Ударим мощными ресурсами форума по диссертационной работе :) !, "Разработка методики выбора и установки датчиков линейных перемещ Опции

[Дмитрий И.]

"Ударим мощными ресурсами форума по диссертационой работе !"
Привет всем !
Пытаясь написать диссертацию, у меня, как у творческого и ленивого человека, возникла идея (почти такая же, как у Тома Соера, когда он забор красил ):

А не задействовать ли мне ресурсы нашего форума МР для написания моей диссертации ?!!!

Вот идея:
Для тех, кто желает мне помочь:

1. В этой теме Вы задавайте мне вопросы про мою диссертацию с целью... овтлекать меня!!! Да, да!!! - Отвлекать меня на мою же диссертацию, что бы достичь"погружения" в проблематику диссертационной работы. Вопросы разрешается задавать любые, от самых примитивных до мега-сложных, но, они должны быть связанны с диссертацией, или с ее защитой и т.д.

2. В этой теме можно будет так же дать мне совет, или высказать свое желание помочь (если оно появится ) что-то сделать, например, помочь написать программку на php или нарисовать рисунок и т.д..

В общем предлагается организовать виртуальную конференцию по обсуждению моей диссертационной работы .

[Дмитрий И.]

Сначала добавлю еще: цели:
- получить точные станки, которые могут изготавливать точные детали.
- увеличить производительность станков.
- Уменьшить простаивание станков из-за поломки датчика.
- упростить работу со станком - что позволит снизить требования к квалификации обслуживающего персонала, уменьшить брак.
- повысить функциональность станков - т.е. на станке можно будет обработать более сложные датали и быстрее.

Как этого достигнуть?
Есть несколько способов:

1. Закупить новое современное оборудование и его установить взамен старого. Но: - это очень дорого. Многим российским предприятиям это невозможно на данный момент - массово заменить все станки на новые. Плюс старые станки - часто они еще рабочие, пригодные, и их нужно будет куда-то девать. Хорошо, если есть дополнительные площади на которых их можно эксплуатировать, или есть возможность их продать за хорошую цену, но, это не всегда удается.

2. Вариант - ремонта неисправного или изношенного оборудования и восстановления его характеристик до первоначальных. Например, можно провести капремонт станка и добиться повышения точности обработки. Но, при этом не удается улучшить характеристики больше чем они были у нового станка. Учитывая моральное старение (а станки могут использоваться десятилетиями), то, приходим к выводу что ремонтом станка все равно мы не достигнем характеристик, которые у современных станков.

3. Вариант - модернизировать станки сломанные, или старые но, работающие и, даже новые, с целью повышение точности обработки, производительности, функциональности, и удобства использования.
Т.е. сломанный станок не только ремонтируют, но, изменяют его конструкцию, например, заменяют систему ЧПУ на современную, и другие узлы: привода, двигатели, датчики и пр. При этом существенно можно достичь улучшения характеристик станка.
Даже если станок новый и исправно работает, за счет модернизации можно существенно улучшить его характеристики. Дело в том, что часто производители станков ставят на станок оборудование не то, которое будет обеспечивать максимум точности производительности, удобства и функциональности, а то, которое дешевле, проще в установке и т.д. Поэтому часто есть возможность путем замены узлов станка получить значительное улучшение его характеристик, при умеренных затратах.

Последний вариант наиболее предпочтителен для большинства современных российских предприятий.

Приведу порядок цен на системы ЧПУ и оборудование к ним:

Качественное современное ЧПУ на 3 оси + шпиндель стоит от 2 до 5 тыс. евро. , а комплект из ЧПУ привода и двигателя, плюс датчики обратной связи может уже стоить около 10 тыс. евро.

В тоже время новый станок с уже установленным оборудованием может стоить десятки и сотни тыс. евро. Т.е. стоимость станка может быть во много раз больше чем стоимость комплекта ЧПУ, приводов, двигателей и датчиков обратной связи (ДОС).

Вот все эти узлы могут выглядить так:




Таким образом, сформулируем варианты, когда появляется необходимость выбора и установки датчиков перемещений на станки:

1. Если у станка сломался датчик, то, его нужно продиагностировать, и определить можно ли его починить, и сколько это будет стоить, сколько понадобится времени, какие ресурсы (какие специалисты, какое оборудование и пр.). в общем -оценить во что выльется провести ремонт датчика, и при этом полезно заранее оценить, какова вероятность успеха, и насколько будет надежно это решение. Т.к. возможно, что будут затрачено время и ресурсы, а результат окажется хуже желаемого.

Поэтому прежде чем приступать к ремонту датчика нужно хорошенько все проанализировать.

Если датчик отремонтировать трудно, или нельзя, то, тогда можно ставить вопрос о его замене на новый, или вообще на другой, который есть в наличии. В этом случае, нужно будет найти или тот датчик, кторый уже использовался точно такой же марки. Но, это часто бывает затруднительно, так как за несколько десятков лет эксплуатации, фирма производитель могла снять такой датчик с производства, а, бывает, что и самой фирмы производителя уже не существует.
в этом случае необходимо подбирать полный или частичный аналог датчика.
При этом важно, что бы датчик подошел к уже установленном оборудованию на станки и не требовалось, или требовалось минимум переделок его конструкции. Хорошо, когда можно найти аналог датчика с такими же выходными характеристиками электрических сигналов, с теми же разъемами, с такими же установочными механическими размерами. Но, это не всегда удается.

Поэтому, что бы выбрать датчик приходится сталкиватьс я с проблемой выбора из уже имеющихся датчиков в наличие. При этом нужен критерий выбора, какой датчик лучше выбрать.

Одна из главных задач диссертационной работы - сформулировать этот критерий выбора датчика из имеющихся в наличие. При этом нужно участь и проанализировать множество параметров - электрических, преобразовательных, механических, геометрических и т.д. позже я приведу подробнее классификацию и характеристики датчиков.

Очень важно быстро заменить вышедший из строя датчик. Так как из-за отсутствия одного датчика будет простаивать весь станок и будут убытки. При этом стоимость самого датчика - невелика и составляет как правило несколько сотен евро. Но, из-за отсутсвия одного датчика будет простаивать весь станок, стоимость которого может достигать сотен тысяч. евро., и который должен приносить прибыль от его эксплуатации. А при его простое будет - убытки.

Поэтому очень важно быстро и корректно решить проблему отсутствия датчика, его выбрать из имеющихся в наличие и корректно установить на станок.

Если выбрали мы датчик, который отличается конструктивными размерами от прежде используемого датчика, то, придется еще разрабатывать решение по установке датчика на станок. При этом тоже важно, что бы решение было корректным, и оптимальным. Также важно это решение реализовать и установить датчик на станок.
В случае ошибочного разработанного решения по установке датчика, или в случае ошибки его установки легко можно сломать датчик. Это особенно ущербно, если датчик был заказан из за рубежа и пришлось ждать большой срок его поставки.

Поэтому очень важно быстро и правильно разработать решение по установке датчиков на станок и быстро и корректно это решение реализовать. Такую работу может сделать только высококвалифицируемый специалист, который имеет опыт в разработки конструкций для станков и решений по установки датчиков. Такие специалисты работают на станкозаводах и занимаются проектированием оборудования. Однако, если станок уже у конечного пользователя, у которого врядли в штате есть высококвалифицируемый и опытный разработчик, то, разработать быстро и корректно верное конструкторское решение по установке датчиков на станок - очень затруднительно.

Кроме этого, на многих российских предприятиях в настоящее время есть проблемы с наличием высококвалифицировнного пресонала.

Поэтому важность получения корректного решения быстро - велика.
Для решения этой задачи предлагаются разработать методику по установки датчиков на станок и ПО, реализующее разработанную методику и позволяющее в интерактивном режиме не опытному не малоквалифицируемому пользователю получить качественное конструкторское решение.

Это мы рассмотрели вариант, когда датчик был сломан и требовалось просто его заменить.

