Введение.

В настоящее время развитие технологии и технологического оборудования достигли уровня, при котором автоматизация производственных процессов становится необходимостью, которая играет решающую роль в вопросах производительности, качества и экономичности продукции.

Применение робототехники позволяет создать гибкие быстро перенастраиваемые робототехнические комплексы (РТК) и гибкие производственные модули (ГПМ), на базе которых создаются ГПС, ГПК, ГАУ и вплоть до безлюдных производств. Оснащение подобными средствами автоматизации позволит значительно сократить время изготовления продукции.

На данный момент складывается тенденция к использованию ПР не только во вспомогательных, но и технологических операциях. Современные робототехнические средства обладают достаточно высокой скоростью и точностью позиционирования, чтобы заменить человека на операциях сварки, покраски сборки, гальвано обработки и прочих операциях вредных для здоровья, опасных для жизни, монотонных и изматывающих операциях.

Современные системы управления ПР на основе микропроцессоров обеспечивают достаточно сложные законы управления, в том числе сформированные адаптивными системами. Таким образом, современные запросы производства претендуют на автоматизацию не только самих производственных процессов, но и интеллектуальной деятельности связанной непосредственно с технологией, ее соблюдением, разработкой, отладкой, адаптацией, к изменяющимся внешним и внутренним факторам и параметрам.

В данной курсовой работе требуется описать процесс смены инструмента на токарном станке с ЧПУ. Рассмотреть обратную задачу динамики при смене инструмента, определить компоновку участка, графически показать сеть Петри.

Задание на курсовую работу по дисциплине "Автоматизация производственных процессов"

Студент гр.АТП_ ______________

Консультант доц. Загидуллин Р.Р.

Дата представления работы на защиту ______________

Произвести анализ и алгоритмизировать работу заданной системы и одного из объектов управления данной системы.

Система: автоматической смены инструмента.

Наименование объекта управления (ОУ): ПР М10П.62.01 предназначенный для смены инструмента на металлорежущих станках с ЧПУ.

Задание.Исследование динамики (обратная задача) механизма смены инструмента на токарном станке (ГПМ). Циклограмма процесса смены инструмента компоновка, сеть Петри.

Содержание работы:

1. Разработать технологическую схему ОУ и выполнить следующую ра­боту:

• описать структуру системы (РТК, ГПМ, участок);

• описать технологический процесс системы;

• описать назначение системы и ОУ в данной системе;

- выявить состав технологических параметров;

- для дискретной части ОУ определить состав узлов, а так же их входные и выходные сигналы;

- описать характеристики приводов и датчиков узлов;

- описать дискретный циклический процесс, который реализует ОУ под воздействием управляющего устройства;

- выделить и характеризовать часть ОУ, в которой протекают непре­рывные процессы и возможно использование соответствующего управляющего устройства.

2. Произвести анализ и разработать модель ОУ в виде блок-схемы алгоритма работы, циклограммы и сети Петри.

3. Разработать математическую модель поведения системы или ОУ.

4. Реализовать разработанную модель на ПЭВМ и удостовериться в правильности разработанной модели.

5. Произвести моделирование на ПЭВМ процесса, протекающего в системе или ОУ (по усмотрению консультанта).

6. Результаты работы оформить в виде пояснительной записки в со­ответствии со стандартом УГАТУ (СТП УфАИ-002088 Чертежи и текстовые документы. Правила оформления). К записке приложить:

• компоновку РТК, ГПМ или участка;

• кинематическую схему ОУ;

- распечатки программ моделирования на ПЭВМ и результаты модели­рования (блок-схемы, графики, циклограммы и т.п.).

Консультант ___________________

Дата выдачи ___________________

1. Анализ технологического объекта как объекта управления.

ПР М10П.62.01 предназначен для операций автоматической смены инструмента на станках с ЧПУ. ПР имеет шесть степеней подвижности. Каждая степень подвижности имеет отдельный электромеханический привод от двигателя постоянного тока. Все двигатели установлены на станке.

Кинематическая схема ПР представлена на рисунке.

В объекте можно выделить непрерывные процессы, к которым относятся все вращательные движения кинематических пар. К дискретным процессам относится движение выдвижения (втягивания) руки.

Робот обладает следующими техническими характеристиками:

• Число степеней подвижности –6;

• Система координат – угловая;

• Система ЧПУ – контурная;

• Максимальный горизонтальный ход ПР – 2000 мм;

• Номинальная грузоподъемность (включая захватное устройство) – 10кг;

• Погрешность позиционирования - +-0.5мм;

• Вид привода – электромеханический;

• Масса робота – 110кг;

• Число одновременно управляемых координат – 1. Движение робота характеризуется обобщенной координатой: .

• Угол поворота 60 град

2. Обоснование необходимости автоматизации ОУ.

ПР используем для автоматизации токарного станка с системой ЧПУ. Данный станок предназначен для обработки тел вращения. Система ЧПУ обеспечивает обработку пазов, плоскостей, профилированных кулачков в двухстепенной системе координат.

Автоматизация этого станка обеспечит автоматическую подачу инструмента в револьверную головку станка от пристаночного механизма. Установка промышленного робота для обслуживания операций смены инструмента обеспечит следующие преимущества:

• Сокращение времени смены инструмента, что сокращает время простоя станка, а следовательно повышает производительность обрабатывающего центра;

• Более точную установку оправки инструмента в автоматизированный шпиндель станка, что снижает вероятность недостаточного зажатия инструмента в патроне, а следовательно, снижает вероятность травматизма людей в цехе;

• Более высокое и стабильное качество управление производственным процессом;

• Возможность стабильной круглосуточной работы комплекса оборудования без перерывов, без утомляемости свойственной всем людям, без временных задержек обусловленных временем реагирования оператора;

• Использование магазина инструментов, что исключает возможность установки неправильного номера инструмента;

• Использование конвейера или накопительных устройств для деталей и заготовок, что позволяет соединять отдельные РТК в более крупные подразделения и производить комплексную автоматизацию;

• Сокращение штата производящего операции загрузки, разгрузки, установки инструмента, что позволяет исключить их травматизм;

• Возможность работы в тяжелых и опасных для человека средах.

Экономические преимущества, достигаемые при использовании автоматических систем в производстве, являются следствием технических преимуществ. К ним можно отнести:

• Возможность значительного повышения производительности труда;

• Более экономичное использование ресурсов (труда, материалов, энергии).

• Более высокое и стабильное качество продукции;

• Сокращение периода времени от начала проектирования до получения изделия;

• Возможность расширения производства без увеличения трудовых ресурсов.

Повышение производительности труда при автоматизации производства может быть достигнуто следующим образом:

• Благодаря более полному использованию календарного времени при круглосуточной автоматической работе оборудования;

• Вследствие повышения скорости протекания процессов, которая не ограничивается возможностями человека;

• Вследствие высвобождения обслуживающего персонала.

3. Объект управления как «черный ящик»

Представив процесс смены инструмента в виде «черного ящика» и решая обратную задачу динамики, получим зависимость усилий на приводах от заданного перемещения в пространстве.

Обозначим его входные и выходные сигналы.

Входными сигналами являются пространственная координата захвата y(выдвижение руки манипулятора);-угол поворота робота.

Выходными сигналами для ОУ являются:

М1 – момент на главном приводе при наклоне;

М2 – момент на главном приводе при горизонтальном перемещении;

Q1,Q2 – усилия на приводах при выдвижении (втягивании) руки манипулятора

ОУ

 М1

M2

w

Q₁

y

Q₂

Входные координаты являются управляющими воздействиями, а выходные координаты являются управляемыми величинами.