АПП
Лекция 1. 3
1.1 Основы, терминология и направления АПП.. 3
1.2. Организационно – технические особенности автоматизации. 4
Лекция 2. 13
2.1 Технико-экономические особенности автоматизации.. 13
2.2 Технологичность деталей для автоматизированного производства. 14
2.2.1 Особенности конструирования изделий в условиях автоматизации производства. 14
2.2.2. Стабильность процессов. 21
2.2.3. Классификация деталей автоматизированного производства. 23
Лекция 3. 26
3.1. Манипуляторы в автоматизированном
производстве. 26
3.2 Однооперационные манипуляторы.. 26
3.3 Структурные и компоновочные схемы ТС.. 33
3.3.1 Синхронные принудительные транспортные системы. 33
3.3.2 Несинхронные принудительные транспортные системы. 34
3.3 Промышленные роботы в автоматизированном производстве [ Шишмарев] 36
3.3.1 Составные части и конструкции промышленных роботов. 40
3.4 Агрегатно-модульные автоматизированные
системы.. 45
3.5 Гибкие автоматизированные системы.. 49
Лекция 4. 53
4.1 Автоматизация транспортировки. 53
Лекция 6. 61
6.1 Автоматизация разгрузки-загрузки.. 61
6.2 Расчет элементов загрузочных устройств. 64
Лекция 7
Самотечные магазинные загрузочные устройства (магазины) 72
7.2 Магазины–транспортеры.. 79
7.3 Бункерные магазины.. 85
Лекция 8
Автоматизация контроля. 88
8.1. Назначение контроля. Факторы определяющие выбор вида контроля 88
8.2. Виды контроля. 88
8.3 Средства активного контроля и их классификация. 89
8.4 Принципиальные схемы контактных измерений в средствах активного контроля. 92
8.5 Устройство со сканированием лазерным лучом для бесконтактного измерения. 94
8.6 Контрольные автоматы, их структурная схема. 95
Лекция 9
Система автоматического управления средствами
автоматизации (общие понятия) 97
9.1 Классификация СУ.. 97
Лекция 10. 100
Инструментальное обеспечение (ИО) АПП.. 100
10.1 Функции ИО: 100
Лекция 11. 101
Элементы автоматизации.. 101
11.1 Классификация элементов автоматизации.. 101
11.2. Ручные выключатели.. 102
11.3. Концевые выключатели (КВ) 103
11.4 Бесконтактные выключатели.. 103
11.5 Фотоэлектрические датчики.. 104
11.6 Датчики инфракрасного излучения. 106
11.7 Оптоволоконные устройства. 106
11.8 Лазеры.. 106
11.9 ЭВМ (Анализаторы) 108
11.10 Счётчики. 108
11.11 Таймеры.. 108
11.12 Системы считывания штрих-кодов. 109
11.13 Оптические датчики положения. 112
11.14 Реле. 113
11.15 Приводы в АПП.. 113
11.16 Исполнительные механизмы.. 116
Лекция 1.
Основы, терминология и направления АПП
Одним из основных направлений деятельности человека является совершенствование процессов производства с целью облегчения тяжёлого физического труда и повышение эффективности процесса в целом – это направление может реализоваться через автоматизацию производственных процессов.
Итак, целью АПП является:
· повышение производительности;
· повышение качества;
· улучшений условий труда.
Цель рождает вопросы, что и как автоматизировать, целесообразность и необходимость автоматизации и др. задачи.
Как известно технологический процесс состоит из трёх основных частей:
- рабочего цикла - основной тех. процесс;
- холостых ходов - вспомогательных операций;
- транспортно – накопительных операций.
Основной тех. процесс тесно связан с СПИД. Рассмотрим СПИД:
С – это автоматизация рабочих и холостых ходов всех механизмов станка (авт.гл. движ., подач и вспом. операций).
П – автоматизация установки, фиксации деталей на станке.
И – требования АПП к инструменту.
Д – технологические требования АПП к детали.
Кроме того, Вспомогательных операций – это автоматизация загрузки, разгрузки, установки, ориентации, фиксации, транспортировки, накоплению и контролю детали.
Из всего выше сказанного видно, что АПП имеет комплексный подход и, не решив одну задачу, можем не достигнуть необходимого эффекта.
Автоматизация – направление развития производства, характеризуемое освобождением человека не только от мускульных усилий, для выполнения тех или иных движений, но и от оперативного управления механизмами выполняющими эти движения.
Автоматизация может быть частичной или полной.
Частичная автоматизация – автоматизация части операции по управлению производственным процессом при условии, что остальная часть всех операций выполняется автоматически (управление и контроль человеком).
Примером может служить – автом. линия (АЛ), состоящая из нескольких станков автоматов и имеющих автоматическую межоперационную транспортную систему. Управление линии осуществляется одним процессором.
Полная автоматизация – характеризуется автоматическим выполнением всех функций для осуществления производственного процесса без непосредственного вмешательства человека в работу оборудования. В обязанности человека входят настройка машины или группы машин, включение и контроль.
Пример: автоматический участок или цех.
Организационно – технические особенности автоматизации.
Анализируя тенденцию и историю развития автоматизации произв. процессов, можно отметить четыре основных этапа, на которых решались различные по своей сложности задачи.
