 3. широкое использование универсальных средств контроля;

4. широкое использование в усилительной технике системы контроля ГПС.

Требования к системам контроля:

1. автоматический режим работы;

2. возможность автоматической перенастройки средств контроля в пределах заданной номенклатуры объектов;

3. соответствие динамическим характеристикам средств контроля, контрольных объектов;

4. достоверность и полнота контролируемых параметров, и высокая надежность.

Классификация видов контроля:

1. По целям:

- контроль качества продукции;

- мониторинг оборудования;

- приемочный контроль;

- профилактический контроль;

- прогнозируемый контроль;

3. По характеру взаимодействия с контролируемым объектом:

- активный контроль (в процессе обработки может быть прямым и косвенным);

- пассивный контроль (после каждой операции или после всех операций);

4. По конструктивным исполнениям:

-контроль параметров, допусков;

- функциональный контроль;

- внутренний контроль (самоконтроль);

- внешний контроль (верхних и нижних);

- непрерывный контроль в процессе..

- периодический или тестовый контроль;

СОФ – система обеспечения функционирования;

ОТО – основное технологическое оборудование..

К перспективным направлениям ГПС является переход от контроля или разбраковки к управлению качества 2. Структура САК ГПС.

В САК ГПС используется трехуровневая система контроля.

Верхний уровень – это общий контроль ГПС, задачи этого уровня: получение и обработка информации от нижнего уровня контроля; контроль обеспечения качества продукции всей технологической ГПС; контроль за выполнение к совокупности операции на ГПС;

самоконтроль и контроль нижних уровней.

Второй уровень – это контроль состояния отдельных технологических ячеек и гибких производственных модулей. Задачи: получение и обработка информации о параметрах объектах, параметров технологического процесса и параметрах технологического оборудования; контроль качества изготовления объектов обработки; контроль за использование операции; самоконтроль и контроль нижнего уровня.

Нижний уровень – это контроль отдельного оборудования. Задачи: получение и обработка информации составленных элементов ГПМ, передача информации на средний уровень;

контроль функционирования составных частей ГПМ; контроль использования переходов;

представление информации в системе технологического оборудования для прогнозирования отказов.

2. Выбор технических средств контроля.

Исходными данными для выбора является следующее:

1. общая характеристика классов детали (плоские, корпусные);

2. виды контролируемых параметров (размеры);

3. диапазоны изменения контролируемых параметров;

4. допускаемые размерные погрешности;

5. дополнительные условия (допускаемое усилие, быстродействие) В качестве средств контроля:

1. контактные первичные преобразователи;

2. бесконтактные первичные преобразователи (механотроны, индуктосины, фотоимпульсные преобразователи);

3. измеряемые головки и щупы;

4. координатно-измерительные машины;

5. измерительные роботы.

1. трех координатная измерительная станция;

2. каретка;

3. шпиндель;

4. измерительная головка;

5. гранитная направляющая;

6. стойки портала;

7. гранитная направляющая;

8. аэростатические опоры;

9. поворотный стол;

10. основание;

11. винтовые опоры;

12. тумба;

13. амортизаторы;

14. механизм точного перемещения;

15. головка индуктосина;

16. линейка индуктосина.

Технические характеристики.

Диапазон перемещения: х, у=900 мм; z = 400 мм, с=360°.

Погрешность измерения 0,012 мм.

Тип датчика – линейные и круговые индуктосины.

Дискретность измерений круговых и полярных 5, линейных 0,001.

Материал направлений – гранит.

Напряжение 380 В.

Мощность 1кВт.

АСУ ГПС

1. Назначение и особенности АСУ.

Назначение: обеспечение функционирования в автоматическом режиме всех систем ГПС.

Особенности управления ГПС:

1. сложность и разнородность подсистем ГПС;

2. распределенность подсистем во времени и пространстве;

3. необходимость адаптации систем управления к изменяющимся производственным 4. необходимость функционирования в реальном времени.

Аппаратная часть систем ГПС строится на базе универсальных и специализированных компьютеров и рабочих станций.

Требование: достаточный объем памяти; свободное программирование законов;

системное сохранение в оперативной памяти; высокая помеха устойчивости; обеспечения требуемого быстродействия и точности.

Управлять 10 и более координатами; движение в м/с; точность микроны и доля микроны.

АСУ ГПС строится по многоуровневому иерархическому принципу.

Уровни:

1. Уровень АСУ завода. Задачи: задачи АСУ, АСТПП.

2. Уровень АСУ цеха. Задачи: автоматное управление организационно-техническими 3. Уровень АСУ ГАЛ ГАУ. Задачи: решает задачи АСУТП.

