sterowanie maszyn.pdf

4. Sterowanie maszyn

4.1. Podział sterowania maszyn

Sterowanie maszyn obejmuje zespół czynności związanych z kierowa-

niem pracą maszyny za pomocą słuŜących do tego celu urządzeń, me-

chanizmów i elementów sterowniczych, stanowiących układ sterownia

maszyny.

Sterowanie w maszynach obejmuje w szczególności:

- włączanie i wyłączanie silników napędowych,

- włączanie i wyłączanie ruchów zespołów roboczych oraz urządzeń po-

mocniczych,

- zmianę parametrów pracy maszyny przez zmianę kierunku i prędkości

ruchów zespołów roboczych,

- kontrolowanie połoŜeń i przemieszczeń liniowych lub kątowych zespo-

łów roboczych,

- włączanie i kontrolę ich wielkości fizycznych, poza ruchem i prędko-

ścią, jeŜeli takie wielkości w maszynie występują, np. temperatura, ci-

śnienie itp.

- pomiar i nastawianie dopuszczalnych obciąŜeń zespołów roboczych,

np. nastawianie dopuszczalnych sił obciąŜających, momentów sił i mo-

cy.

Sterowanie maszyn moŜe być:

- ręczne - wszystkie czynności sterownicze wykonuje pracownik obsłu-

gujący maszynę,

- częściowo zautomatyzowane - niektóre czynności sterownicze są do-

konywane automatycznie, a pozostałe (np. zakładanie i zdejmowanie

przedmiotu) wykonuje pracownik,

- automatyczne (z powtarzalnym cyklem pracy) - wszystkie czynności

(z wyjątkiem włączania i wyłączania maszyny) są dokonywane samo-

czynnie.

W przypadku maszyn sterowanych ręcznie i częściowo zautomaty-

zowanych jest konieczny stały dozór ze strony pracownika obsługujące-

go maszynę, natomiast maszyny w pełni zautomatyzowane wymagają

tylko dozoru okresowego.

W zaleŜności od tego, na jakiej zasadzie działają główne elementy

układu sterowania, rozróŜnia się sterowanie mechaniczne, elektryczne,

hydrauliczne, pneumatyczne lub mieszane.

W układzie sterowania maszyny wyróŜnia się:

- sterownik, czyli człon zadający sygnał sterowania,

- nastawnik, czyli człon wykonujący określone nastawienia,

- człon łączący sterownik z nastawnikiem,

- obiekt sterowany,

- wskaźnik nastawianej wielkości.

Przykład prostego mechanizmu do ręcznego sterowania prędkością

obrotową wrzeciona maszyny, z oznaczeniem wymienionych członów

układu sterowania, przedstawiono na rys. 4.1.

Rys. 4.1. Mechanizm do ręcznego nastawiania prędkości obrotowej wrzeciona:

1 - sterownik (rękojeść), 2 - nastawnik (sprzęgło kłowe), 3 - człon łączący

(dźwignia z mimośrodem), 4 - obiekt sterowania (wrzeciono), 5 - wskaźnik

nastawnej wielkości

102

W przedstawionym mechanizmie nastawnik jest przesuwany siłą

mięśni obsługującego maszynę. W wykonywanych współcześnie maszy-

nach powszechnie są stosowane układy sterowania z tzw. wzmocnieniem

mocy, w których do uruchomienia nastawnika uŜywa się źródła energii

pomocniczej, np. energii elektrycznej - w stycznikach, energii tłoczone-

go oleju - w siłownikach hydraulicznych, lub sprzęŜonego powietrza -

w siłownikach pneumatycznych.

Układy sterowania obrabiarek w pełni zautomatyzowanych,

a zwłaszcza obrabiarek ze sterowaniem numerycznym ( NC ), są wyposa-

Ŝone w obwody sprzęŜenia zwrotnego, a takŜe urządzenia nadzorujące

i kontrolujące przebieg pracy maszyny.

