Оборудование для автоматизации производств

Пути автоматизации

Для повышения производительности труда и качества изделий во всем мире широко используется автоматизация производств. Объектами автоматизации могут быть операционные процессы и межоперационные перемещения изделий. По масштабам автоматизация может охватывать отдельные участки, цеха и даже целые предприятия. В зависимости от организации производства, типа производства, объема и долговременности выпускаемой номенклатуры изделий могут быть три уровня автоматизации: “жесткая автоматизация”, автоматизированное производство с ограниченными возможностями переналадки, гибкое автоматизированное производство.

“Жесткая автоматизация” обеспечивает большие объемы производств при долговременном выпуске единых изделий. Она находила широкое применение при планово-распределительной экономике в СССР. Себестоимость изделий при этом была невысокой, однако изделия при долговременном выпуске морально устаревали. При смене изделия требовался, как правило, полный демонтаж линий по выпуску изделий. Системы управления на таких автоматизированных линиях не были перепрограммируемыми. Управление осуществлялось микроконтроллерами, которые были достаточно надежными и дешевыми, но при переходе на другую продукцию требовалась их замена.

Автоматизированное производство с ограниченными возможностями переналадки также не рассчитано на чистую сменность изделий. При переходе на новую модель изделия требуются достаточно серьезные экономические вложения, связанные с частичным демонтажом автоматизированной линии и частичной заменой оборудования.

Наиболее адаптировано к условиям быстрой сменности изделий гибкое автоматизированное производство. Оно позволяет эффективно работать в рыночных условиях. В основе построения таких автоматизированных линий может быть заложен модульный принцип. Линия состоит из отдельных модулей, которые легко и быстро могут быть трансформированы в другую технологическую планировку. Система управления легко перепрограммируется на новые условия выпуска изделий.

Для автоматизации операционных процессов может быть использовано различное оборудование, станки и технологическое оснащение. Рассмотрим основное оборудование.

Автоматические станки.Они обеспечивают все процессы обработки изделий без участия человека. Работают по жесткой программе и хорошо подходят для массового производства. Установка и съем детали осуществляется вручную. Изменение программы работы станка затруднено.

Станки с числовым программным управлением (ЧПУ)имеют простую переналадку на другие режимы. Они имеют ограниченный набор инструментов, легко перепрограммируются, имеют высокую производительность, обеспечивают высокое качество технологических операций. Однако из-за ограниченного набора инструментов эти станки могут выполнять только определенную группу технологических операций, например, связанных с фрезерованием.

Обрабатывающие центры (ОЦ). Это наиболее прогрессивный вид технологического оборудования для механической обработки. Обрабатывающие центры в отличие от станков с ЧПУ оснащены большими магазинами для размещения инструмента. Замена инструмента осуществляется автоматически, что позволяет выполнять большой объем работ на одном станке, следовательно будет обеспечена экономия времени на установку и снятие детали, многократное программирование и т.д. Производительность ОЦ в 3-4 раза выше, чем у станков с ЧПУ.

Промышленные роботы. Можно выделить три поколения роботов:

1) программируемые роботы, действующие по заданной программе;

2) адаптивные роботы, действующие по программе, но имеющие ряд датчиков, которые корректируют программу в определенном диапазоне, например, сварочно-адаптивные роботы;

3) интеллектуальные, или интегральные роботы, обладающие элементами искусственного интеллекта и возможностью свободного диалога с человеком.

По роду своей деятельности промышленные роботы подразделяются на 3 группы:

1) технологические роботы, непосредственно выполняющие технологические операции (сборку, сварку и т.д.);

2) подъемно-транспортные роботы, обеспечивающие складирование и межоперационное перемещение;

3) комбинированные работы, выполняющие действия роботов первых двух групп.

В качестве средств автоматизации процессов межоперационных перемещений используются различные конвейеры: ленточные, роликовые, цепные, подвесные и т.д.; автооператоры, позволяющие перемещать изделия и заготовки по подвесным магистралям; кантователи, позволяющие переворачивать изделие, что улучшает доступ к его различным поверхностям; накопители, которые используются для питания линии при сбоях на отдельных рабочих местах.

Рассмотрим основные элементы автоматизации производственных процессов на промышленных предприятиях.

Автоматическая линия.Представляет систему автоматически действующих станков, связанных средствами межоперационного перемещения и имеющих единую систему управления. В состав автоматической линии могут входить станки полуавтоматы, станки с ЧПУ, обрабатывающие центры. Каждая линия годится только для обработки определенной детали. При замене детали необходимо осуществлять новую компоновку линии с частичной или полной остановкой производства.

Роторные и роторно-конвейерные линии.Технологические операции выполняются в процессе совместного транспортирования по окружности обрабатываемых заготовок и инструмента. Заготовки и инструмент устанавливаются в гнезда вращающихся навстречу друг другу дисков (роторов). Преимущество роторной линии – высокая производительность, надежность, простота. Недостаток – малая гибкость. Большей гибкостью обладают роторно-конвейерные линии. Инструмент и блоки устанавливаются не на дисках, а на конвейерах, огибающих ротор с заготовками. В этом случае переналадка проще и легче осуществляется переход на другие изделия.