Лекции от Сидорова С.Г. (Автоматизация 9)

Посмотреть архив целиком

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 станок

г

де: 1 – центральная станина; 2 и 3 – боковые станины; 4 – стол поворотный; 5 – гидравлический силовой стол; 6 – подставка; 7 – вертикальный электромеханический стол; 8 –привод; 9 – многошпиндельная коробка; 10 – фрезерная головка.


Унификация агрегатов осуществляется на основе следующих основных принципов:

  1. Однообразие конструкций , создание развернутой по двум направлениям системы модулей. По вертикали – уровень сложности, по горизонтали – количество типоразмеров данного уровня.

  2. Обеспечение максимально возможной конструктивной независимости модулей от вида используемой энергии ( электро- пневмо –гидропривод) и от способа управления (цикловой, позиционный, контурный).

  3. Модуль должен быть максимально функционально и конструктивно законченным механизмом.

  4. 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= , (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={а12,…,аk} , Б={б12,…,бm} ,…, Г={г12,…,гn}.

Подмножества А,Б,…,Г принадлемат множеству U(AU, Б, а элементы подмножеств 12,…,аk12,…,бm12,…,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.


Случайные файлы

Файл
14497.rtf
22541-1.rtf
90459.rtf
90166.rtf
138518.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.