Mavzu: Mashinasozlik texnologiyasida Mexatronikaning o`rni. Reja: Mexatronika haqida tushunchalar

1970 - y	1990 - y
2000 - y
Mexanika	90	70	40
Elektronika	10	20	30
Informatika va kompyuter boshqarish	0	10	30
	100%	100%	100%

Yuqoridagi fikrlarga dalil bо‘lgan an’anaviy tuzilishdagi metal kesish stanogining tuzilish sxemasi (a) hamda cheklangan vazifalar sonini bajaradigan mexanikaviy qismga ega mexatron tuzilishidagi stanokning tuzilish sxemalari (b) rasm 2 da berilgan.

A)
B)

Rasm 2. Metal kesish stanogining tuzilish sxemalari: a –an’anaviy tuzilishdagi; b – mexatron tuzilishdagi

Mexatron qurilmalarining asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat:

• 
  Barcha qism va elementlarni standartlashtirish, bir xillashtirish, yuqori darajada integratsiya qilish tufayli nisbatan past narxi;
  
• 
  Intellektual boshqarish usullarini ishlatish evaziga aniq va murakkab harakatlarni yuksak darajada amalga oshirish;
  
• 
  Yuqori puxtalik, kо‘pga chidamlilik va halaqitlardan yaxshi himoyalanganligi;
  
• 
  Elementlarni konstruktiv jihatdan ixchamliligi;
  
• 
  Kinematik zanjirlarni soddalashuvi va qisqarishi natijasida og‘irlik, о‘lcham va dinamik kо‘rsatkichlarini yaxshilanishi;
  
• 
  Aloxida funksional modullaridan buyurtmachilarning talablariga javob beradigan murakkab mexatron tizimlar va komplekslarni barpo etish imkoniyati.
  

Mexatron qurilmalarini dunyo bо‘ylab ishlab chiqarish xajmlari yangi soxalarni qamrab olgan holda yildan yilga ortib kelmoqda. Bugungi kunda mexatron modullar va tizimlardan quyidagi soxalarda keng foydalanib kelmoqda:

• 
  Stanoksozlik va texnologik jarayonlarni avtomatlashtirish jihozlari;
  
• 
  Robotlar va robototexnika (sanoat va maxsus);
  
• 
  Aviatsiya, kosmik va xarbiy texnikasi;
  
• 
  Avtomobilsozlik, misol qilib, avtomobil harakatini barqarorlashtirish, avtomatik parkovka va boshqalar;
  
• 
  Noan’anaviy transport vositalari (elektr velosipedlar, nogironlar aravachalari, yuk aravachalari, elektr rollerlar);
  
• 
  Ofis texnikasi (nusxa kо‘chirish va faksimil apparatlari);
  
• 
  Hisoblash texnikasi elementlari (printerlar, plotterlar, diskovodlar);
  
• 
  Meditsina jihozlari (klinika, reabilitatsiya, xizmat kо‘rsatish);
  
• 
  Maishiy va rо‘zg‘or texnikasi (kir yuvish, tikish va boshqa mashinalar);
  
• 
  Mikromashinalar (meditsina, biotexnologiyalar, aloqa vositalari va telekommunikatsiya uchun);
  
• 
  Nazorat va о‘lchash qurilmalari va mashinalari;
  
• 
  Foto va video texnikasi;
  
• 
  Operatorlar va uchuvchilarni tayyorlash uchun trenajerlar;
  
• 
  Shou industriyasi (yoritish va ovozni bezatish tizimlari) va hokazo.
  

Germaniya va boshqa ayrim davlatlarda mashinalar ishchi organlarini harakatga keltirish uchun elektr quvvatini mexanikaviy quvvatga о‘zgartiradigan qurilmalar о‘tgan asrning 30-yillaridan boshlab “elektr yuritma” nomi bilan tanilgan edi. Bu nom Yaponiya va AQShda keng tarqalmaganligi sababi bilan yangi atama yuqorida kо‘rsatib о‘tilgan qurilmalarni tavsiflash uchun kiritildi va tez kunlarda butun dunyo tomonidan ishlatila boshladi.

Elektr yuritma tizimini an’anaviy tushunish nuqtai nazaridan va mexatron tizimi о‘rtasidagi о‘xshashlik va farqini anglash metodik jihatdan maqsadga muvofiq bо‘ladi. Ushbu maqsad bilan elektr yuritma va mexatron tizimning funksional sxemalarini kо‘rib chiqamiz (rasm 3).

a)


b)

Rasm 3
Elektr yuritma (a) va mexatron tizimning (b) funksional sxemalari

Elektr quvvatni mexanikaviy quvvatga о‘zgartirish va harakatni texnologik jarayon talablariga muvofiq boshqarish uchun xizmat qiladigan an’anaviy elektr yuritma aslda elektr mexanikaviy tizimdir (rasm 3, a).