2. Но, есть еще варианты, когда, стоит цель улучшить характеристики станка путем замены его узлов, о чем мы рассуждали выше. При этом может понадобится установить на станок новый тип датчиков с новыми характеристиками.

Например, если раньше использовались в качестве датчиков ОС круговые датчики, которые располагались на валу электродвигателей, которые перемещали через ШВП рабочие органы станка. В этом случае ОС датчика охватывает только контур до ШВП. При этом ОС не учитывает зазоры, люфты, износ поверхности ШВП, который приводит к ошибке перемещения рабочего органа станка. В этом случае можно использовать датчик линейных перемещений, который будет измерять реальное перемещение рабочих органов станка. При это контур ОС будет охватывать и ШВП, при этом будет также учитываться износ поверхности ШВП, нелинейность перемещений чрез ШВП и ошибки, таким образом все эти ошибки ОС будет фиксировать, а ЧПУ через привод и электродвигатель будет отрабатывать эти ошибки сводя их к минимуму.

Таким образом мы видим, что путем замены типов ДОС можно значительно повысить точность станка.

При это следует отметить, что параметры ДОС влияют не только на точность позиционирования, но, и на динамичность, и др. характеристики электропривода станка (это мы подробно опишем позже).

Таким образом мы можем столкнуться с задачей подбора датчика ОС и установки его на станок в случае модернизации металлообрабатывающего станка.

Еще одним примером такой ситуации может служить случай, когда повышаются характеристики универсального станка (с ручным управлением) за счет установки на станок линейных датчиков перемещение и устройства цифровой индикации (УЦИ).



При этом управление станков остается ручным, т.е. например, токарь, вращает маховички управления перемещением каретки станка, но, при этом следит за реальным перемещением рабочих органов станка с помощью УЦИ, которое индицирует показания с точностью до нескольких микрон, получая информацию о реальном перемещение рабочих органов станка. Ранее, токарю приходилось смотреть на шкалу рисок на маховичках управления и самому отсчитывать их. При этом - токарю легко ошибиться, дискретность шкалы как правило мала, не учитывается износ ШВП или ходового винта, из-за чего будут ошибки при перемещении рабочих органов станка, не учитываются люфты, и т.д. все это приводит к значительным ошибкам. В случае установки УЦИ и ДОС, токарь в цифровом виде получает точны значения положения рабочих органов станка.

При этом существенно повышается точность обработки деталей.
Повышается производительность, за счет того, что, токарю легко и быстро в любой момент времени определить точное перемещение рабочих органов.

Повышается функциональность, т.к. многие УЦИ имеют возможность вспомогательных функций, таких, как: автоматическое умножение на 2 величины перемещения - это удобно при перемещении по поперечной оси на токарном станке, так как перемещение резца на X по этой оси приводит к обработки диаметра детали на 2*X. А токарю удобно следить за размером диаметра, а не за перемещением резца. УЦИ позволяет сразу же корректировать это значение для отображения оператору.

Многие УЦИ позволяю еще обрабатывать детали по заданным встроенным циклам. Например, если нужно на фрезерном станке расфрезеровать окружность, то, можно заложить в УЦИ радиус окружности, начальный угол, от которого следует начать фрезеровать окружность, конечный угол и число промежуточных точен. Например, УЦИ модели NV20 фирмы Fagor Automation может рассчитать до 100 таких точек.
При этом оператору остается только подвести резец в точку, которую показывает УЦИ на индикаторе, т.е. переместить резец так, чтобы на экране УЦИ установились нулевые значения. После того, как первую точку фрезеровщик обработает, он переключает УЦИ на следующую точку, УЦИ индицирует "цель" следующую точку, куда нужно переместит фрезу, и т.д.

Таким образом за счет наличия встроенной функции можно значительно повысить точность станка, его производительность, а также снизить требования к квалификации токаря, и повысить качество обработки и изготовления деталей, уменьшить брак, так как уменьшается вероятность ошибки и погрешности работы оператора.