4. Уровень: уровень управления отдельным элементом ГПС.

5.3 Краткое описание лабораторных работ 5.3.1 Перечень рекомендуемых лабораторных работ Не предусмотрено учебным планом.

5.3.2 Методические указания по выполнению лабораторных работ Не предусмотрено учебным планом.

5.4 Краткое описание практических занятий 5.4.1 Перечень практических занятий 1. Изучение принципов ручного управления промышленным роботом МП9С 2. Изучение принципов автоматического управления промышленным роботом МП-9С 3. Исследование электронного циклового программного устройства ЭЦПУ- 4. Устройство и принцип работы системы управления роботом "Электроника НЦТМ-01" 5. Исследование методов программирования позиционных перемещений робота "Электроника НЦТМ-01" 6. Изучение системы управления “Сфера-36” роботом “РМ-01” 7. Методы программирования системы управления роботом “Сфера-36” 8. Автоматизированный контроль деталей на КИМ Zeiss Contura G2 Active 5.4.2 Методические указания по выполнению заданий на Задание на практические работы №№ 1-7 является типовым и заключается в том, что каждый студент получает индивидуальное задание для написания программ управления перемещением ПР от преподавателя. Для лабораторной работы № 8 каждый студент выполняет задание согласно своему варианту.

Требования к отчетам: в отчет по каждой лабораторной работе включить титульный лист, оформленный согласно стандарту СТО ИрГТУ.027-2009 «Общие требования к организации и проведению лабораторных работ» и цель работы. содержит цель работы, задание на разработку управляющей программы, текст управляющей программы, кинематические схемы исследуемых манипуляторов и структурные схемы СУ.

Изучение принципов ручного управления промышленным роботом МП9С ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Ознакомление с принципом действия и управлением в ручном режиме промышленным роботом МП-9С.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. НАЗНАЧЕНИЕ РОБОТА И ЕГО ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Промышленный робот МП-9С предназначен для обслуживания штамповочных прессов, а также для автоматизации таких технологических процессов, где необходимо обеспечить захват детали, ее перенос и установку на соответствующем технологическом оборудовании.

В состав робота входят следующие узлы: манипулятор, электронное цикловое программное устройство (ЭЦПУ-6030), два соединительных кабеля, узел подготовки воздуха (блок пневмопитания), захваты.

Технические данные робота:

а) грузоподъемность - 2 Н;

б) погрешность позиционирования - 0.05 мм;

в) число степеней свободы - 3;

г) перемещениявертикальное (ход 30 мм, скорость 100 мм/с), горизонтальное (ход 150 мм, скорость 300 мм/с), поворот (1200, скорость 120 мм/с).

д) система управления имеет 30 переходов за цикл;

е) пневматический привод;

ж) 6 технологических команд;

з) 2 точки позиционирования на каждой степени подвижности;

и) пневмопитание с давлением воздуха от 294 200 до 490 330 Па;

к) электропитание от сети переменного тока частотой 500.5 Гц и напряжением 220 В.

л) габариты и масса: манипулятора 506х232х305 мм, масса 40 кг, ЭЦПУ- 400х435х мм, масса 26 кг.

2. УСТРОЙСТВО И РАБОТА СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ РОБОТА

Функциональная схема основных узлов приведена на рис.1.1.

На манипулятор подается сжатый воздух под давлением 294 200- 490 330 Па от блока пневмопитания, а также напряжение постоянного тока 24 В от ЭЦПУ, который подключен к сети переменного тока 220 В.

В электрической схеме манипулятора (см. 71.330.017 ЭС) на каждое задаваемое движение имеется клапан с дросселем, регулировка которого позволяет изменять скорость движения руки.

Алгоритм работы манипулятора - последовательность и количество движений (в соответствии с принятой технологической схемой)- задается набором программ в электронно-цифровом программном устройстве (ЭЦПУ). Контроль за движениями манипулятора осуществляется с помощью КЭМ (контактов электромагнитных), которые при выполнении каждого движения (команды) выдает сигнал “ответ”, после чего выдается команда на выполнение следующего движения. При отсутствии сигнала ответа от КЭМ о выполнении заданного движения манипулятор останавливается и до получения сигнала ответа последующих действий не производит.

Амортизация выдвижения и поворот руки манипулятора осуществляется гидравлическими демпферами, амортизация подъема и опускания- дросселированием подачи и отвода воздуха.

