9.1.3. Следящий привод.

Принцип действия следящего привода поясним на примере гидрокопировального устройства фрезерного станка, рис. 9.2. Фреза 4 соединена с корпусом гидроцилиндра, а щуп 2 - со штоком гидрозолотника. Гидроцилиндр называется исполнительной частью, а гидрозолотник управляющей (иногда - задающей). Обе части вместе с насосом 5 установлены на общем столе б, который вместе с ползуном 1 может перемещаться в направлении задающей подачи S₃. При этом пере­мещении щуп 2 получает следящую подачу, зависящую от профиля копира 3, а фреза 4 вместе со столом б повторяет движение щупа, "следит" за его движением ( отсюда название - с ледящий привод).

Процесс слежения можно представить себе следующим образом: если щуп и фреза занимают одинаковые положения по отношению к копиру и заготовке, то шток занимает среднее положение, перекрывая оба трубопровода, ведущие к гидроцилиндру. При движении штока золотника из среднего положения вверх жидкость под давле­нием поступает в верхнюю полость гидроцилиндра и его корпус вместе со столом б и фрезой 4 также перемещается вверх так как поршень гидроцилиндра жестко соединен с ползуном 1. Движение корпуса гидроцилиндра относительно поршня и, следовательно, дви­жение стола б относительно штока золотника продолжаются до тех пор, пока шток золотника не займет опять среднее положение. Если по инерции среднее положение будет пройдено, то жидкость под давлением поступит в нижнюю полость гидроцилиндра и нач­нется обратное движение к среднему положению.

Из приведенного описания процесса слежения видно, что движение инструмента 4 всегда отстает от движения щупа 2 и, кроме того, возможно возникновение колебаний при переходе через среднее положение. Эти погрешности движения инструмента могут быть сведены к минимуму путем надлежащего выбора параметров гидроцилиндра и золотника на основании общих методов динами­ческого синтеза механизмов.

По сравнению со способом непосредственного копирования применение следящего привода имеет то достоинство, что на копир передается лишь небольшое давление пружины золотника, а усилие резания, иногда очень значительное, передается через гидроцилиндр непосредственно на стойку.

Кроме управления от копиров и следящего привода применяются также:

• числовое программное управление;

• самонастраивающиеся системы управления;

• системы управления по времени (пути);

• системы управления с записью и автоматическим воспроизведением программы.

В машинах-автоматах с числовым программным управлением информация о величине требуемых перемещений исполнительных органов сообщается системе управления в виде чисел, называемых информационными числами. Если величина требуемого перемещения равна S, то информационное число (число шагов) должно быть ближайшим целым числом к отношению z =S / S где S-величина единичного перемещения (шага), выбира­емая в зависимости от требуемой точности перемещений. Обеспе­чивает шаговым двигателем.

Для фиксации программы, выраженной в числах, используют­ся различные программоносители: магнитные ленты, киноленты, перфокарты, перфоленты, панели управления с переключателями. На перфолентах фиксируются числа в десятичном или двоичном коде путем прокалывания отверстия в определенных местах. Для считывания числа с перфоленты применяются как контактные, так и бесконтактные способы.

При контактных способах щупы или щетки западают в отвер­стия и замыкают соответствующие контакты. При бесконтактных способах используются фотосопротивления или пневматические датчики.

С целью повышения производительности машины-автоматы и для достижения большей точности выполнения заданных усло­вий в последнее время стали создавать системы управления, в которых программа, путем введения блока сравнения, кор­ректируется с учетом результатов выполнения технологичес­кого процесса. Эти системы получили название самонастраивающихся.

Система управления машины-автомата, обеспечивающая тре­буемую согласованность перемещений исполнительных органов в зависимости от времени, называется системой управления по времени.

