Промышленная автоматизация и создание своих производственных линий как перспективная сфера приложения усилий

 

Содержание

Производство автоматических линий производства

На машиностроительных заводах и других производствах из всего объема сборочных работ механизировано только 15-20%, а остальная часть сборочных операций выполняется вручную. Автоматическая сборка имеет применение примерно в 6-7% от всех видов сборки. Поэтому необходимо сокращать трудоёмкость сборочных работ путем ее механизации и автоматизации.

Высшей ступенью автоматизации является комплексная автоматизация всех основных и вспомогательных сборочных работ, для получения наибольшего технико-экономического эффекта, с применением автоматических сборочных линий.

Шагая в ногу со временем, мы разработали новый продукт европейского стандарта качества, позволяющий решать эти актуальные для современных производств задачи, представляем Вашему вниманию:

Автоматизированные модульные сборочные линии

Сборочная линия от ООО «Норматив» — это модульная система конвейерного и вспомогательного оборудования, в которую входят: промышленные столы и различные транспортеры, компонующиеся в малые производственные линии для сборки продукции в потоке. Такая производственная линия может оборудоваться программируемым логическим контроллером (PLC ), который будет способствовать контролю и автоматизации пошагового процесса сборки и монтажа изделия.

Преимущества автоматизированных модульных систем для сборки изделия на конвейере

Модульные линии сборки на заказ от производственной компании «Норматив» — это ваше конкурентное преимущество.

Вы формулируете тезисы – требования к системе перемещения грузов, мы разрабатываем оптимальное техническое решение для автоматизации сборочных процессов.

Что мы предлагаем:

  1. Вписать конвейерную систему в существующую планировку, соблюдая ограничения помещения и учитывая расстановку прочего оборудования.
  2. Изготовить качественное современное оборудование, легко устанавливаемое и перенастраиваемое.
  3. Обеспечить надёжную и долговечную работу всей конвейерной системы, отвечающую требованиям технологии.
  4. Создать и установить программное обеспечение для исполнения оптимального алгоритма работы системы.
  5. Подобрать соответствующее дополнительное оборудование и элементы автоматизации (пневматика, датчики, сканеры, контроллеры и т.д.).
  6. Задать необходимую скорость движения грузов.
  7. Рассмотреть режим выполнения только полезной работы конвейеров: решить проблему «холостой» работы и траты энергии.
  8. Оборудовать конвейерную линию рабочими местами для операторов сборки продукции.
  9. Контролировать рабочий процесс поэтапного выполнения операций сборщиком.
  10. Предусмотреть возможность для более широкого оснащения спец. техникой и инструментом рабочих мест: установить монитор, подвести электропитание/ сжатый воздух, установить подвесное оборудование и др.
  11. Оптимизировать передачу деталей и рабочего инструмента между постами операторов, используя транспортные тележки.
  12. Укомплектовать систему в соответствии с техникой безопасности.
  13. Осуществить модернизацию или изготовить дополнительное оборудование для линии сборки, при необходимости обновления режима работы автоматизированной конвейерной системы.

Какую выгоду Вы получаете с внедрением автоматизированных сборочных линий

Модульность системы даёт возможность переналаживать сборочные линии в соответствии с различными режимами работы и системами программного управления. Объединение модулей позволяет компоновать линии любой требуемой длины и сложности.

Сборка изделий на автоматизированных конвейерных системах – это:

  • повышение производительности;
  • сокращение числа рабочих-сборщиков, операторов линии;
  • улучшение условий труда рабочих;
  • уменьшение удельной площадь цеха под сборку;
  • усовершенствование качества продукции;
  • снижение себестоимости выпускаемой продукции;
  • быстрая перекомпоновка под новую технологию сборки;
    и др

Подробнее о комплектации модульных конвейерных линий

Транспортные сборочные системы состоят из модулей, которые легко собираются и разбираются подобно конструктору. Это позволяет легко и быстро менять общую компоновку технологической линии и перестраивать производственный процесс.

