Часть1 (Рябов В.Т. - Комплексная разработка механических, электронных и программных компонентов ТО), страница 3

Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru8Также и процессная модель должна преследовать ряд целей, как по расчету иуточнению принципиальных и конструктивных решений, так и по постановке ТЗ и ТП напрограммное обеспечение. Процессная модель на стадии рабочего проекта должна завершаться отлаженным кодом программного обеспечения технологической машины.Уметь описывать взаимодействия элементов технологической машины различнымиспособами - требование к современному разработчику.Знания и умения, необходимые ведущему разработчику технологическогооборудования. Исходя из изложенного выше, альтернатив комплексной проработке механических, электронных и программных компонентов технологического оборудования нет.Здесь крайне возрастает роль ведущего разработчика.В настоящее время сформировалась новая профессия – интегратор, в задачи которого входит объединение механических и энергетических компонентов машины в единое целое для повышения удобства эксплуатации, качества и производительности различных систем, в том числе и технологических.

Чаще всего роль интегратора исполняет инженер – системотехник, берущий за основу существующую систему и «приспосабливающий» к ней управляющую ЭВМ и другие микропроцессорные средства.Опыт показывает, что наиболее успешными разработки оборудования бывают втом случае, если ведущий разработчик разбирается в современных средствах микропроцессорного управления настолько, что может на начальных этапах проектирования распределить функции между различными компонентами машины и четко поставить техническое задание и техническое предложение на реализацию программной и аппаратнойчасти САУ. Дать эти знания, развить необходимые навыки и призван настоящий курс.Курс состоит из двух частей. Цель первой части – дать начальный запас знаний иумений для изучения и освоения обслуживания современных систем управления оборудованием электронной техники.

Здесь основными являются задачи анализа существующихсистем управления, изучается структура и состав САУ, возможности элементной базы дляреализации тех или иных функций, состав программного обеспечения и элементы программирования микроконтроллеров.Вторая часть посвящена методологии комплексной разработки механических,электронных и программных компонентов САУ и предполагает освоение первой части.Параллельно с изучением этой части выполняется курсовой проект, основные требования,методы организации и примеры типовых проектов приведены в приложении ко второйчасти курса.Ссылки на дополнительную литературу приведены в соответствующих разделах.Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им.

Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru9Гл. 1. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА И СТРУКТУРА САУ1.1. Вариантность элементной базы САУ и возможности реализацииразличных функцийВыбранная элементная база определяет возможности САУ при реализации ее основнойи дополнительных функций. Рассмотрим и проанализируем варианты построения САУ напримере САУ робота для перегрузкиНа регенерациюцветных кинескопов.

Анализ различныхвариантов будем вести в историческомНа п/а заварки ЭОС аспекте, по мере возникновения различных средств для реализации системСклейкаоболочкиуправления. Конечно, многие рассмати экранариваемые нами САУ в новых разработ6ках применять не следует, но нам важныпобудительные причины, приведшие кНа п/а заварки ЭОС возникновению рассматриваемых вари5антов, их возможности по реализацииразличных функций, способы описанияработы систем на той или иной элементной базе, тенденции развития сис12тем управления.Проверка герметичности Схема рассматриваемого технологиче3шва склейки4ского участка представлена на рис. 1.1.В печи 1 экранно-масочный узелРис. 1.1.(ЭМУ) и оболочка кинескопа склеиваются между собой специальным клеем и роботом 2 переставляются с ленточного выход23456ного конвейера печи на непрерывно движущийся цепной конвейер.

На этом конвейерепроводится проверка качества шва склейки1кинескопа и далее кинескоп 3 поступает научастки заварки электронно-оптической системы (ЭОС) в горловину кинескопа и далее на термовакуумную обработку. Одна печь78склейки обслуживает несколько участков заварки ЭОС. Некачественно склеенные обоК2лочки, проходя мимо участков заварки,должны поступать на регенерацию узлов. Задача рассматриваемого нами робота 5 – забиx3рать годные оболочки с непрерывно движу9И2щегося конвейера и переставлять их на дискретный конвейер – накопитель 6 участка заК1варки ЭОС.Конструкция робота перегрузчикаИ1х1 x2представлена на рис. 1.2. Робот забирает годный кинескоп 1 с подвески непрерывно перемещающегося цепного конвейера 2 и переРис 1.2.гружает его на тележку 7 накопителя 8, из которого он будет доставлен к операции очисткигорловины и заварки электронно-оптической системы.

Кинескоп захватывается вакуумной10присоской 3, которая перемещается в горизонтальном направлении механизмом 4, в вертикальном - механизмом 5. Поворот руки робота осуществляется механизмом 6. При движениикинескопа вместе с конвейером его горловина нажимает на пружинный щуп конечного выключателя, который формирует сигнал Х1 о наличии кинескопа в зоне захвата робота. Еслина операции контроля клеевого шва экрана и конуса, которая осуществлена ранее, будет признано, что оболочка является браком, в горловину вставляется конус 10 из кальки - флажок.При этом, в момент прохождения кинескопа вместе с X1 подается и сигнал Х2.

Таким образом сообщенается, что в зоне загрузки - бракованный кинескоп. Сигнал ХЗ снимается с датчика наличия тележки на позиции загрузки адресного конвейера.Управляет роботом САУ 9, которая на основе информации И2 о состоянии внешнейотносительно манипулятора среды и информации И1 о состоянии его рабочих органов выдает команды К1 для управления приводами манипулятора и сигнал К2, формирующий, совместно с сигналом о наличии оболочки на тележке накопителя, команду на ее старт. Рассмотрим различные варианты выполнения САУ таким роботом.А. Система управления с механическим командоаппаратом состоит (рис.1.3.) изэлектродвигателя М, который через пару сменных шестерен передает вращение на распределительный вал, несущий кулачки 5 - 9, служащие приводом руки манипулятора. Кулачок 5через рычажную систему или шариковыйК1К2передаточный механизм перемещает манипулятор в горизонтальном направлении, кулачок 6 - в вертикальном, кулачок 7 поворачивает руку манипулятора, а кулачок 8 отх1крывает клапан вакуумной присоски.

Этих2четыре кулачка задают команды К1 (обесх3печивают привод руки манипулятора в нужной последовательности). Команда К2 нанакопитель снимается с конечного выклюMчателя, который включается и выключаетсякулачком 9.Вращение от двигателя на распредели1 23 45 6 7 8 9тельный вал с кулачками передается через одРис. 1.3нооборотную муфту 4, которая после включения передает ровно один оборот и выключается. Сигнал Х2 через инвертор 1 и сигналы XI и ХЗподаются на ячейку "И" (2), которая по сочетанию X 1i X 2i X 3 формирует команду на включениеоднооборотной муфты. Однооборотная муфта здесь применена, чтобы не включать и не выключать в каждом цикле перегрузки достаточно мощный двигатель М.Циклограмма, описывающая последовательность срабатывания отдельных механизмовманипулятора, приведена на рис.

1.4. Она является исходным материалом для разработкипрофилей каждого из кулачков.Рассмотренное нами устройство назвать роботом можно с большой натяжкой. Скорее это специальный автооператор. Основной его недостаток - трудность переналадки САУ, поскольку дляэтого нужно разработать, изготовить и установить на распределительный вал новые кулачки.Сложны в реализации и механизмы, передающие движение от профиля кулачков к рабочим органам робота. Для упрощения и унификации конструкций таких устройств, в своевремя, появились и широко использовались шариковые передаточные механизмы, представляющие из себя набор шариков и втулок, вставленных и скользящих в металлической трубке.Ее можно было изгибать для согласования с положением рабочих органов.

В некотором роде,это аналог гидравлического привода, но кинематически более точный.110Механизмы90180270360Выдвижение рукироботаПодъем рукироботаПоворотВакуумнаяприсоскаСигнал тележкеРис. 1.4. Циклограмма работы робота.Несмотря на трудности переналадки, механические кулачковые системы благодаря ихнадежности, простоте и накопленному опыту разработки и эксплуатации применяются и ещедолго будут применяться там, где частые переналадки не требуются.

Такие системы в процессеуправления не требуют большого объемаК1К2входной информации, одновременно выполUРUняют роль привода, но могут реализовать лишьжесткий синхронный цикл работы.Б. Система с пневмомеханическимх1командоаппаратом(рис.1.5). Здесь исполних2тельныемеханизмыи система управлениях3разделены. Перемещения руки осуществляется пневмоцилиндрами, воздух в которые поMдается через пневмоклапана 3, управляемыекулачками распределительного вала. Поскольку кулачки уже не являются приводом,2345 6 7 8 91нагрузка на них и на распределительный валРис.

1.5.существенно уменьшилась. Двигатель совстроенным редуктором М гораздо менее мощный и1может запускаться и останавливаться в каждом цикле перегрузки. Кулачок такой САУ не несет боль243ших нагрузок и делается сборным со сменнымипрофилями (рис. 1.6.): толкатель клапана 1 скользитпо сменным регулируемым сегментам 3, закрепленным на диске 4 с помощью винтов 2.Переналадка пневмомеханической САУ занимает уже не несколько смен, как в предыдущемслучае, а часы и даже минуты.

Такую систему имелпромышленный робот ПР5-2, который серийно выпускался в 70 - 80-х годах уже прошлого века. Сейчас такие системы управления в новых разработкахуже не используют, но отдельные устройства пневмомеханикиприменяют достаточно широко.Рис. 1.6.В.Системасэлектромеханическимкомандоаппаратом (рис. 1.7.) оснащена электромагнитными пневмоклапанами. Кулачкивоздействуют на конечные выключатели 1, которые, в свою очередь, включают электромаг-12нитные пневматические клапаны. Нагрузки на кулачки здесь еще меньше, поэтому их делаютнаборными из сухариков 2, перемещающихся в Т-образных пазах, нарезанных по образующей распределительного вала.