Манипулятор промышленного робота, функциональная схема которого приведена на рис.1.2, состоит из следующих основных частей:

а) корпуса с узлами распределения воздуха, включающего электропневмоклапаны с дросселями;

б) механизмов подъема, поворота и перемещения руки вперед-назад;

в) муфты с упорами;

г) руки (цилиндр перемещения руки вперед-назад);

д) амортизаторов руки и поворота;

е) двух захватов, предназначенных для взятия детали путем сжатия или разжатия губок захвата, переноса детали и установки ее в штампе.

На звеньях манипулятора расположены датчики перемещений (герконовые реле), срабатывающие при достижении звеном соответсвующего конечного положения.

ЭЦПУ предназначено для управления манипулятором промышленного робота МП-9С при автоматизации мелкосерийного технологического производства.

Функциональная схема ЭЦПУ приведена на рис. 3. Подробное описание взаимодействия составных элементов ЭЦПУ дано в соответствующем разделе работы 2 (Описание ЭЦПУ).

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить функциональную схему, принцип действия и конструктивные особенности промышленного робота МП-9С.

2. Изучить назначение органов управления, вынесенных на переднюю панель ЭЦПУ 6030. Визуально ознакомиться с и мнемоническими изображениями состояний звеньев манипулятора на световом табло. Обратить внимание на аварийную кнопку (красная, грибковая), предназначенную для аварийного отключения питания при возникновении опасной ситуации.

3. Соединить при помощи кабелей устройство ЭЦПУ-6030 с манипулятором согласно маркировке разъемов по рис.1.4:

4. Подключить устройство ЭЦПУ-6030 к сети напряжения 220 В через разъем Х13.

Открыть запорный вентиль воздушной магистрали. Установить редукционным клапаном по манометру давление воздуха 39.2 Па.

5. Чтобы избежать нежелательных перемещений звеньев при включении питания, звенья манипулятора перед включением сети необходимо вручную вывести в положение, соответствующее мнемонике на нижнем ряду табло индикации состояний звеньев. Включить питание устройства управления ЭЦПУ-6030 нажатием на кнопку СЕТЬ, при этом загорается лампочка “СЕТЬ”. Проконтролировать, что при включении питания звенья манипулятора автоматически приводятся в положение, соответствующее мнемонике на нижнем ряду табло индикации состояний звеньев манипулятора.

6. Поставить кнопочный переключатель режимов в положение “РУЧНОЕ”, при этом начинают функционировать кнопки ручного управления звеньями манипулятора.

7. Нажатием на кнопку ручного управления проверить отработку манипулятором команд в следующей последовательности: вперед, назад, вверх, вниз, право, влево, разжим, зажим.

Для того, чтобы вывести звено манипулятора в требуемое положение, необходимо нажать кнопку под табло индикации, на котором нанесена соответствующая мнемоника состояния звена.

8. Проверить визуально в ручном режиме готовность к работе робота МП-9С по скорости перемещения каждой степени подвижности и по эффективности торможения в конце установленных ходов механизмов выдвижения и поворота руки.

В случае отсутствия плавного торможения подвижных элементов руки при выходе на упор, произвести регулировку амортизаторов выдвижения и поворота руки.

9. По окончании работы выключить питание устройства, нажав на кнопку аварийного отключения питания.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет должен включать в себя:

1) функциональную схему основных узлов промышленного робота МП-9С;

2) пневматические схемы управления состоянием звеньев по всем степеням подвижности (схемы должны включать в себя пневмораспределители, пневмоцилиндры, демпферы, условные обозначения управляемых звеньев) Изучение принципов автоматического управления промышленным роботом МП-9С Ознакомление с принципом работы ЭЦПУ, освоение методики программирования и приобретение навыков в составлении программ управления промышленным роботом МП-9С.

ОПИСАНИЕ ЭЦПУ

Электронное цикловое программное устройство предназначено для управления манипулятором промышленного робота МП-9С и технологическим оборудованием при автоматизации технологических операций.

ЭЦПУ состоит из следующих основных узлов и блоков:

а) блоки управления, предназначенные для обработки информации по заданной программе и выдачи управляющих воздействий на манипулятор и технологическое оборудование;

б) пульт управления, обеспечивающий задание режимов работы устройства, выполнение операций включения или отключения питания, запуска в работу, ручное управление манипулятором;

в) программоноситель, предназначенный для набора хранения заданных программ работы робота;

г) блоки усилителей, обеспечивающих выдачу управляющих команд необходимой мощности на манипулятор и технологическое оборудование;

д) блоки электропитания ЭЦПУ и манипулятора.

Функциональная схема устройства приведена на рис.2.1.

Тип системы - цикловой; число управляемых звеньев манипулятора- до 6 (количество звеньев, управляемых по путевому принципу - 4, по путевому и временному - 2). Количество точек останова на управляемом звене- 2; количество технологических команд - до 6.

Диапазон временных интервалов 0-0.7 с; число шагов программы- до 30.

Устройство обеспечивает цифровую индикацию кадра - 2 десятичных разряда, световую индикацию включения сети, работы по программе, состояние звеньев манипулятора.

Элементная база устройства- интегральные микросхемы серии К155 в сочетании с дискретными элементами.

Основные режимы работы ЭЦПУ: ручной, команды, цикл, автомат.

В ручном режиме команды задаются с пульта управления, поступают на блок усилителей и с него на манипулятор. Контроль положения рабочих...

Кнопка +1 СЧК используется для изменения состояния СЧК.

Кнопка СЕТЬ предназначена для включения питания.

При работе робота по программе на табло индикации высвечивается текущий номер исполняемого кадра.

В верхней части устройства расположена красная кнопка аварийного выключения устройства.

Программоноситель выполнен в виде двух наборных полей из многопозиционных переключателей и размещен в верхней части устройства в специальной нише, закрываемой крышкой. Каждый кадр программы может содержать одну или две команды, набираемые на верхнем и нижнем полях программоносителя.

Программа составляется по циклограмме работы робота, которая разбивается по шагам. Максимальное число шагов рабочего цикла- 30. программоноситель, на котором набирается программа, выполнен в виде двух наборных полей многопозиционных переключателей по 30 шт. в каждом поле. Названия команд, их мнемоническое обозначение и соответствующие коды приведены в таблице 2.1.

Наличие верхнего и нижнего полей позволяет выполнять одну или две команды. Если в кадре при программировании соответствующая команда набирается на верхнем поле программоносителя, а на нижнем поле вместо знака * устанавливается цифра 0, то данный кадр состоит из одной команды. Кадр совместной отработки формируется из двух команд, набираемых на одном шаге на верхнем и нижнем полях. Переход к следующему шагу происходит только отработки текущего кадра.

Технологическая команда служит для управления технологическим оборудованием (например, для его включения или выключения). В кадре программы может быть набрана только одна технологическая команда. Установка режимов отработки технологических команд производится тумблерами ТАК КАК, размещенными на шасси ЭЦПУ-6030. Каждый из тумблеров устанавливает режим отработки сразу для двух технологических команд. В верхнем положении переключателей команды отрабатываются по ответным сигналам с датчиков, в нижнем- по времени.

Устройство ЭЦПУ-6030 обеспечивает также прием сигналов от блокировочных датчиков, расположенных на манипуляторе и технологическом оборудовании. Для этого в устройстве управления предусмотрена возможность программирования 4-х опросов.

Команда ВЫДЕРЖКА ВРЕМЕНИ служит для введения задержки между шагами программы. В этом случае в коде команды вместо знака “*” набирается цифра “0”. Данная команда может быть использована для формирования задержки времени на время срабатывания захватного устройства робота. С помощью команды ВЫДЕРЖКА ВРЕМЕНИ может быть реализован и режим совместной отработки команд, в котором следующая команда начинает отрабатываться спустя заданное время (в зависимости от того, сколько раз был набран код 09) после начала предыдущей.

Команда ПРОПУСК служит для организации пропуска одного кадра программы при исполнении внешнего условия (например, срабатывании датчика наличия детали на месте захвата). В случае, если не приходит сигнал с датчика, установленного на внешнем оборудовании, устройство переходит к выполнению кадра, записанного на (i+1) шаге кадра (команда ПРОПУСК стоит на i-ом шаге). Если внешнее условие выполняется, т.е.

присутствует сигнал -24 В, то пропуск кадра не происходит.

Команда ПЕРЕХОД служит для организации условного перехода к фиксированному шагу с произвольного места программы. Условный переход осуществляется при отсутствии на входе устройства -24 В. Если сигнал -24 В присутствует, то переход не выполняется, и устройство переходит к исполнению шага, следующего за командой ПЕРЕХОД.

Команда ОСТАНОВ служит для остановки устройства, работающего по программе.

Команда КОНЕЦ ПРОГРАММЫ служит для зацикливания программы работы робота.

При выполнении этой команды счетчик кадров сбрасывается в нулевое состояние, и программа запускается вновь.

Перед программированием робота МП-9С необходимо предварительно составить программу в виде таблицы 2. Отладка программы производится последовательно в режимах КОМАНДА, ЦИКЛ, АВТОМАТ. Перед началом отладки необходимо звенья манипулятора вывести в исходное положение в режиме РУЧНОЙ.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. По заданию, выданному преподавателем, составить алгоритм функционирования робота МП 9С в форме таблицы 2.2.

2. Набрать программу на программоносителе. Показать преподавателю.

3. Включить ЭЦПУ 6030. Произвести отладку программы последовательно в режимах КОМАНДА, ЦИКЛ, АВТОМАТ.

4. Продемонстрировать преподавателю функционирование робота по составленой программе.

5. По указанию преподавателя, воспользовавшись командами 19, 20, 21, 22 из таблицы 1, усложнить программу.

6. Отладить модифицированную программу и продемонстрировать ее преподавателю.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

2. Словесное описание алгоритмов работы робота 3. Алгоритмы программ (в кодах) Исследование электронного циклового программного устройства ЭЦПУ- функционирования при реализации различных режимов и команд.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЭЦПУ- ЭЦПУ-6030 предназначено для управления цикловыми двухпозиционными манипуляторами и технологическим оборудованием при автоматизации серийного производства.

Структурная схема блока управления ЭЦПУ-6030 представлена на рис.3.1 и состоит из узлов управления 1 и 2 и узла согласования.

Узел управления 1 включает в себя следующие функциональные схемы:

- счетчик кадров (СЧК);

- дешифратор выборки кадров (ДВК);

- схема помехозащиты СЧК;

- схема пуска-останова;

- схема обработки команд ПРОПУСК, ПЕРЕХОД.

Счетчик обеспечивает прием 6-разрядного кода номера кадра. С пульта управления можно задавать номер кадра кнопками СБРОС СЧК и +1СЧК, с помощью которых можно соответственно привести в нулевое состояние содержимое счетчика или увеличить его на 1.

На пульте управления высвечивается номер кадра. Схема отработки команд ПРОПУСК и ПЕРЕХОД формирует необходимое содержание счетчика. Сброс счетчика в режиме АВТОМАТ осуществляется схемой пуска-останова. В режимах АВТОМАТ и ЦИКЛ со схемы помехозащиты СЧК поступают сигналы, увеличивающие содержимое счетчика на 1.

В состав счетчика входят счетчики числа единиц и десятков.

Дешифратор выборки кадров обеспечивает выборку команд из программоносителя в соответствии с текущим номером кадра при наличии разрешающего сигнала.

Схема помехозащиты СЧК служит для подавления дребезга контактов датчиков манипулятора и технологического оборудования, который может привести к ложному срабатыванию счетчика.

Схема пуска-останова обеспечивает запуск и останов устройств во всех режимах работы. Основным элементом схемы является триггер, который находится в состоянии 1 при работе устройства по программе и сбрасывается в 0 при останове программы. Установка триггера в 1 осуществляется от кнопки ПУСК. Сброс триггера (установка нуля) осуществляется в двух случаях:

1) при считывании команды ОСТАНОВ;

2) в режиме КОМАНДА после выполнения каждого кадра программы.

Схема отработки команд ПРОПУСК и ПЕРЕХОД.

По команде ПРОПУСК при отсутствии сигнала 24В на входе УСЛ.ПРОП осуществляется пропуск одной команды, а при наличии сигнала на входе УСЛ ПРОПпереход к следующей команде. Разрешающий сигнал на дешифратор в первом случае подается после увеличения содержимого счетчика на 2, а во втором- на 1. По команде ПЕРЕХОД при отсутствии сигнала на входе УСЛ ПРОП осуществляется переход к кадру, номер которого реализован схемным путем, а при наличии сигнала- переход к следующему кадру программы.

Узел управления 2 включает в себя следующие схемы:

- отработки команд управления звеньями манипулятора;

- отработки технологических команд;

- отработки команд опроса датчика;

- отработки команд выдержки времени;

- отработки команд ОСТАНОВ и КОНЕЦ ПРОГРАММЫ;

- формирования сигнала перехода к следующему шагу.

Схема отработки команд управления звеньями манипулятора обеспечивает запоминание команды, формирование управляющего воздействия и выдачу сигнала об отработке команды. На рис.3.2 приведена структурная схема отработки команд управления звеньями манипулятора. Схема состоит из регистра состояния звеньев, схемы опроса датчиков, дешифратора команд и формирователя выдержки команд.