  1. Каждый модуль содержит базовый рабочий стол, системы перестраиваемых по ширине линейных направляющих, конвейеры с разными носителями, тележки и подложки для перемещения собираемых узлов от одного рабочего места к другому, механизмы межоперационного накопления изделий для компенсации неравномерности ритма сборки.
  2. Рабочий пост оснащается удобно расположенными полками и боксами для хранения деталей, держателями и балансирами для специального оборудования, панелями для размещения дополнительного инструмента и сборочной документации.

Для обеспечения оптимизации работы оператора автоматизированной сборочной линии, устанавливается программируемый логический контроллер (PLC).

Успешный опыт автоматизации производственных процессов от компании «Норматив»

Мы работаем в данном направлении с крупными высокотехничными производствами в различных отраслях. Проводим работы по автоматизации процессов сборки с проектированием специальной оснастки и ее изготовлением индивидуально для каждого завода. Успешно внедряем автоматизацию в серийное производство, разрабатываем переналаживаемые конвейерные сборочные линии с различными системами программного управления.

Линия сборки роторов для автомобильных генераторов. ООО Норматив

Производственная сборочная линия от ООО Норматив

Универсальная линия для сборки вендинговых аппаратов - ООО Норматив

Для комплексной автоматизации сборочных процессов находим решения для таких вопросов как:

  • выбор подходящего уровня автоматизации сборки на конвейере и оптимального процесса автоматизированной сборки,
  • обеспечение заданной точности, надежности и производительности устройств автоматической сборки,
  • подбор типа конструкции и размеров сборочной оснастки,
  • определение требуемого темпа сборочного оборудования и др.

— благодаря этому формируется автоматизированная сборочная линия индивидуально под требования Вашего производства!

Проекты:

Сборочная линия состоит из 7 постов поэтапной сборки, специальной транспортирующей тележки и станции контроля для тестирования отопителей.

Автоматизированная конвейерная система для высокотехнологичной сборки изделий бытовой техники от ООО «Норматив» на экспорт

Возможно изготовление 10 различных модификаций аппаратов (предусмотрена возможность быстрой перенастройки работы линии). Сборка производится на специализированных подложках . Основная линия оборудована дополнительными линиями-приставками для осуществления подсборки внутренних узлов аппарата

Линия для узловой сборки решена в виде закольцованной системы из 2-х модульных транспортеров с приставными столами для передачи транспортируемого изделия.По двум длинным сторонам линии расположены рабочие места операторов-сборщиков в количестве 26 штук.

Используются паллеты, на которых устанавливаются для работы изделия весом ~ до 30 кг. Возможность точного позиционирования паллеты на конкретном рабочем посту. Система замкнутая: не имеет возвратной ветки.

Гравитационные рольганги для сборки крупногабаритных стеклопакетов весом до тонны, габариты от 2 (м).

Система универсальных перенастраиваемых (эргономичных) столов и постовых тележек, , изготовленных на базе анодированного алюминиевого профиля собственного производства.

Производство автоматических линий производства

Автоматические линии, понятия, назначение и структуры

  • Опубликовано: 26 февраля, 2021

1. Основные понятия и определения

Автоматические линии, предназначены для изготовления деталей в условиях крупносерийного и массового производства и являются основным средством решения задач комплексной автоматизации. В связи с продолжающейся реконструкцией и строительством новых заводов, с широким внедрением трудосберегающей и безлюдной технологии потребность в автоматических линиях непрерывно возрастает.

Экономическая эффективность использования автоматических линий достигается благодаря их высокой производительности, низкой себестоимости продукции, сокращению обслуживающего персонала на заданную программу выпуска, стабильному качеству изделий, ритмичности выпуска, созданию условий для внедрения современных методов организации производства.

