По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 141.201.

Тенденции развития техники: от механики до мехатроники

Ермаков Ю.М. д-р техн. наук, МГУ приборостроения и информатики, г. Москва

Вторую половину ХХ века называют веком научно-технической революции. Современный этап развития науки и техники ХХI века определяется как компьютерно-информационный. Это вызвано небывалым скачком в развитии микроэлектроники после изобретения в 1958 г. интегральной — суммирующей транзисторы схемы и массового их производства с 1960 г.

В начале 1960-х гг. основными средствами управления являлись кулачки распределительных валов и командоаппаратов, концевые выключатели (рис. 1, а). Настройка команд осуществлялась вручную. Поворотом маховичка на заданный угол кулачки, установленные на его валу, замыкали определенную группу концевиков, управляющих электромагнитными муфтами переключения передач.

В 1971 г. был выпущен первый в мире компьютер — микропроцессор Intel 4004, а в 1975 г. один из основателей корпорации «Интел», американский инженер-программист Мур Г. сформулировал тенденцию развития микроэлектроники: «Каждые два года количество элементов в микросхеме удваивается» («закон» Мура). За короткий период времени блоки стальных кулачков заменили бумажными перфокартами, затем перфолентами (рис. 1, б); контактные электрические реле — бесконтактными триггерами; электронные блоки — микросхемами (рис. 2). Миниатюризация повысила надежность командных устройств за счет сокращения промежуточных элементов и благодаря дублированию электронными блоками.

Техника инертна и развивалась бы гораздо медленнее без электроники. Благодаря электронным средствам управления громоздкие зубчатые и рычажные передачи уступили место мехатронике (термин японской фирмы Yaskawa Electric, 1969 г.), т. е. механике и электронике. Мехатронный узел состоит из регулируемого по скорости электродвигателя и исполнительного механизма: шпинделя, ходового винта, ведущего колеса, барабана.

Сравним узлы универсального токарного станка и с числовым программным управлением (ЧПУ) четверть века спустя. Кинематические схемы позволяют представить внутреннее строение сложных механизмов. Метод кинематического изображения станков и машин был разработан впервые в СССР в 1930-е гг. профессором Головиным Г.М., заведующим кафедрой металлорежущих станков МВТУ им. Н.Э. Баумана.

Шпиндельная бабка универсального станка модели 1К62 на двадцать две скорости имеет шпиндель, шесть валов и четырнадцать подшипников, двадцать пять зубчатых колес, муфту и четыре рычага переключения передач (рис. 3, а). Шпиндельная бабка станка с ЧПУ, 1989 г. выпуска, имеет шпиндель и зубчатую пару к датчику Д частоты вращения (рис. 3, б). Электродвигатель М обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости вращения. В приводе подачи станка с ЧПУ в тридцать с лишним раз меньше деталей, чем у универсального станка (рис. 4, а, б). Это не считая ходового вала, реечной передачи и двигателя быстрого хода. Все их функции выполняет регулируемый электродвигатель с шариковинтовой парой. Еще проще приводы подач на линейных двигателях, заменяющих винтовые передачи (рис. 4, в). Линейные приводы прямого хода применяются в станках с небольшими силами резания при раскрое металла, лазерной обработке, на координатно-расточных операциях.

Для Цитирования:
Ермаков Ю.М., Тенденции развития техники: от механики до мехатроники. Конструкторское Бюро. 2016;8.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: