Машина имеет нелинейную компоновку, отличием которой является отсутствие традиционных прямолинейных направляющих (см. п. 1.1). Все формообразующие движения реализуются мехатронными модулями вращательного типа. Мехатронные модули построены на базе высокомо-ментных двигателей серии ТМА швейцарской фирмы ETEL S.A., которые встроены в конструкцию машины. Станок оснащен цифровыми сер­воприводами "Indramat DIAX04" и устройством числового программного управления серии PA8000NT фирмы Power Automation AG. Оптико-электронная измерительная система позволяет осуществлять контроль обрабатываемой поверхности заготовки с целью привязки к базовым по­верхностям станка и задания оптимальных режимов обработки.

Мехатронный робот-станок предназначен для финишной обработки: пера лопаток газовых и паровых турбин, энергетических станций и уста­новок, газотурбинных двигателей, лопастей водяных турбин, гребных винтов различного назначения [4]. Схема станка представлена на рис. 4.11. Создание этой мехатронной машины вызвано необходимостью стабилизации геометрических параметров и качества поверхности лопа­ток, определяющих вибрационные и шумовые характеристики турбоагре­гатов, а также автоматизировать тяжелые и вредные для здоровья челове­ка технологические операции.

Примером отечественной технологической машины-гексапода явля­ется прецизионное оборудование, предлагаемое ЗАО "ЛАПИК" (Саратов). Фирма выпускает на единой конструктивной базе гексаподы двух типов: координатно-измерительные машины (КИМ) и технологиче­ские модули (ТМ) для механообработки.

Сочетание функций обрабатывающего центра и КИМ дает возмож­ность:

•  точно "координировать" новые участки к уже готовым поверхно­стям;

•  корректировать траектории движения инструмента с учетом де­формации обрабатываемой детали (это особенно важно при обработке длинномерных изделий повышенной точности);

•  аттестовывать и при необходимости дорабатывать изделия на одном рабочем месте.

Технологические модули предназначены для фасонной обработки изделий с высокой точностью методами фрезерования, шлифования, сверления, полирования, а также для выполнения операций гравировки, растачивания, разметки. Рабочая зона гексаподов варьируется у различ­ных моделей в диапазонах: по оси X – 500…3000 мм, по оси Y – 400… 1400 мм, по оси Z – 350…750 мм. Максимальный угол поворота подвиж­ной платформы относительно каждой из осей составляет в 45…60°, ско­рость ее движения задается программно в интервале 0,01… 160 мм/с. Технологические машины оснащаются мехатронными модулями типа "мотор-шпиндель" мощностью от 1,5…7,5 кВт с регулируемой частотой вращения в диапазоне 400…24000 мин-1.

КИМ выполняют автоматические измерения и контроль размеров деталей (в том числе легкодеформируемых изделий) от конструкторских или технологических баз. Погрешность объемных измерений для КИМ-500 (машина базового исполнения) не превышает 3,8 мкм для измеряемого размера L = 300 мм. В машинах специального прецизионного исполне­ния этот показатель достигает значения 1,1 мкм. Измерения выполняются с помощью специальной головки-щупа, оснащенной датчиками механи­ческого или токового касания. Контактное усилие при токовом касании не превышает 0,0003 Н, что позволяет измерять податливые и мелко­структурные детали. Погрешность позиционирования рабочего органа для технологических машин типа ТМ составляет 5,0 мкм (на перемеще­ниях на расстояние до 300 мм).

Основные технические характеристики гексапода

Рабочая зона, мм:     3000х 800х700

Ориентация рабочего органа, °:

- относительно оси Б:  +30

- относительно оси А:  ±25

- по обеим осям в центре рабочей зоны :   ±45

Мощность шпинделя, кВт:   30

Максимальная скорость вращения, мин-1 :  30 000

Максимальная скорость перемещения, м/мин:  30

Максимальное ускорение:   lg

Точность перемещения (на расстоянии 1000 мм), мкм:   100

Машина оснащена системой ЧПУ РА 8000 NT HS фирмы Power Automaton GmbH, которая имеет открытую архитектуру. Для исключения особых и недопустимых конфигураций и движений гексапода был разра­ботан специальный программный модуль. Этот модуль контролирует предельные значения скорости и ускорения в приводах, исключает воз­можность достижения границ рабочей зоны линейными или ориенти­рующими степенями подвижности. Все опасные ситуации визуализиру­ются на дисплее системы управления.

В сентябре 2003 года мехатронный центр "ГЕКСАМЕХ-1" был пред­ставлен на международной промышленной выставке в Москве [60]. Центр разработан специалистами ряда российских научно-исследовательских институтов: Национального института авиационных технологий (НИАТ), Новосибирского государственного технического университета, компании "Сибирь – Мехатроника" и других организаций. Производитель машины – Савеловский машиностроительный завод.

Общий вид центра показан на рис. 4.10.

Центр предназначен для механообработки длинномерных (до 3 м) изделий в авиакосмической промышленности. Для этого в состав маши­ны входит рабочий стол с линейным перемещением. Гексапод, имеющий шесть управляемых стержней, установлен на стальном восьмиугольном основании. Подвижная платформа, несущая шпиндель, изготовлена из сплава на основе титана и укреплена стальными секциями. Оптимизация конструкции мехатронной машины выполнена с помощью специальных программ, разработанных компанией "Сибирь – Мехатроника". Инстру­ментальный магазин имеет 24 позиции.

Как было показано в гл. 1, именно принципы и методы мехатроники являются фундаментальной и практической базой для проектирования и внедрения машин с параллельной и гибридной кинематикой. Построение машин этого класса основано на использовании трех методов интегра­ции, описанных в гл. 2. Благодаря появлению высокопроизводительных компьютеров и интеллектуальных мехатронных модулей стало возмож­ным управление движением машин с нелинейной структурой в реальном масштабе времени. Мехатронный подход к интеграции прецизионной механики с микроэлектронными, вычислительными и сенсорными уст­ройствами делает перспективным создание и внедрение машин с парал­лельной и гибридной кинематикой в различных отраслях промышлен­ности.

Основные технические характеристики установки

Предварительно на поверхность резьбы должен быть нанесен слой мелкодисперсного талька методом напыления.

Сканирование отдельных профилей резьбы осуществляется меха-тронным модулем на базе линейного двигателя со статором из редкозе­мельных магнитов, который реализует поступательное перемещение оптоэлектронного блока вдоль оси трубы. Привод вращения перископиче­ской насадки обеспечивает сканирование нескольких полных сечений резьбы контролируемого изделия. Уникальная технология "вращающего­ся лазерного луча" обеспечивает контроль и компенсацию погрешностей базирования, возникающих при установке труб/муфт на позиции контро­ля, а также позволяет контролировать толщину стенки под резьбой и внутреннюю фаску.

Специализированное программное обеспечение использует полу­ченные данные для дифференцированного поэлементного контроля от­дельных параметров резьбы. По результатам измерений автоматически определяется соответствие резьбы требованиям ГОСТа и ее пригодность для последующего применения. Установка может работать как автоном­но, так и в составе АСУ производства с выдачей полученных результатов измерений и служебных сигналов в цифровой форме. Основными кон­тролируемыми параметрами являются: шаг и длина резьбы, высота про­филя, угол наклона стороны профиля, радиус закругления вершины и впадины профиля, конусность, диаметры и длина резьбы, толщина стен­ки под резьбой.

Разработчиком и производителем установки для контроля резьб нефтяного сортамента является фирма ООО "ИнСис Лтд" (рис. 4.8). Ус­тановка предназначена для автоматизации контроля наружных и внут­ренних резьб нефтяного сортамента в цеховых условиях. Автоматизация контроля резьб на трубных базах обеспечивает значительное повышение надежности и уменьшение брака при бурении и капитальном ремонте скважин.

В состав установки входят измерительный блок со сменной пери­скопической насадкой и блок управления на базе промышленного ком­пьютера. Возможны стационарный и портативный варианты исполнения.

Основные преимущества мехатронной установки "Микрон-2":

•  универсальность установки для контроля различных типов внут­ренних и наружных резьб;

•  бесконтактный метод измерений и полная замена ручного контро­ля калибрами;

•  100%-ный контроль каждой трубы или муфты непосредственно на линии производства или ремонта;

•  контроль всех параметров резьбы по ГОСТу, высокая точность и повторяемость результатов;

•  возможность измерения толщины стенки под резьбой и внутренней фаски;

•  высокая надежность, отсутствие специальных требований к обслу­живающему персоналу;

•  отсутствие особых требований к базированию труб на позиции контроля;

•  малые габариты и масса;

•  сохранение результатов измерений в базе данных и отображение в виде графических и текстовых протоколов с возможностью распечатки;

•    связь установки с АСУ производства для паспортизации труб. Принцип работы основан на коноскопической профилометрии, т.е. бесконтактном измерении геометрии резьбы лазерным сканированием заданного количества сечений (рис. 4.9). Применяемая технология изме­рений обеспечивает высокую степень инвариантности к состоянию по­верхности резьбы и позволяет использовать один лазерный микрометр для контроля различных типоразмеров с помощью сменных перископи­ческих насадок.

Мехатронный обрабатывающий центр MS 630 предназначен для вы­сокоскоростной пятикоординатной обработки изделий со сложными про­странственными формами [15]. Центр разработан в ОКБС и изготовлен на станкозаводе "Свердлов" (Санкт-Петербург).

Компоновка машины построена по блочно-модульному принципу на базе мехатронных модулей движения. В состав центра входят шесть ме-хатронных модулей движения (ММД): четыре низкооборотных ММД для перемещения шпиндельной бабки и обрабатываемого изделия, один вы­сокоскоростной модуль типа "мотор-шпиндель" и мехатронный модуль