Учебное пособие Харьков 014 удк
жүктеу/скачать 23,07 Mb. Pdf көрінісі
|
| Трипод.
Трипод (рис. 3.43) является трехосевым механизмом, реализую- щим линейные перемещения исполнительного звена по трем осям 93 X, Y, Z. В целом трипод является «упрощенной» версией гексапода. Однако, есть и отличия. Так как три штанги не могут обеспечить угловую жесткость, в конструкцию вводят четвертую центральную штангу, главной задачей которой является воспринимать изгибные напряжения. Рис. 3.43. Промышленные роботы линейки Tricept Преимущества механизмов с параллельной структурой: – при малой массе подвижного исполнительного органа обеспе- чиваются более высокие скорости перемещений и ускорений; – механизмы отличаются высокой жесткостью, что обусловлено работой телескопического устройства на растяжение-сжатие и равно- мерным распределением усилий по всей структуре; – резкое снижение металлоемкости. 3.9.2 Машины-гексаподы в машиностроении Это технологические машины, в т. ч. роботы, обрабатывающие станки, координатно-измерительные машины, в основе конструктив- ной схемы которых находится т.н. платформа Стюарта, хотя справедливее ее называть платформа Гью. Эта платформа впервые упоминается в статье В. Е. Гью (англ. V.E. Gough) в 1956 году. Механизм имеет шесть независимых ног на шарнирных соединениях. Длины ног можно изменять и, тем самым, можно изменять ориен- тацию платформы. Имя Стюарта ассоциируется с этим механизмом потому, что первоначальная работа Гью (и фотография его платфор- мы) была упомянута в примечаниях рецензента к статье Д. Стюарта (англ. D. Stewart) в 1965 году. Сам Стюарт в той статье предложил другой гибридный трехногий механизм, имевший по два мотора на каждой ноге. Часто платформу именуют платформой Гью-Стюарта. 94 Компания Geodetic Technology зарегистрировала товарный знак «шестиножник» (англ. – hexapod) для платформ Гью – Стюарта, используемых в машиностроении. Однако это не помешало другим машиностроительным фирмам использовать этот термин – гексапод. Итак, гексаподы имеют стержневую конструкцию и построены на мехатронных модулях линейного движения – каждая нога предс- тавляет собой мехатронный модуль (рис. 3.44). Рис. 3.44. Принципиальная схема гексаподов Платформа Гью – Стюарта применяется в станкостроении, под- водных исследованиях, авиационных спасательных операциях на море, летательных тренажерах, позиционировании спутниковых антенн, в телескопах, в ортопедической хирургии. Станок-гексапод (рис. 3.45) выполнен на базе линейных мехат- ронных модулей, которые осуществляют осевое перемещение винтов через шарико-винтовые передачи (ШВП). Один конец ШВП соеди- нен безлюфтовым шарниром с нижней платформой, а другой – с подвижной верхней платформой, на которой расположен рабочий орган – инструментальная головка. Управляя положением винтов (рис. 3.45), можно обеспечить пространственное перемещение рабо- чего органа по шести степеням свободы (возможно как раз отсюда и название – гексапод), что расширяет технологические возможности станка. 95 Рис. 3.45. Возможные положения рабочей головки станка-гексапода Основными преимуществами гексаподных машин определены следующие: – сокращение времени подготовки производства и повышение его рентабельности за счет объединения обрабатывающих, разме- точных и измерительных функций в единой мехатронной системе; –высокая точность измерений и обработки, которая обеспечи- вается повышенной жесткостью стержневых механизмов (до 5 раз), применением прецизионных датчиков обратной связи и лазерных измерительных систем, использованием компьютерных методов кор- рекции (например, тепловых воздействий); – повышенная скорость движений (скорость быстрых переме- щений достигает 10 м/с, рабочих движений – до 2,5 м/с); – отсутствие направляющих (в качестве несущих элементов конструкции используются приводные механизмы), отсюда улучшен- ные массогабаритные характеристики и материалоемкость; – высокая степень унификации мехатронных узлов, обеспечи- вающая технологичность изготовления и сборки машины и конст- руктивную гибкость; – высокое качество управления движением благодаря малой инерционности механизмов, применению линейных мехатронных модулей движения как объектов управления, использованию методов автоматизированной подготовки и исполнения в реальном времени управляющих программ, наличию дружелюбного интерфейса «человек- машина». На ООО «Лапик» (г. Саратов) выпускается прецизионное обору- дование двух типов на единой конструктивной базе гексаподов: 6- осевые координатно-измерительные машины (КИМ) и технологи- ческие модули (ТМ) для механообработки (рис. 3.46). 96 Рис. 3.46. Общий вид технологической машины-гексапода Технологические модули предназначены для фасонной обра- ботки с высокой точностью изделий методами фрезерования, шлифо- вания, сверления, полирования, а также для выполнения операций гравировки, растачивания, разметки. Все они относятся к обрабаты- вающим системам. Точность позиционирования их исполнительных органов в пространстве – не менее 25 мкм. Но для измерительных систем такой точности явно недостаточно. Поэтому серийные КИМ, выпускаемые компанией «Лапик», определяют погрешность изготов- ления деталей в пределах нескольких микрон. Это лучшие показа- тели в мире. Максимальный угол поворота подвижной платформы относи- тельно каждой из осей составляет в серийных моделях 30 град, ско- рость ее движения управляется программно в интервале 0,01-120 мм/с. Гексаподы имеют весьма эффективные массогабаритные пока- затели по сравнению со станками традиционной компоновки. Среди промышленных моделей металлообрабатывающих станков- гексаподов можно отметить следующие: – пятикоординатный обрабатывающий центр ГЕКСАМЕХ-1 и многофункциональный технологический модуль ТМ-1000 Савеловс- кого машиностроительного открытого акционерного общества «САВМА» (рис. 3.47); – широкоуниверсальный обрабатывающий центр Octahedral Hexapod HOH-600 фирмы Ingersoll (рис. 3.48); – широкоуниверсальный обрабатывающий центр Octahedral Hexapod HOH-1000 фирмы Ingersoll; 97 – широкоуниверсальный обрабатывающий центр HexaM фирмы Toyoda Machine Works; – широкоуниверсальный обрабатывающий центр VerticalLine V100 фирмы INDEX-Werke и др. Рис. 3.47. Многофункциональный технологический модуль ТМ-1000 Рис. 3.48. Широкоуниверсальный обрабатывающий центр Octahedral Hexapod HOH-600 Обзор современного состояния металлорежущего оборудования показывает, что оборудование этого класса активно производится многими ведущими российскими и иностранными компаниями и востребовано на мировом рынке. Технические характеристики превос- ходят соответствующие характеристики станков обычной компоновки. |