1. Автоматизация рабочего цикла создание машин автоматов и полуавтоматов.
2. Автоматизация систем машин, создание АЛ, комплексов и модулей.
3. Комплексы автоматизации производ. процессов с созданием автоматических цехов и заводов.
4. Создание гибкого автоматизированного производства с автоматизацией серийного и мелкосерийного производства, инженерного и управленческого труда.
На первом этапе – модернизировалось универсальное оборудование. Как известно время обработки одного изделия опр-ся по формуле:
T = tР + tХ
Таким образом, для повышения производительности работы оборудования сокращалось время tР и tХ и совмещалось tР и tХ значит, если машина кроме рабочих ходов (tР) могут самостоятельно выполнять холостые хода (tХ), то она представляет собой автомат.
Необходимо учитывать, что под холостыми ходами следует понимать не только перемещение отдельных узлов станка без обработки, но и загрузку, ориентацию детали, их фиксацию. Однако, как показала практика, автоматизация универсальных станков, с точки зрения производительности имеет свои пределы, т.е. рост производительности труда составил не выше 60%. Поэтому в дальнейшем стали создавать специальные станки автоматы с применением новых принципов: многоинструментальные и многопозиционные автоматы применялись в поточных линиях, что явилось высшей формой первого этапа автоматизации (структурная схема см. рис.1).
Рис. 1. Структурная схема автомата
На втором этапе – создаётся АЛ (структурная схема см. рис.2).
АЛ называется – автоматическая система машин расположенных в технологической последовательности, объединённых средствами транспортировки, управления, автоматически выполняющих комплекс операций кроме контроля и наладки.
Создание АЛ потребовало решения более сложных задач. Так одна из них: создание автоматической системы межстаночной транспортировки обрабатываемых деталей, с учётом неодинакового ритма работы станков (время на операции разное); а также не совпадение по времени их простоев из-за возникающих неполадок. Система межстаночной транспортировки должна включать не только транспортёры, но и автоматические магазины накопители для создания расходования межоперационных заделов, устройств управления и блокировки системы машин. При этом необходимы не только согласование между собой рабочих циклов отдельных машин, а так же транспортирующих механизмов, но и блокировок на случай всевозможных неполадок (поломки, выход размеров за пределы поля допуска и т.п.).
Следующая задача второго этапа автоматизации: создание средств автоматизированного контроля, в том числе активного контроля с корректировкой работы станка.
Экономический эффект достигается не только повышением производительности и значительным сокращением затрат ручного труда благодаря автоматизации межстаночной транспортировки, контроля, уборки стружки.
Рис. 2. Структурная схема автоматической линии АЛ
Третьим этапом автоматизации является комплексная автоматизация производственных процессов – создание автоматических цехов и заводов.
Автоматическим цехом или заводом называется цех или завод, в котором основные производственные процессы осуществляются на АЛ.
Здесь решаются задачи автоматизации межлинейной и межцеховой транспортировки, складирования, уборки и переработки стружки, диспетчерского контроля и управления производством (структура автоматического цеха см. схему, рис.3).
Здесь элементами выполняющие рабочие ходы, являются уже АЛ со своими технологическими роторными машинами, механизмами транспортировки, управления и т.д.
В автоматических цехах и заводах межлинейное транспортирование и накопление заделов являются холостыми ходами.
Система управления цеха также выполняет новые более сложные задачи.
Важнейшей особенностью комплексной автоматизации производственных процессов как нового этапа технического прогресса явл-ся широкое применение вычислительной техники, которая позволяет решать не только задачу управления производством, но и гибкого управления тех. процессами.
Рис. 3. Структурная схема автоматического цеха
Гибкие автоматизированные системы – как четвёртый этап автоматизации представляют собой наивысшую четвёртую ступень развития автоматизации тех. процессов. ГАС предназначены для автоматизации тех. процессов со сменным объектом производства, в том числе для единичного и мелкосерийного производства.
Гибкое производство – сложное понятие, включающее в себя целый комплекс компонентов.
Машинная гибкость – лёгкость перестройки технологических элементов ГАП для производства заданного множества типов деталей.
Гибкость процесса – способность производить заданное множество типов деталей, в том числе из различных заготовок, разными способами.
Гибкость по продукту – способность быстрого и экономичного переключения на производство нового продукта.
Маршрутная гибкость – способность продолжать обработку заданного множества типов деталей при отказах отдельных технологических элементов ГАП.
Гибкость по объёму – способность ГАП экономически выгодно работать при различных объёмах производства.
Гибкость по расширению – возможность расширения ГАП за счёт введения новых технологических элементов.
Гибкость работы – возможность изменения порядка операции для каждого из типов в детали.
Гибкость по продукции – всё разнообразие изделий, которое способно производить ГАП.
Определяющими является машинная и маршрутная гибкость.
Использование ГАП даёт непосредственный экономический эффект за счёт высвобождения персонала и увеличения сменности работы и управляющего оборудования.
Обычно в первую смену производится загрузка заготовок, материалов, инструмента, тех заданий, СУ и т.д., это выполняется с участием людей. Вторую и третью смену ГАП работает самостоятельно под наблюдением диспетчера.
Лекция 2