Контрольно-измерительные машины. 
Контрольно-измерительные машины

В мелкосерийном и среднесерийном производстве при частой сменяемости выпускаемых изделий широкое применение находят контрольно-измерительные машины: измерительные роботы и координатно-измерительные машины (КИМ). С их помощью автоматизируются процессы измерения и наладки в автоматизированных комплексах машиностроения.

Измерительные роботы — автоматические измерительные устройства, отличающиеся хорошими манипуляционными свойствами, высокими скоростями перемещений и измерений.

Измерительные роботы могут выполнять типовые контрольные операции: качественная оценка состава рабочей среды; установление присутствия определенных объектов, их счет, определение расположения, сортировка; оценка значения параметров деталей. Типовая структура измерительного робота показана на рисунке 2.16.

Рис. 2.16. Схема измерительного робота

Датчики d служат для определения вариаций измеряемых параметров в запястье 1 и шарнире 2 захватного устройства 3. Область применения — механическая обработка, сборка, шлифовка, упаковка, а при использовании датчиков визуальной информации (телекамера) геометрическое распознавание внешней среды в двухи трехмерном геометрическом пространстве и т. д. Захватные устройства могут быть механическими, вакуумными, электромагнитными. Базы данных и знаний содержат информацию о последовательности действий, позициях и времени выполнения операций, набор возможных объектов, образцовых значений. Датчики d могут определять наличие объекта, его положение, регулировать усилие захватного устройства и т. д.

Измерительные роботы позволяют выполнять работы в труднодоступных (морское дно, космос и т. п.) и опасных для здоровья (запыление пространства, радиация, взрывоопасность и т. п.) местах, сократить утомительные операции, простои оборудования.

На рисунке 2.17 (а) показана схема использования измерительного робота для сортировки проконтролированных изделий на размерные группы.

Рис. 2.17. Схема измерительного робота-рассортировщика

Проконтролированные изделия подаются транспортным диском 1 в зоны захвата 2 робота 3. Система управления обеспечивает такие перемещения робота 3, при которых изделия сбрасываются в нужную ячейку приемника 4.

Конструкция робота показана на рисунке 2.17 (б). После запуска робота от пульта управления 2 приводится в действие привод 13 продольного перемещения манипулятора 10, который перемещается до тех пор, пока не сработает фотореле, состоящее из осветителя 4 и фоторезистора 3. Это фотореле по отражению света обнаруживает наличие детали между губками 5 и 7 захватного устройства манипулятора. По сигналу фотореле привод 13 отключается и включается привод 12 поперечного перемещения. Привод перемещает кисть захватного устройства до тех пор, пока деталь не окажется между губками 5 и 7 и не произойдет затемнения фотодиода фотореле 6. Затем включается привод 9 сжатия кисти и блок коммутации. Датчик 8 габаритных размеров захваченной детали через схемы сравнения вводит необходимые программы с координатами точек доставки детали. Для этой цели служат также датчик 1 продольного и датчик 11 поперечного положения манипулятора 10. Когда заданное положение кисти будет достигнуто, приводы отключаются, деталь освобождается, и цикл перемещения робота повторяется.

В более сложных робототехнических комплексах захватное устройство находит в строго фиксированных местах нужное измерительное средство и осуществляет качественную и количественную оценку параметров изделия.

Новые возможности для современного производства создают широкоуниверсальные, автоматические, достаточно гибкие средства контроля — координатные измерительные машины (КИМ). С их применением повышается точность и достоверность результатов измерения. Использование принципов оперативного и диалогового программирования дало возможность применения КИМ как универсального средства контроля в единичном и мелкосерийном производствах.

В КИМ используется координатный метод измерения, сводящийся к последовательному нахождению координат ряда точек изделия и последующему расчету размеров, отклонений размера, формы и расположения в соответствующих системах координат. Структурная схема КИМ представлена на рисунке 2.18. измерительный машина робот.

Рис. 2.18. Структурная схема КИМ

Рис. 2.19. КИМ фирмы dEA и измерительная головка

Конструкция КИМ реализует идею мехатронных систем в станкостроении и обеспечивает высокую жесткость корпуса 1 и прецизионное функционирование механики. Использование виброопор обеспечивает высокоточные измерения даже без использования специального фундамента. Измерительная головка 2 является одним из основных элементов КИМ, т.к. её погрешность непосредственно входит в результат измерения. Функциональные возможности измерительной головки во многом определяют функциональные возможности КИМ, классы поверхностей и объем параметров изделий, доступные для контроля. В КИМ используются различные типы измерительных головок в зависимости от встречающихся на практике метрологических задач. В любом случае измерительная головка дает первичную измерительную информацию, на основе которой определяются размеры детали. Эта информация может быть получена или в виде фактических координат точек проверяемой поверхности или в виде отклонений этих координат от заданных в определенном направлении.

Датчики 3 больших перемещений обеспечивают измерение перемещений измерительной головки 2 относительно измеряемой детали по пространственным координатам X, Y, Z. Автоматическое управление перемещениями измерительной головки 2 в рабочем пространстве КИМ осуществляется от вычислительного управляющего устройства 6 с погрешностью позиционирования до 0,05 мкм. Связь вычислительно-управляющего устройства с приводами перемещения измерительной головки обеспечивается интерфейсом 4. Отображение результатов измерений обеспечивается блоком цифровой индикации координат 5 и печатающим устройством 7, которые позволяют оператору контролировать движение измерительной головки и выполнение программы, находясь непосредственно у измеряемой детали. КИМ может быть оснащена графопостроителем 8.

КИМ позволяет осуществить переход от контроля размеров к контролю форм в лабораторных и цеховых условиях и позволяют проводить измерения крупногабаритных деталей сложной формы размером до трех метров, таких как: корпусные изделия машиностроения, турбины, прессформы, штампы. Для них характерны высокая прецизионность и производительность (таблица 2.1).

Таблица 2.1. Технические характеристики КИМ российской фирмы «ЛАПИК»