Регистр состояния звеньев состоит из шести триггеров, на которых может запоминаться состояние шести звеньев манипулятора. Информация, содержащаяся в регистре, высвечивается на пульте управления звеньев манипулятора. В случае, когда устройство управляет роботом МП-9С, состояние манипулятора определяется положением четырех звеньев. Каждое звено может находиться в одном из двух состояний (например, выдвинуто или нет исполнительное устройство).

В дешифраторе команд код команды, поступающей со схемы сопряжения, преобразуется в логический 0 на одном из выходов. С дешифратора поступает сигнал логического 0 на усилитель, соответствующий управляемому звену.

Схема опроса датчиков принимает информацию с датчиков, установленных на звеньях манипулятора, обрабатывает ее и выдает управляющий сигнал на схему формирования перехода. Обработка команды ЗАХВАТ может осуществляться как по сигналу с датчика, установленного на захватном устройстве, так и по выдержке времени.

Выбор режимов отработки захватного устройства осуществляется переключателями 3В5В и 3В6В; регулировка выдержки времени - подстройкой потенциометра РЕГУЛИРОВКА ВВ1.

После того, как задержка времени, необходимая для надежного срабатывания захватного устройства, реализована на формирователе выдержки команд, можно переходить к следующему кадру программы.

Схема отработки технологических команд (см.рис.3.3) обеспечивает выдачу управляющих сигналов на сопутствующее технологическое (до 6 единиц) оборудование, например, выключение станка после завершения цикла работы манипулятора в связи с отсутствием деталей в накопителе. В кадре программы может записываться одна технологическая команда. Подтверждение отработки технологических команд может осуществляться как по выдержке заданного интервала времени, так и по сигналу с датчика, установленного на технологическом оборудовании.

На рис.3.3 приведена схема отработки технологических команд по сигналу с датчиков. Схема выдачи технологической команды дешифрирует код команды, поступающей с программоносителя, и формирует управляющие сигналы для технологического оборудования. После отработки технологическим оборудованием управляющего сигнала на схему поступают сигналы с датчиков.

Схема опроса датчиков формирует сигнал для перехода к следующему кадру программы при наличии сигналов с датчиков. На обратной стороне панели устройства установлены переключатели ТК 1,2,3,4; ТК 5,6. Переключатели ТК устанавливают режимы обработки одновременно двух технологических команд. В верхнем положении переключателей команды отрабатываются по ответным сигналам с датчиков, в нижнем- по времени.

В режиме отработки технологических команд по времени сигнал подтверждения отработки технологической команды формируется после временной выдержки, которая задается потенциометром РЕГУЛИРОВКА ВВ2.

Схема отработки команд опроса датчиков позволяет существенно расширить функциональные возможности манипулятора. Команда опроса датчика записывается в кадре совместно с командой управления одним из звеньев на нижнем поле программоносителя.

При поступлении сигнала с датчика, установленного в промежуточном положении на звене манипулятора, содержимое счетчика кадров увеличивается на 1 и осуществляется переход к следующему кадру программы, что позволяет обходить препятствия в зоне работы манипулятора.

Схема отработки команды ВЫДЕРЖКА ВРЕМЕНИ обеспечивает временную задержку для синхронизации работы манипулятора и технологического оборудования, а также для того, чтобы переход к следующему элементу движения начинался после затухания вибраций, возникающих в конце движения. Схема задержки строится на RC-цепочках.

Отработка команд ОСТАНОВ, КОНЕЦ ПРОГРАММЫ происходит следующим образом. По команде ОСТАНОВ триггер схемы пуска-останова сбрасывается в 0, и манипулятор останавливается. Команда ОСТАНОВ, включенная в программу после ПРОПУСК, может использоваться для прекращения работы после прихода сигнала с датчика, установленного на внешнем оборудовании (например, накопителе деталей).

Команда КОНЕЦ ПРОГРАММЫ может использоваться для зацикливания программы.

По этой команде счетчик приводится в нулевое состояние, и программа выполняется заново.

Схема формирования сигнала перехода обеспечивает объединение по ИЛИ сигналов отработки всех команд и формирование сигнала прибавления 1 в счетчик команд (+1СЧК) после отработки любой команды, а также при нажатии кнопки +1СЧК на пульте управления (см. рис.3.1).

Узел согласования состоит из схем сопряжения с датчиками и программоносителем (см. рис.3.1).

Схема сопряжения с датчиками обеспечивает согласование уровней сигналов датчиков с уровнями логических сигналов устройства. Сигнал с датчика с уровнем -24В соответствует уровню -0,3В (логический 0) в устройстве управления.