Автоматическая линия представляет собой совокупность технологического оборудования, установленного в соответствии с технологическим процессом обработки, соединенного автоматическим транспортом. Функции человека при этом сводятся к контролю за работой оборудования и его поднастройкой, а также загрузке заготовок в начале цикла и выгрузке изделий в конце него. Причем последние операции все чаще передаются промышленному роботу. Автоматические линии могут быть операционными (для определенного вида обработки) или комплексными (система автоматических линий).

Система автоматических линий комплексной обработки – совокупность автоматических линий, обеспечивающих выполнение всех операций, предусмотренных технологическим процессом обработки.

Автоматический цех – производственная единица, в которой сосредоточены технологические потоки, состоящие из систем автоматических линий.

Автоматические линии классифицируются по основным признакам, влияющим на их организацию и эксплуатацию. Их делят на жесткие (синхронные) и гибкие (асинхронные), спутниковые и бесспутниковые, сквозные и несквозные, ветвящиеся и неветвящиеся.

Жесткая межоперационная связь характеризуется отсутствием межоперационных заделов. В такой автоматической линии заготовки (изделия) загружаются, обрабатываются, разгружаются и передвигаются от станка к станку одновременно или через кратные промежутки времени, и в случае остановки любого агрегата или устройства вся линия останавливается.

Гибкая межоперационная связь обеспечивается наличием межоперационных заделов, размещаемых в накопителях или транспортной системе, что создает возможность обеспечить при выходе из строя любого станка работу остальных агрегатов до истощения межоперационных заделов.

Спутниковая автоматическая линия – линия, в которой заготовки базируются, обрабатываются и транспортируются в приспособлении-спутнике. Транспортная система в этом случае должна обеспечить возврат спутников в начало линии.

Когда в составе технологического потока одна или несколько операций реализуются на параллельно работающих станках, автоматическая линия характеризуется ветвящимся транспортным потоком. Примером такого конструктивного решения служат линии для токарной обработки и шлифования внутренних поверхностей колец подшипников.

По степени совмещения обработки с транспортированием заготовки линии подразделяют на стационарные, роторные и цепные; по компоновке – на линейные, кольцевые, прямоугольные, зигзагообразные, зетобразные; по числу потоков – на однопоточные и многопоточные, с зависимыми и независимыми потоками, с поперечным, продольным и угловым расположением основного технологического оборудования. Большинство компоновок имеют незамкнутую структуру, обеспечивающую удобный доступ для обслуживания и ремонта оборудования.

По виду транспортных систем и способу передачи деталей с одной рабочей позиции на другую автоматические линии делят на линии со сквозным транспортированием через зону обработки (в основном используют для изготовления корпусных деталей на агрегатных станках), с фронтальным (боковым) транспортированием заготовки (при обработке коленчатых валов, крупных колец и фланцев), с верхним и нижним транспортными потоками (в линиях – для изготовления шестерен, мелких и средних колец подшипников, фланцев валов).

По типу встроенного основного технологического оборудования различают автоматические линии из специальных и агрегатных станков, хотя иногда имеет место компоновка из станков разных типов.

В настоящее время изготовляют автоматические линии для крупносерийного и массового производства, предназначенные для одновременной или последовательной обработки нескольких наименований однотипных, заранее известных изделий (блоки цилиндров двигателей, корпусов редукторов, насосов, клапанов, гильз, поршней и т.д.) как с автоматической, так и с ручной переналадкой. Подобные автоматические линии или системы автоматических линий называют автоматическими переналаживаемыми линиями (системами) групповой обработки; они предназначены для одновременной или последовательной обработки группы заранее заданных изделий, однотипных по размерам и технологии обработки.

По виду обрабатываемых деталей различают линии для обработки корпусных деталей (корпуса насосов, блоки компрессоров и т.д.) и линии для обработки деталей типа тел вращения (кольца подшипников, валы, гильзы и т.д.).