Stosowane w maszynach układy sterowania spełniają dwa podsta-

wowe zadania:

- sterowanie skrzynek przekładniowych,

- sterowanie przebiegiem pracy maszyny.

4.2. Sterowanie skrzynek przekładniowych

Sterowanie skrzynek przekładniowych ma na celu nastawianie Ŝądanych

prędkości ruchów głównych i posuwowych za pomocą przełączania

sprzęgieł lub przekładni zębatych.

Większość sterowanych obecnie maszyn jest wyposaŜona w urzą-

dzenia do ręcznego sterowania skrzynek przekładniowych. Natomiast

automatyczne sterowanie skrzynek przekładniowych (według ustalonego

programu) jest stosowane w niektórych maszynach wielozabiegowych

oraz zautomatyzowanych.

Ręczne sterowanie skrzynek przekładniowych moŜe być sterowa-

niem bezpośrednim lub pośrednim (ze wzmocnieniem mocy). W przy-

padku sterowania bezpośredniego pracownik kierujący pracą obrabiarki

siłą swych mięśni nastawia sterownik (np. dźwignię, pokrętło, kółko

ręczne), który jest połączony mechanicznie z nastawianym elementem

(nastawnikiem). W przypadku sterowania pośredniego sterownikami są

zazwyczaj przyciski lub inne elementy, za pomocą których operator ma-

szyny zadaje sygnał sterowania, uruchamiający obwody sterowania elek-

trycznego, hydraulicznego lub pneumatycznego.

Sterowanie bezpośrednie moŜe być wielodźwigniowe, gdy kaŜda

przekładnia lub sprzęgło są przełączane oddzielną dźwignią, lub jed-

103

nodźwigniowe, gdy wszystkie sterowane elementy są przełączane jed-

nym sterownikiem.

Przykłady najczęściej stosowanych mechanizmów do jednodźwi-

gniowego i wielodźwigniowego sterowania skrzynek przekładniowych

przedstawiono na rys. 4.2 i 4.3.

3 2

Rys. 4.2. Mechanizmy i elementy sterowania jednodźwigniowego skrzynek

przekładniowych: a) z dźwignią wahliwą 1 i rękojeścią 4 , b) z dźwignią 1 prze-

suwną za pomocą zębatki 2 i koła zębatego 3 obracanego rękojeścią 4 ,

c) z dźwignią 1 wysuwaną suwakiem 4

Na rysunku 4.2 pokazano trzy odmiany mechanizmów słuŜących do

sterowania poszczególnych przekładni, natomiast na rys. 4.3 - mecha-

nizm z przekładniami zębatkowymi do sterowania trzema odrębnymi

przekładniami za pomocą trzech dźwigni sterujących, umieszczonych na

wspólnej osi.

PołoŜenia dźwigni sterujących i odpowiadające im prędkości obro-

towe (lub posuwy) sterowanego obiektu najczęściej są podawane w ta-

bliczkach umieszczonych obok dźwigni, jak to przykładowo pokazano na

rys. 4.4 w przypadku sterowania dwudźwigniowego.

104

Rys. 4.3. Sterowanie wielodźwigniowe: a) widok przestrzenny, b) schemat ste-

rowania: 1a , 1b , 1c - dźwignie przesuwne, 2a , 2b , 2c - zębatki do przesuwania

dźwigni, 3a , 3b , 3c - koła zębate do przesuwania zębatek, 4a , 4b , 4c - rękojeści

Prędkości obro-

towe [ obr/min ]

71 112 180 280 450 710

B B

PołoŜenie

dźwigni

Rys. 4.4. PołoŜenia dwóch dźwigni sterujących skrzynką i odpowiadające im

prędkości wrzeciona

W przypadku sterowania centralnego jako nastawniki są stosowane

zazwyczaj mechanizmy krzywkowe. Przykład skrzynki prędkości składa-

jącej się z trzech dwójek przesuwnych sterowanych za pomocą obracanej

pokrętłem krzywki bębnowej przedstawiono na rys. 4.5.

105

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: