Верстат паралельної кінематики із мехатронною системою маніпулювання технологічними об’єктами

Ключеві слова
Машинобудування

Опис
Верстат призначено для здійснення різноманітних операцій: обробки матеріалів різанням; обробки тиском; декоративної обробки поверхонь; збирання і розбирання агрегатів; контролю і вимірів оброблених поверхонь.
Верстат є мобільним з низькою матеріалоємністю. Раціональними областями його застосування є: машинобудування; аерокосмічна галузь; будівництво; транспорт; комунальне господарство. Верстат розраховано на невеликі мобільні підприємства із широким асортиментом продукції, який швидко змінюється. Верстат забезпечує здійснення технологічних операцій в польових умовах.
В основу іноваційної розробки покладені оригінальні ідеї авторів, які базуються на принципово новій концепції створення просторової системи приводів у вигляді комплекса дискретних приводів швидких переміщень, інтегрованих з ними аналогових систем приводів просторових мікропереміщень та спеціальної системи вимірів точного просторового положення виконавчого органу верстата. При цьому інтелектуальний блок керування мехатронної системи верстата забезпечує корекцію похибок геометрії, кінематики та динаміки просторової системи приводів на основі моніторингу фактичного просторового положення виконавчого органу верстата, визначеного у вигляді шестивимірного вектора, що описує поступальні та поворотні переміщення шпинделя.

Новизна інновації
В порівнянні з традиційним технологічним обладнанням з ЧПК запропонований верстат має в 10..20 разів нижчу матеріалоємність, не потребує спеціальних умов експлуатації (типу цеху промислового підприємства). Верстат відрізняється низьким енергоспоживанням. Верстат не використовує спеціальних систем керування, а керується від персонального комп’ютера, програмне забезпечення якого не вимагає комерційної ліцензії, є безкоштовним. Верстат не потребує висококваліфікованого персоналу для своєї експлуатації.
Верстат здійснює багатокоординатну обробку деталей в межах робочого простору 500х500х500мм. Число керованих координат складає 18 і вище. Верстат дозволяє встановлювати необхідну точність обробки від 0,05..0,1мм при застосуванні розімкнених схем керування до 0,0011..0,005мм при використанні системи виміру просторового положення виконавчого органу верстата.
Новизна полягає в застосуванні дискретної просторової системи приводів у комплекті із приводом просторових мікропереміщень та використання системи вимірів точного просторового положення виконавчого органу верстата. Застосування спеціальних алгоритмів керування мехатронної системи забезпечує компенсацію похибок геометрії, кінематики, статичних та динамічних деформацій просторової системи приводів. При цьому досягається висока швидкодія та точність просторової системи приводів верстата.
Оригінальними ідеями, покладеними в основу проекту, є забезпечення вимірів просторового положення шпинделя із надлишковою кількістю вимірюваних координат. При цьому використовуються різні вимірювачі, в тому числі оптичні лазерні вимірювачі. Верстат забезпечує високопродуктивну обробку металів, дерева, пластмас, каменю, різноманітних будівельних матеріалів, паперу, картону та інших. Доцільним є застосування комплексу для обробки відходів різного виду з одночасним пресуванням. Одночасно з обробкою можна забезпечити збирання і розбирання об’єктів, декоративні операції (очистка, промивання, фарбування).

Опис проблеми
В даний час використовується значна кількість професіонального ручного інструменту та невеликих настільних верстаті врізного виду.
Іноваційна розробка, яка пропонується, являє собою верстат невеликої потужності 2…5 кВт з системою ЧПК, що керується персональним компьютером. Вона являє собою портативний оброблювальний центр, який може замінити ручний інструмент та настільні верстати сверлильно-фрезерувальної групи.
Верстат пропонується до використання в різних умовах. Він не потребує інфраструктури промислового підприємства. Верстат має низьку матеріалоємність, незначну масу. Можна змінювати конфігурацію несучої системи верстата, встановлювати його в різних умовах, в тому числі на мобільних машинах.

Стадія розробки
Прототип з успішними лабораторними випробуваннями

Потенційні споживачі, ринки
Раціональними областями застосування верстата паралельної кінематики із мехатронною системою маніпулювання технологічними об’єктами є: машинобудування; аерокосмічна галузь; будівництво; транспорт; комунальне господарство. Верстат розраховано на невеликі мобільні підприємства із широким асортиментом продукції, який швидко змінюється. Верстат забезпечує здійснення технологічних операцій в польових умовах.