2. Автоматические линии для обработки деталей типа тел вращения

Детали типа тел вращения, предназначенные для обработки на автоматических линиях, в соответствии со способами базирования, транспортирования, а также использования основного технологического оборудования делят на две основные группы: детали типа валов длиной, значительно превышающей диаметр, и детали типа дисков (колец) диаметром, большим длины (ширины).

Технологические процессы обработки этих двух основных групп обычно объединяют в типовые схемы и уточняют в зависимости от конфигурации изделий и требований точности обработки.

Для токарной обработки, например, валов широко используют токарно-копировальные, автоматы, в то время как для изготовления; изделий типа дисков и колец наибольшее применение нашли горизонтальные и вертикальные многошпиндельные токарные автоматы.

Читать статью Автоматические линии — массовая автоматическая обработка станками

Многошпиндельные токарные автоматы выпускают в патронном и прутковом исполнении (рис. 1). В патронном исполнении их оснащают автооператором для загрузки заготовок и выгрузки отработанных деталей.

Шестишпиндельный токарный автомат

Рисунок 1. Шестишпиндельный токарный автомат: 1 – станина, 2 – передняя стойка, 3, 6 – поперечные суппорты, 4 – продольный суппорт, 5 – задняя стойка, 7 – шпиндель, 8 – шпиндельный блок, 9 – траверса, 10 – механизм поддержки прутков

Многошпиндельные токарные автоматы обладают широкими технологическими возможностями при обработке разнообразных деталей, обеспечивая высокую степень концентрации обработки. По принципу работы их подразделяют на автоматы параллельного и последовательного действия. Первые на всех шпинделях реализуют одинаковые операции и за один цикл работы обрабатывают столько сравнительно несложных деталей, сколько шпинделей имеет автомат.

Наибольшее распространение получили многошпиндельные автоматы последовательного действия (рис 2), на которых заготовки с загрузочной позиции периодическим поворотом (индексацией) шпиндельного блока 1 последовательно подводятся к рабочим позициям и одновременно обрабатываются в соответствии с технологическим процессом. Автомат оснащают поперечными суппортами 2, которые получают подачу от индивидуальных кулачков, и продольным суппортом 5, расположенным на центральной гильзе 4 и имеющим продольную подачу 5пр от своего кулачка. Иногда на продольном суппорте устанавливают скользящие державки с режущим инструментом, получающие перемещение от дополнительных индивидуальных кулачков, т.е. так же, как и инструментальные шпиндели с независимым приводом.

Многошпиндельный токарный автомат последовательного действия

Рис. 2. Многошпиндельный токарный автомат последовательного действия

Шпиндели 6 автомата получают вращение от приводного вала 3 через общее центральное зубчатое колесо 7, вследствие чего они имеют одинаковую частоту вращения.

8)

Большое число рабочих позиций шпинделей (6 – позволяет использовать их в разных сочетаниях. Детали сложной формы проходят обработку на всех позициях станка, перемещаясь в каждом цикле на следующую позицию (одинарная индексация). Для более простых деталей, которые можно обрабатывать при меньшем числе рабочих позиций, применяют схему параллельно-последовательной обработки. Для этого используют две позиции в качестве загрузочных и обрабатывают детали в два потока.

Для финишной обработки деталей типа тел вращения чаще всего применяют бесцентровошлифовальные автоматы, как наиболее подходящие при решении задач автоматической загрузки-разгрузки заготовок наиболее простыми методами. Кроме того, метод бесцентрового шлифования обеспечивает более высокую производительность за счет больших подач благодаря наличию жесткой опоры по всей длине обрабатываемой детали, воспринимающей силу со стороны шлифовального круга.

На автоматической линии для токарной обработки колец конических подшипников в начале установлен автоматический бункер для накопления и выдачи штучных заготовок, а в конце – магазин (с вращающимися щетками). Транспортные устройства (конвейеры подводной и отводящий, подъемники, гибкая лотковая система) передают заготовки из бункера к многошпиндельным токарным автоматам, а обработанные кольца – к прессу клеймения и далее в магазин. Наружные кольца обрабатывают на шестишпиндельных, а внутренние – на восьмишпиндельных токарных автоматах. На каждом станке реализуется полная токарная обработка кольца. Загрузка, выгрузка и поворот кольца в процессе обработки обеспечиваются автооператором.

