Автоматизация 9 (Лекции от Сидорова С.Г.)
Описание файла
Файл "Автоматизация 9" внутри архива находится в папке "Лекции Сидорова-Автоматизация". Документ из архива "Лекции от Сидорова С.Г.", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "автоматизация производственных процессов" из 8 семестр, которые можно найти в файловом архиве МПУ. Не смотря на прямую связь этого архива с МПУ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "автоматизация производственных процессов" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Автоматизация 9"
Текст из документа "Автоматизация 9"
9.АГРЕГАТНО – МОДУЛЬНЫЕ АТС.
9.1. Общие сведения
В последнее время при разработке новой техники получил широкое распространение модульный принцип. Он заключается в построении механических, аппаратных и программных частей из более мелких унифицированных частей – модулей, которые позволяют реализовывать различные компановки из некоторого их набора. Система таких модулей обычно строится по иерархическому принципу.
В машиностроении различают модули технологические и конструкционные.
Технологические – технологическая структурная единица компановки или наименьший состав блоков компановки АС , необходимых для выполнения опреаций формообразования. Конструктивный модуль является единицей унификации оборудования . Это функционально и конструктивно независимая еденица, которую можно использовать индивидуально и в различных комбинациях с другими модулями.
Термин « технологический модуль» понимается как структурный элемент АТС, который может включать станок, загрузочно-разгрузочное устройство, контрольно-измерительные приборы и т.д.
Унификация – это наиболее эффективный метод стандартизации , заключающийся в рациональном сокращении числа обьектов одинакового функционального назначения с целью повысить производительность инженерно- конструкторского труда , экономическую эффективность и обеспечить взаимозаменяемость.
С применением агрегатно-модульного принципа создаются следующие возможности:
- сокращение цикла разработка-изготовление-внедрение оборудования, т.к. при его создании используются готовые унифицированные модули;
- расширение области применения оборудования;
- снижение стоимости разработки –изготовлении- внедрении оборудования, скомпанованного из серийно выпускаемых модулей. Частным случаем модуля является агрегат. Он представляет собой унифицированную сборочную единицу определенного функционального назначения, Примером агрегатного построения являются агрегатные станки. Схема такого станка с фрезерной г
5 10
8
9
7
6
оловкой и многошпиндельной коробкой представлена на рис. 9.1.
3 1 4 2
Рис.9.1. Агрегатный станокг
Унификация агрегатов осуществляется на основе следующих основных принципов:
-
Однообразие конструкций , создание развернутой по двум направлениям системы модулей. По вертикали – уровень сложности, по горизонтали – количество типоразмеров данного уровня.
-
Обеспечение максимально возможной конструктивной независимости модулей от вида используемой энергии ( электро- пневмо –гидропривод) и от способа управления (цикловой, позиционный, контурный).
-
Модуль должен быть максимально функционально и конструктивно законченным механизмом.
-
Наличие системы базовых модулей и ограниченного числа их типоразмеров.
Типовой состав модульной функциональной системы в общем виде представлен в таблице:
Наименование
9.2. Описание модели модульной АТС.
Несмотря на большое многообразие технологических систем, отличающихся фыполняемыми функциями, компановками, их обьединяет одно общее свойство: любой технологический модуль можно рассматривать как систему, состоящую из множества упорядоченных и метрически связанных конструктивных элементов, находящихся в определенных функциональных взаимодействиях. В общем виде любая АТС может быть представлена в виде:
С=<E,X> , (9/1)
где : 
- множество конструктивных элементов системы; 
- множество бинарных функциональных отношений на множестве Е.
Для синтеза, анализа технологических и структурных возможностей модулей, их характеристик и возможных связей между ними используют положения теории графов и теории множеств.
Пусть все имеющиеся модули образуют некоторое множество U, которое можно разбить на ряд подмножеств с элементами, обьединенными по конструктивным или функциональным признакам, А={а1,а2,…,аk} , Б={б1,б2,…,бm} ,…, Г={г1,г2,…,гn}.