В схеме сопряжения с программоносителем имеется 20 диодно-резисторных ячеек, соединенных с соответствующими контактами переключателей программоносителя. Ячейки формируют логические 0 и 1 на соответствующих выходах. Эти сигналы подаются на дешифраторы кодов команд, входящие в состав схем отработки команд. Выходы всех ячеек программоносителя, соответствующие одинаковым позициям переключателей, объединены по ИЛИ. В блоке дешифраторов в зависимости от кода входной команды подается низкий потенциал на выход, соответствующий реализуемой команде.

Пульт управления предназначен для ручного управления манипулятором, задания режимов работы, индикации состояния звеньев и устройства, задания номера команды, запуска и останова устройства.

Программоноситель построен на базе многопозиционных переключателей, сгруппированных в два наборных поля по 30 штук в каждом. Каждая из 30 ячеек программоносителя состоит из двух переключателей (верхнего и нижнего).

Программоноситель выполняет функции ввода, хранения информации, а также функции коммутатора. Кадр программы набирается на двух 10- позиционных переключателях.

Каждой позиции переключателя соответствует определенный выход программоносителя. В зависимости от положения переключателей коммутируются два из 20 выходов ячеек, на которые в узле согласования подаются логические 0, а на остальные выходы- 1. Определение кода состояния ячейки (кадра программы) осуществляется подачей 0 с одного из выходов дешифратора выборки кадров на контакты требуемой ячейки.

Блок усилителей предназначен для выдачи управляющих команд на звенья манипулятора и технологическое оборудование. Блок преобразует сигналы логических 0 и 1, поступающие из блока управления, в сигналы, управляющие электромагнитами манипулятора и технологическим оборудованием.

Блок питания предназначен для преобразования переменного напряжения (220В, 50Гц) в постоянные стабилизированные напряжения (5В, 6.3В, -24В), необходимые для питания электронного оборудования программного устройства управления электромагнитами манипулятора и технологического оборудования.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить общее устройство и принцип работы оборудования.

2. Изучить назначение разъемов, расположенных на обратной стенке устройства.

3. Определить наименование разъемов и номера контактов, на которые (с которых) поступает сигнал при выполнении команды в соответствии с заданием, приведенным в таблице 3.1.

4. Снять осциллограммы с определенных контактов разъемов при выполнении команд в соответствии с вариантом задания.

5. В соответствии с вариантом, выданным преподавателем, составить алгоритм работы устройства при выполнении различных команд. Варианты задания приведены в таблице3.2.

ОТЧЕТ ПО РАБОТЕ ДОЛЖЕН СОДЕРЖАТЬ:

1) схему устройства ЭЦПУ-6030 и блока управления;

2) алгоритм работы устройства в соответствии с вариантом задания;

3) осциллограммы сигналов при выполнении заданных команд;

4) анализ результатов и выводы по работе.

УЗЕЛ УПРАВЛЕНИЯ

СОГЛАСОВАНИЯ

Рис.3.1. Структурная схема блока управления при отработке технологических команд Практическая работа № 4. Устройство и принцип работы системы управления

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Знакомство с общим устройством системы управления роботом "Электроника НЦТМ-01", изучение принципов управления перемещением робота в режиме "от упора до упора" и выдачи управляющих сигналов на технологическое оборудование

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Система управления (СУ) предназначена для управления позиционным роботом "Электроника НЦТМ-01", обслуживающим металлорежущие станки и имеющего степеней подвижности с электроприводом, два совмещенных захватных механизма и пневматический привод ротации схвата на 900. СУ выполнена на базе микроЭВМ "Электроника 60М" и снабжена символьным дисплееем, интерфейсом связи с электроавтоматикой станка и интерфейсом с приводом манипулятора. Программирование системы осуществляется на языке низкого уровня и позволяет реализовать практически неограниченное число точек позиционирования при подключении внешней памяти на ГДМ или КНМЛ.

КОНСТРУКЦИЯ МАНИПУЛЯТОРА

Манипулятор робота имеет пять степеней подвижности и два схвата, расположенных под углом 900. Один направляется на захват заготовки, другой - на захват детали. Привода по всем степеням подвижности электромеханические, привод схвата пневматический.

Рис. 4.1. Общий вид манипулятора робота "Электроника НЦТМ-01" Конструктивно манипулятор (рис. 4.1) состоит из следующих основных узлов:

- механизм горизонтального перемещения 1, координата перемещения по оси Х, обозначение механизма А;

- механизм поворота 2, координаты перемещения 0, обозначение механизмов В;

- механизм горизонтального перемещения 3, координата перемещения по оси Y, обозначение механизма С;

- механизм подъема 4, координата перемещения по оси Z, обозначение механизма D;

- механизм захвата деталей состоит из двух схватов и устройства ротации схватов;

- устройство ротации схватов 5, координата перемещения Q2, механизм обозначается Е;

- схват 1, обозначение механизма F;

- схват 2, обозначение механизма G.

Основные характеристики узлов и обозначения применяемых датчиков приведены в таблице 4.1.

В лабораторной работе механизм захвата с ротацией заменен электромагнитным устройством, т.е. используются только координаты А, В, С и D. Далее в описании звездочкой (*) отмечены сигналы, связи и другие данные, не используемые в работе из-за замены механизма захвата.

Наименование механизма Координата Обозначение Применяемый Примечание ДНП - датчик начального положения ДКП - датчик конечного положения ИДП - импульсный датчик пути (0,4 мм/имп)

АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

СУ функционально может быть разделена на две части (рис. 4.2):

микропроцессорная управляющая вычислительная система;

блок управления робота.

Рассмотрим состав, назначение и принцип работы отдельных узлов системы.

Микропроцессорная управляющая вычислительная система состоит из следующих элементов:

процессор (ПРЦ);

оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);

интерфейсы параллельного обмена (ИПО1, ИПО2);

устройство последовательного обмена (УПО);

постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);

перепрограммируемое ПЗУ (ППЗУ);

ПРЦ ОЗУ ПЗУ ППЗУ

Рис. 4.2. Архитектура СУ роботом "Электроника НЦТМ-01"

УСТРОЙСТВО И РАБОТА МИКРОЭВМ

МикроЭВМ представляют собой систему функциональных блоков, связь между которыми реализуется через единый системный канал обмена информацией (системные шины). Связь между устройствами, подключенными к каналу, осуществляется по принципу "активный – пассивный". В любой момент времени только одно устройство является активным и управляет циклами обмена информацией в канале. Передача данных через канал выполняется по асинхронному принципу при помощи специальных сигналов синхронизации, т.е. на инициализирующий обмен данными от активного устройства должен поступить ответный сигнал от назначенного пассивного устройства. Канал позволяет адресоваться к 32К 16 разрядных слов или к 64К байт.

Процессор выполняет все необходимые операции по приему команд, их исполнению, по обработке внешних и внутренних прерываний программы, а также по управлению каналом. Формат параллельной обработки данных 16-разрядное слово или байт. ПРЦ выполнен на основе БИС 1801ВМ1 и подключается к каналу через корректор сигналов управления канала.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначено для оперативного хранения данных и программ. Емкость (ОЗУ) 56 Кбайт (28 Кслов), выполнено на основе микросхем К565РУЗ. ОЗУ динамического типа и требует периодической регенерации.

Постоянное запиминающее устройство предназначено для хранения следующих программ:

программа режима начального пуска микроЭВМ;

программа пультового режима работы;

программа начального загрузчика с накопителя на гибких магнитных дисках;

ПЗУ выполнено на основе интегральной схемы 1801РЕ1-000;

ППЗУ предназначено для хранения программ пользователя, позволяет осуществлять многократное программирование.

Устройство последовательного обмена (УПО) предназначен для связи микроЭВМ с внешними устройствами по асинхронному последовательному каналу ввода. УПО осуществляет обмен информацией с каналом микроЭВМ с помощью четырех регистров, может производить прерывание программы с выдачей адреса вектора прерывания, как от приемника, так и от передатчика, обеспечивает обмен с внешними устройствами. Связь с внешними устройствами (в данном случае - дисплеем) УПО осуществляет через узел оптронной развязки.

ИНТЕРФЕЙС ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ОБМЕНА И

Для связи микроЭВМ с блоком управления робота в СУ используется два устройства параллельного обмена И2. Для устройства 1 формат входного регистра (адрес регистра 167774) и формат выходного регистра (адрес регистра 167772) представлены в табл. 4.2. Для устройства 2 формат входного регистра (адрес регистра 167764) и формат выходного регистра (адрес регистра 167762) представлены в табл. 4.3. Устройства И служат для осуществления связи между шиной ЭВМ и периферийными устройствами (робот, станок).

БЛОК УПРАВЛЕНИЯ РОБОТОМ

Блок управления роботом состоит из:

блока трансформаторов;

ячейки стабилизации;

ячеек инвертирования;

ключей релейных;

ячеек усилителей;

Блок трансформаторов служит для подачи сетевого напряжения на привод робота.

Ячейки стабилизации предназначены для подачи стабилизированного напряжения 5 В постоянного тока на схему управления роботом.