Гибридные технологии электромеханики и механики

Гибридизация

Гибридизация является ведущей стратегией в области разработки гибких и эффективных производственных систем и процессов. В общем случае гибридизация может рассматриваться как сочетание традиционных и нетрадиционных процессов производства. В настоящее время активно разрабатывается концепция гибридных технологий, в которых два или более отдельных процесса обработки/производства объединяются в одну систему.

К основным направлениям гибридизации технологий относятся:

• восстановление частей деталей, технологического оборудования и конструкций;
• обработка поверхностей деталей;
• внедрение прецизионно-гибридного аддитивного производство, которое обеспечивает более жесткие допуски благодаря возможности выращивания и фрезерования каждой поверхности в одной и той же эталонной системе координат;
• производство изделий сложной конфигурации за один технологический цикл;
• производство изделий с различными программируемой структурой и химическим составом.

Гибридные технологии электромеханики и механики

Все составляющие мехатронных модулей делятся на две группы:

1. Исполнительные элементы, к которым относятся механические и электротехнические элементы, такие как преобразователи движения, тормоза направляющие, двигатели и т. п.
2. Интеллектуальные элементы, к которым относятся силовые электронные блоки, а также информационные и управляющие элементы.

Гибридные технологии подразумевают наличие двух этапов технологической интеграции элементов первой и второй группы элементов. К первому этапу относятся изготовление гибридных элементов, а ко второму – гибридная сборка мехатронных модулей и машин из гибридных элементов. В данном случае допускается, что составляющие обеих групп производятся независимо и параллельно на разных технологических линиях, или покупаются у различных производителей). Гибридная сборка соответствует конструкторской идее, которая заключается в интеграции разнообразных гибридных элементов в едином корпусе. Примером интеграции исполнительных элементов через гибридную сборку является интегрированный сервопривод СПШ 10. В состав данного устройства входят гибридный шаговый двигатель, датчик углового перемещения, промышленный интерфейс, программируемый логический контроллер, преобразователь частоты на основе высокопроизводительного процессора. Такой сервопривод предназначен для широкого применения в современном машиностроении. Он обладает следующими достоинствами:

1. Наличие замкнутого контура регулирования электрического тока, что способствует высоким динамическим показателям.
2. Векторное управление, которое основано на адаптированном алгоритме.
3. Относительно небольшие малогабаритные показатели.
4. Замкнутый контур скорости.
5. Простота монтажа.
6. Низкая вибрация благодаря динамически регулируемому усилию.

Широкое распространение гибридные технологии получили в изготовлении микроэлектромеханических систем. Типичными представителями микроэлектромеханических систем являются микророботы. В Соединенных Штатах Америки было создано несколько типов мобильных микророботов с использованием гусеничного двигателя. Главное преимущество такого робота – полная автономность, потому что использование минидвигателей постоянного тока исключает необходимость в мощных источниках питания. В данном случае достаточно применения Ni-Cd аккумулятора. Еще одним преимуществом такого робота является высокая маневренность, гусеничный привод позволяет разворачиваться практически на месте, а также одновременно совершать вращательное и линейное перемещение. Главный недостаток микроробота с гусеничным движителем - наличие редуктора и сложная механическая система. Данный недостаток приводит к тому, что появляются зазоры и люфты, с которыми нужно бороться. В этом случае, бороться с недостатком можно двумя способами: парирование программным способом в системе управления; усложнение конструкции. Еще один существенный недостаток таких устройств - потеря значительной доли энергии, которая тратится на преодоление силы трения. Главное назначение микророботов - отработка механизмов построения самоорганизованных колоний. Активное развитие микроэлектромеханических систем позволило создать сенсоры, в которых реализованы измерения текущих параметров движения, их преобразования и обработки в соответствии с заданными алгоритмами.