Подмножества А,Б,…,Г принадлемат множеству U(A
U, Б
, а элементы подмножеств (а1,а2,…,аk;б1,б2,…,бm;г1,г2,…,гn) обозначают модули. Наименования и характеристики модулей удобно записывать в виде матриц. Каждая строка матрицы М – это определенное подмножество множества U , а столбцы – порядковые номера элементов в подмножестве, т.е. каждый элемент множества U имеет свое место М(i,j) в матрице М .
| а1 | а2 | … | ак |
| б1 | б2 | … | бm |
| … | … | … | … |
| г1 | г2 | … | гn |
М=
| Станок 1 | Станок 2 | … | Станок k |
| ПР 1 | ПР 2 | … | ПР m |
| . . . | . . . | . . . | . . . |
| ТС 1 | ТС 2 | … | ТС n |
М1=
| 150 | 200 | … | 300 |
| 3 | 4 | … | 7 |
| … | … | … | … |
| 10 | 20 | … | 40 |
М2=
М – матрица номенклатуры модулей
М1 – кодовые названия модулей (ТС-тактовый стол)
М2 – характеристики модулей (высота центров, число стпеней подвижностей, обьем деталей ,… .).
Или:
М3=
| а1 | а2 | … | ak |
|
| … | бm | … |
|
| … |
|
|
|
| … |
|
| … |
| … |
| … |
| ||
| . . . | . . . | … | . . . | . . . | … | . . . | … | … | … | . . . | ||
|
|
| … |
|
| … |
| … |
| … |
|
Такой способ записи наиболее удобен, если в дальнейшем для анализа АТС использовать теорию графов.
Элементы двух множеств могут вступать между собой в бинарные отношения, которые устанавливают соответствие элементов одного множества элементам другого. Если два модуля могут быть механически собраны, образуя при этом новый узел, то это можно записать как произведение аixбj , где : ai и бj – элементы подмножеств А и Б , а х –бинарное отношение, устанавливающее соответствие ( в данном случае – возможность сборки). Элемент ai – первая координата, бj – вторая координата упорядоченной пары. С
помощью графа указанные отношения оформляются в виде :
Рис.9.2. Граф отношений.
В матричной форме граф отношений А к Б :
Если имеет место соотношение аixбj и бjxai , то вершины связываются двумя противоположными дугами.
При сборке двух модулей получается качественно новая конструктивная единица.
Соединение двух модулей может быть подвижным или неподвижным. В первом случае образуется кинематическая пара (вращательная или поступательная).
Для того , чтобы обеспечить необходимые перемещения рабочих органов МС или элементов конструкции руки ПР, при подборе модулей необходимо знать не только степени подвижности самих узлов, но и какие дополнительные координатные перемещения дает их сборка.
Упрощенный пример: основание и модуль горизонтального перемещения руки ПР в отдельности имеют степень подвижности равную 0.
При их сборке получаем качественно новый узел со степенью подвижности 1 , т.е. имеет место перемещение руки ПР вдоль одной из осей координат. Приписывая дугам графа некоторые качественные признаки, называемые весами (например- оси координатных перемещений), получим взвешенный граф. Тогда матрицу отношений М4 можно переписать таким образом, что если есть соединение аi и бj без образования кинематической связи, то М5(i,j)=1. Если образуется подвижное соединение модулей, то вместо единицы ставится обозначение осей координат , по которым осуществляется перемещение:
Если имеет место не два комплекта модулей а три и более, т.е. множество U состоит из подмножеств А,Б , Г ( и более ),то граф Х3 определяет с помощью произведения матриц Х2 и Х1 матрицу композиции по правилу умножения прямоугольных матриц. Комплект модулей можно интерпретировать как граф, в котором модули представлены вершинами, а возможность по парной сборки – дугами.
Если некоторый модуль – Ui может быть соединен непосредственно или через какие-то другие модули с модулем Uj , то говорят, что вершина Uj достижима из вершины Ui, т.е. возможна компановка с начальным модулем Ui и конечным Uj , обеспечивающая необходимые свойства (перемещения для ПР).
Анализ возможных компановок может быть реализован с помощью матрицы достижимости R.
Элементы теории графов и множеств могут быть с успехом использованы при анализе состава, структуры комплекта модулей и их выходных характеристик.
