Конспект лекций по КМР

ловки 5, запорной иглы 6, воздушного клапана 7, спускового курка 8, бачка 9 со штуцером 10 и регулировочного винта 11.

При нажатии на курок 8 вначале перемещается только воздушный клапан 7, а запорная игла 6 остается в исходном положении за счет зазора в 3...5

мм между торцами спускового курка 8 и запорной иглы 6. Воздух из воздушного канала 3 по дополнительному каналу 4 и штуцеру 10 подается в бачок 9 с распыляемым материалом, что приводит к его интенсивному перемешиванию. Винт 11 служит для регулирования подачи сжатого воздуха, поступающего в бачок 9. После перемешивания при дальнейшем нажатии спускового курка 8 перемещается запорная игла 6, открывая отверстие сопла для

Рис. 14.64 осуществления напыления. Подача воздуха в бачок 9 через

канал 4 происходит и в процессе распыления.

При безвоздушном распылении распыление жидкого материала в сопле и его выбрасывание происходит без сжатого воздуха, только за счет большого давления, под которым подают материал (дав-

ление – 14...25 МПа).

На рис. 14.65 представлен пистолет-распылитель для нанесения лакокрасочных материалов и клеевых составов на различные поверхности. Он содержит корпус 1 с рукояткой 2 и каналом 3 подачи материала к выпускному соплу 4, укрепленному на одном конце толкателя 5, выполненного в виде полого стержня и установленного в канале 3 подачи материала с возможностью продольного перемещения. Другой конец толкателя взаимодействует с шариком 6, контактирующим с седлом 7, укрепленном на входном конце канала 3 подачи материала. На конце толкателя, выступающем за пределы корпуса, смонтированы втулки 8, гайка 9 с пружиной 10, мостик 11, вилка 12, нажимной рычаг 13. В боковой стенке толкателя 5 выполнены отверстия 14, сообщающие его полость с каналом 3 подачи материала.

457

модульные (сигнал, снимаемый с головки, пропорционален модулю смещения наконечника относительно фиксированной нулевой точки);

компонентные (выходные сигналы головки пропорциональны компонентам перемещения наконечника относительно фиксированной нулевой точки в системе координат головки).

Кроме того, по виду взаимодействия с измеряемой поверхностью головки подразделяют на контактные (механические, электроконтактные) и бесконтактные (оптические, пневматические и т.д.).

Помимо этого, по количеству измеряемых координат измерительные го-

Рис. 14.66 ловки делят на двух- и трехкоординатные.

Нулевые головки. На рис. 14.66 изображена схема электроконтактной трехкоординатной нулевой головки фирмы Renishaw (Англия). Головка состоит из трех симметрично расположенных опор- но-контактных групп, каждая из которых включает в себя два шара 1 и цилиндр 2, закрепленные соответственно на корпусе и на измерительном рычаге 3.

При малом смещении наконечника размыкается хотя бы одна из шести точек контакта, включенных последовательно в общую электрическую цепь, и выдается командный сигнал. Кинематика головки и, в частности, пружина 4 обеспечивает стабильный возврат измерительного рычага с наконечником в нулевое положение при отводе головки от изделия.

Конструктивная схема электроконтактной трехкоординатной головки БВ-6160 приведена на рисунке 14.67. Измерительный рычаг 2 несет на одном конце измерительный наконечник 1, а на другом – грибок 8. Базирование грибка в корпусе 3 осуществляют с помощью трех опорно-контактных групп, каждая из которых состоит из пары шар 4 – призма 9. Каждая призма выполнена из двух электрически изолированных частей. Пары закреплены на

459

нижней плоскости грибка, а призмы размещены на фланце корпуса. Грибок прижимается к фланцу пружинами 6 и 7. При центральном (нулевом) положении измерительного рычага шары замыкают все части призмы в одну электрическую цепь. При смещении измерительного рычага из нулевого положения нарушается контакт какого-либо шара с призмами цепь разрывается, подается команда в измерительный робот на считывание текущих координат, зажигается лампочка 5 и звучит акустический сигнал. По возвращении наконечника в нулевое положение головка готова к следующему измерению.

Нулевые головки, как правило, очень просты по своей конструкции и легко встраиваются в измерительные роботы. Однако они позволяют измерять поверхность лишь в отдельных ее точках.

Головки отклонения. Головки отклонения применяют для измерений с непрерывным обходом контура.

460

В модульных головках отклонения имеется механизм модульного преобразования, обеспечивающий преобразование любого перемещения наконечника в пространстве (плоскости) в перемещение по какой-либо одной оси. Измерение модульной головкой всегда выполняют по нормали к фактическому профилю.

Рассмотрим конструктивную схему модульной грибковой головки отклонения БВ-2023 (рис. 14.68). Она состоит из наконечника 1, плоской мембраны 2, грибка 3, индуктивного преобразователя 4 и корпуса 5. Центрирование грибка 3 в корпусе 5 осуществляют с помощью плоской мембраны 2, соотношение размеров которой и форма выполненных в ней прорезей обеспечивают постоянное измерительное усилие в плоскости радиальных перемещений наконечника 1.

При измерении наконечник 1 отклоняется от своего нейтрального положения, вызывая поворот грибка 3, отклонение центра которого от нейтрального положения фиксирует индуктивный преобразователь 4.

Компонентные головки по сравнению с модульными являются наиболее точными. Встроенные в головку компонентные датчики дают информацию о компонентах вектора отклонения наконечника от нулевого положения, по которым можно определить модуль и ориентацию вектора отклонения. В компонентной головке узел создания измерительного усилия и ориентации наконечника и измерительный узел конструктивно выполнены раздельно в отличие от модульной головки, где эти узлы объединены в механизме модульного преобразования. В результате узел создания измерительного усилия не оказывает влияния на точность работы измерительного узла.