Elektr yuritma quyidagi elementlardan tashkil topgan:

• 
  Elektr dvigatel qurilmasi (EDQ), uning vazifasi elektr quvvatni mexanikaviy quvvatga о‘zgartirishdan iborat. Odatda EDQ vazifasini turli xildagi elektr dvigatellari bajaradi;
  
• 
  Kuchli о‘zgartirgich qurilmasi (KО‘Q), qurilmaning vazifasiga elektr quvvat manbaining (EQM) elektr quvvat parametrlarini (kuchlanish, tok kuchi, chastotasi) EDQni oziqlantirish uchun zarur bо‘lgan kо‘rsatkichlariga keltirish kiradi. Zamonaviy elektr yuritmalarida KО‘Qlar yarim о‘tkazgich asboblari (har xil tiristorlar va tranzistorlar) asosida tayyorlanadi;
  
• 
  Uzatish mexanizmi (UM), mexanizmning vazifasi EDQning mexanikaviy quvvatini mashina ishchi organi (IO) uchun talab etilgan harakat turi (aylanma yoki olg‘a qarab yuradigan) va harakat qiymatlariga (burovchi moment, aylanish chastotasi, tezligi) о‘zgartirishdan iborat;
  
• 
  Parametrlar (koordinatalar) datchiklari (D1 – D3); datchiklar elektr yuritmaning joriy holatini baholash uchun xizmat qiladi. Datchiklarning ma’lumotlari texnikaviy va texnologik talablarga muvofiq harakatlarni boshqarish uchun zarur bо‘lgan orqa aloqalarni shakllashda ishlatiladi. Parametrlar (koordinatalar) sifatida EDQ va KО‘Qdagi tok va kuchlanishlar, harakatlantiruvchi va egiluvchi momentlar, tezliklar, chiziqli va burchakli kо‘chirishlar va hokazolardan foydalaniladi;
  
• 
  Boshqarish qurilmasi (BQ) belgilovchi signal (buyruq) U_z hamda orqa aloqa datchiklari signallari asosida zarur boshqarish signalini ishlab chiqadi va uni KО‘Qga uzatadi. Boshqarish qurilmalari о‘zining rivojlanishida releli, lampali, tranzistorli kuchaytirish sxemalaridan zamonaviy kompyuter qurilmalari – mikroprotsessorlargacha bо‘lgan yо‘lni bosib о‘tdilar.
  

Ishlash chog‘ida belgilovchi signal operator, dasturiy qism (bloki) yoki jami texnologik jarayonini nazorat qiladigan iyerarxiya bо‘yicha yuqori darajadagi kompyuterlashgan tizimdan kelishi mumkin.
Endi mexatron tizimining funksional sxemasini kо‘rib chiqamiz (rasm 3, b). Ushbu sxemada:

• 
  Boshqarish qurilmasining vazifasini mikroprotsessor bajaradi; mikroprotsessor “boshqarish va indikatsiya tizimi (belgilovchi signal)” hamda axborot datchiklaridan kelayotgan signallaridan kelib chiqib, tizim chiqishida raqamli shakldagi boshqarish signalini shakllab beradi;
  
• 
  Axborot datchiklari ijro etuvchi (ishchi) organ harakatining joriy koordinatalarini elektr signallar kо‘rinishida ishlab chiqadi;
  
• 
  Kirish о‘zgartirgichlari elektr signallarni mikroprotsessor qabul qiladigan shaklga, ya’ni raqamli shaklga, о‘zgartirib beradi;
  
• 
  Chiqish о‘zgartirgichlari mikroprotsessor chiqish signalining raqamli qiymatini mexatron modulni boshqaradigan elektr signaliga о‘zgartirib beradi;
  
• 
  Mexatron moduli oziqlantirish manbaining elektr quvvatini ijro etuvchi (ishchi) organ ishi uchun talab etilgan tezlik va burovchi moment miqdori bilan mexanikaviy quvvatga о‘zgartirishini ta’minlaydi.
  

Kо‘rib chiqilgan elektr yuritma va mexatron tizimi о‘rtasidagi umumiy о‘xshashlik va farqni kо‘rsatib о‘tamiz.

Ikkita tizimning umumiy belgisi – ular elektr mexanikaviy tizim bо‘lib, ularning bosh vazifasi elektr quvvatni mexanikaviy quvvatga о‘zgartirish va texnologik jarayon talablariga muvofiq ishchi organ harakatini boshqarishdan iborat.
Tizimlarning funksional sxemalarini solishtirishidan kelib chiqadigan farqlarni sanab о‘tamiz:

1. 
   Mexatron tizimda boshqarish qurilmasi vazifasini mikroprotsessor ijro etadi, elektr yuritmasida esa bu vazifani boshqa qurilmalar, jumladan, analog qurilmalari bajarishi mumkin;
   
2. 
   Mexatron tizimining tarkibida KО‘Q, EDQ va UM bloklari mavjud emas. Ularning vazifalari mexatron modulida jamlangan.
   

Texnikaning rivojlanishi yuqorida qayd etilgan qurilmalarni mexatron tizimining yagona konstruktiv kо‘rinishida (tо‘liq yoki qisman) birlashtirish (integratsiya qilish)ga zamin va shart-sharoitlarni yaryatib berdi. Tizimni bunday birlashtirishi elektr yuritmalarning an’anaviy ajralgan tuzilishiga nisbatan qator afzalliklarga ega: tizim elementlarining о‘lchamlari, og‘irligi kamayadi, elektr va mexanikaviy aloqalarning uzunligi qisqaradi, ishlab chiqarish maydonlari kichrayadi, puxtaligi ortadi.

Yuqoridagidan kelib chiqib, qurilmalarni integral ijro etilishi sinergetik effektga egaligi haqida gapirishga asos bо‘ladi, bunda elementlar birlashtiruvidan kelib chiqadigan ijobiy effekt elementlarni alohida bajarilishiga nisbatan qо‘shilmaydi, aksincha, kо‘paytiriladi.