Программа для системы управления по времени задается в виде циклограмм. Циклограммой машины-автомата называется схема согласованности перемещений исполнительных органов в зависимости от времени. Управление по времени наиболее просто достигается кулачковыми механизмами с одним общим валом для всех кулачков, который называется кулачковым распределитель­ным валом. При управлении с помощью кулачкового распределительного вала исполнительные органы приводятся в движение не посредственно от кулачков, т.е. система управления совмещена с механизмами передачи движения к исполнительным органам. Если надо уменьшить нагрузки на кулачки, то каждый исполни­тельный орган получает индивидуальный электро или гидропри­вод, а система управления выделяется в отдельное устройство, называемое кулачковым командоаппаратом. При управлении по времени кулачковый командоаппарат состоит из равномерно вра­щающегося вала с регулируемыми кулачками, которые через определенные промежутки времени нажимают на переключатели, вызываю­щие включение того или иного привода.

Системы управления с записью и автоматическим воспроизве­дением программы включают равномерно движущийся программоно­ситель в виде магнитной ленты. Это позволяет записывать программу обработки изделия при ручном управлении и затем многократно воспроизводить её в автоматическом режиме. Принцип записи и воспроизведения аналогичен принципу, применяе­мому в магнитофонах.

Лекция 34

План лекции:

9.2. Виды манипуляторов и промышленных роботов.

9.3. Рабочий объем манипулятора и классификация движений.

9.4. Влияние расположения кинематических пар манипулятора.

на его маневренность.

9.5. Структурный синтез манипуляторов.

9.6. Зоны обслуживания. Угол и коэффициент сервиса.

9.2. Виды манипуляторов и промышленных роботов.

Манипулятором называется техническое устройство, предназ­наченное для воспроизведения рабочих функций руки человека.

Н а рис. 9.3. Показана схема копирующего манипулятора,состоя­щего из управляющего (У) и исполнительного (И) механиз­мов. Оба механизма совершен­но идентичны, причем вследствие механической, электри­ческой, магнитной или какой-либо другой связи движение звеньев исполнительного повторяют (копируют) движе­ния

Рис 9.3

звеньев управляющего механизма.

Как видно из схемы, механизм манипулятора образован из пространственной незамк­нутой кинематической цепи. Звенья этой цепи по аналогии с рукой человека имеют сле­дующие названия:

О - корпус; I - плечо, 2 - предплечье; 3 - кисть или захват; 4 - палец.

Кинематическая пара, образованная плечом и корпусом, или кинематическое соединение, заменяющее эту пару, называется плечевым суставом; кинематическая пара, образованная плечом и предплечье - локтевым суставом; кинематическая пара, образованная кистью и предплечьем - кистевым суставом.

Звено 4 (палец) при рассмотрении структуры, кинематики и динамики манипулятора объединятся со звеном 3. Поэтому считаем, что кинематическая цепь манипулятора состоит из стойкости (корпуса) и трех подвижных звеньев. Плечевой и кистевой сус­тавы выполнены как сферические пары, а локтевой сустав - как касательная пара.

Следовательно, рассматриваемый манипулятор имеет семь степеней свободы, так как число степеней свободы незамкнутой кинематической цепи равно сумме подвижностей кинематических пар. Захват может в этом манипуляторе занять любое положение в пространстве в пределах, определяемых конструктивными разме­рами звеньев. В дальнейшем появились манипуляторы с большим числом звеньев и кинематических пар и внешнее сходство с рукой человека стало утрачиваться, но во всех вариантах сохранилось назначение манипулятора - воспроизводить пространственные дви­жения, подобные движениям рук человека. Копирующие манипулято­ры применяются теперь во многих областях механики для выполне­ния операций в условиях, исключающих возможность присутствия человека возле обрабатываемого или перемещаемого изделия (ра­диоактивность, вакуум, высокая температура, повышенное давле­ние, вредное химическое производство и т.д.). В зависимости от вида системы управления различают манипуляторы с авто­матическим управлением и манипуляторы с ручным управлением.