Компонентные головки, по сравнению с модульными, более сложные в конструктивном исполнении.

Рассмотрим конструктивную схему трехкомпонентной самоустанавливающейся компонентной головки (рис. 14.69). Измерительный рычаг 2 несет на одном конце наконечник 1, на другом – скрепленные с державкой 7 сердечники 5,8,10 трех ортогонально расположенных индуктивных преобразователей 6,9,11. Измерительный рычаг 2 установлен в корпусе 4 на пружинной подвеске 3, выполненной в виде двух параллельно расположенных кольцевых мембран с фигурными прорезями.

Подвеска равножесткая и выполняет функции узла создания измерительного усилия. Жесткость мембран и расстояние между ними выбраны таким образом, что измерительный наконечник устанавливается по нормали к измеряемой поверхности, а с выхода

461

головки снимаются сигналы, пропорциональные компонентам вектора отклонения по нормали:

Рабочий диапазон головки составляет:

Погрешность головки не превышает 0,5 мкм. Однако точностные характеристики головки существенно зависят от длины измерительного рычага и вида применяемого наконечника. Для каждого вида наконечников необходима юстировка мембранной подвески головки.

Наиболее точными, но и наиболее сложными являются управляемые компонентные головки, в которых измерительное усилие может меняться как по значению, так и по направлению по командам от системы управления робота [26]. Измерительный наконечник в таких головках обычно подвешивают к корпусу с помощью последовательно установленных однокоординатных направляющих систем.

Взаимосвязь звеньев и систем измерительного робота с головкой отклонения при работе по методу противопоставления осуществляется по схеме, в соответствии с которой сравнение измеренного и номинального размеров вы-

полняется на ЭВМ. Управление движением измерительной головкой относительно детали осуществляет система управления робота. Погрешность измеряемого размера определяют по формуле:

нальная координата рабочего органа робота; x – показания измерительной головки отклонения.

462

Вбесконтактных измерительных головках могут быть использованы различные принципы измерения: акустический, оптический, электромагнитный и др. Наибольшее применение в измерительных роботах нашли оптические и оптикоэлектронные измерительные головки. Диапазон измерения таких головок может достигать нескольких миллиметров, а погрешность измерения не превышает нескольких микрометров.

Воптических измерительных головках применяют обычные источники света или лазеры, волоконную оптику. Принцип работы такой измерительной головки основан на отражении от поверхности объекта сфокусированного пучка света.

На рис. 14.70 изображена схема оптикоэлектронной измерительной головки с двумя источниками излучения И1 и И2, посылающими пучки света, которые сходятся в точке А при номинальном расстоянии от головки до поверхности. При смещении поверхности на расстояние х пучки света попадают в точки В и С по-

верхности, расстояние между которыми равно S. При отражении от поверхности свет рассеивается. В направлении приемника П от световых пятен действуют потоки Ô1x и Ô2x . В приемнике излуче-

ния имеется система линз и оптическое сканирующее устройство, которое обеспечивает обзор поверхности и вырабатывает два импульса, когда световые потоки Ô1x и Ô2x оказываются в его поле

зрения.

Рис. 14.70

463

Временной интервал между импульсами пропорционален рас-

Диапазон измерения такой головки равен 5 мм и погрешность

7,5 мкм [26].

На рис. 14.71 показан общий вид оптической головки отражения, содержащей два источника излучения 1 и 2 и один приемник излучения 3, которой фирма ASEA оснащает выпускаемые ею роботы.

Рис. 14.71

464

Глава 15 ИНФОРМАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА

15.1. Датчики информации

Датчик, первичный преобразователь – элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину (давление, температуру, частоту, перемещение, скорость, напряжение, электрический ток и т.п.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации, а также для воздействия им на управляемые процессы.

В состав датчика входят воспринимающий (чувствительный) орган и один или несколько промежуточных преобразователей. Часто датчик состоит только из одного воспринимающего органа (например, термопара, тензодатчик).

Выходные сигналы датчиков различают по роду энергии – электрические, механические, пневматические (реже гидравлические), и по характеру модуляции потока энергии – амплитудные, время – импульсные, частотные, фазовые, дискретные (кодовые). Наиболее распространены датчики, действие которых основано на изменении электрического сопротивления, ёмкости, индуктивности или взаимной индуктивности электрической цепи (реостатный датчик, емкостной датчик, индуктивный датчик), а также на возникновении ЭДС при воздействии контролируемых механических, акустических, тепловых, электрических, магнитных, оптических или радиационных величин (тензодатчик, датчик перемещения, пьезоэлектрический датчик, датчик давления, фотоэлемент).

В соответствии с классификацией, принятой в Государственной системе приборов и средств автоматизации (ГСП), датчик относят к техническим средствам сбора и первичной обработки контрольно – измерительной информации.

Датчики являются одним из основных элементов в устройствах дистанционных измерений, телеизмерений и телесигнализации, регистрирования и управления, робототехники и мехатроники, а также в различных приборах и устройствах для измерений в физике, биологии и медицине для контроля жизнедеятельности человека, животных или растений. В связи с автоматизацией производства важнейшее значение приобрели датчики для измерения и регистрации плотности и концентрации растворов, состава и свойств веществ, динамической вязкости и текучести различных сред, влажности, прозрачности, интенсивности окраски, толщины

464