3. Роторные автоматические линии

По структурному построению роторные линии существенно отличаются от линий из агрегатных и других станков, соединенных единой транспортной системой. Роторные линии (рис. 3) комплектуют из роторных автоматов, на которых обработка деталей выполняется в процессе непрерывного транспортирования их совместно с режущим инструментом. Таким образом, главной особенностью роторных линий является совмещение во времени транспортирования заготовок и их обработки. Траектория перемещения заготовки по всем станкам линии 1 осуществляется транспортными роторами 2.

Принципиальная и конструктивная схемы роторной линии

Рис. 3. Принципиальная (a) и конструктивная (б) схемы роторной линии

Производительность роторной линии зависит от числа позиций и частоты вращения роторов. В результате совмещения времени обработки со временем транспортирования заготовок роторные линии обеспечивают высокую производительность при изготовлении небольших, сравнительно простых деталей, при малом основном технологическом времени

Читать статью  Литейное и формовочное оборудование

Роторные линии эффективно используют в массовом производстве. Необходимо указать на то, что перестановка деталей с одного ротора на другой приводит к потере точности изделия.

4. Назначение гибкого автоматизированного производства

Гибкое автоматизированное производство (ГАП) – принципиально новая концепция в машиностроении, ведущая к созданию автоматизированного предприятия будущего.

Новое в концепции ГАП состоит в том, что ему свойственен централизованный способ производства, предусматривающий как можно более полную обработку деталей на одном оборудовании.

Новая концепция позволяет полностью интегрировать весь производственный цикл – от идеи до выпуска новой продукции – путем автоматизации всего комплекса процессов производства и управления на базе ЭВМ и современных достижений в электронике и приборостроении. Переход с выпуска одного изделия на выпуск другого осуществляется без остановки технологического и другого оборудования (требуемая переналадка идет параллельно с выпуском предыдущего изделия). Обобщенным понятием, распространенным на все организационные структуры и виды ГАП, является понятие гибкая производственная система (ГПС).

ГПС – это несколько единиц технологического оборудования, снабженного средствами и системами, обеспечивающими функционирование оборудования в автоматическом режиме; при этом ГПС должна обладать свойством автоматической переналадки при переходе на производство новых изделий в пределах заданной номенклатуры. По организационным признакам ГПС подразделяют на следующие виды: гибкая автоматизированная линия (ГAJl), гибкий автоматизированный участок (ГАУ), гибкий автоматизированный цех (ГАЦ), гибкий автоматизированный завод (ГАЗ). ГАЛ и ГАУ состоят из гибких производственных моделей (ГПМ) или отдельных единиц технологического оборудования.

Под ГПМ подразумевается единица технологического оборудования, оснащенная системой ЧПУ или каким-либо другим устройством ПУ и функционирующая как самостоятельно, так и в составе ГПС; при этом все функции, связанные с изготовлением изделия, должны осуществляться автоматически.

5. Принципы создания ГПС

Принцип создания предполагает нахождение оптимального соединения универсальности и автоматизации в программно-управляемом и программноперенастраиваемом оборудовании.

Нахождение оптимума ГПС является задачей технико-экономического анализа ГПС для конкретной реализации.

ГПС строят на базе модулей. Под модулем понимают первичный элемент, выполняющий автономно или в составе ГПС более высокого уровня законченную операцию.

Являясь компонентом ГПС, модуль сам может состоять из компонентов. Компонент модуля, как и модуль, может быть самостоятельно разработан, изготовлен и внедрен, но присущие ему функции управления или технологические функции могут быть выполнены только в составе модуля.

ГПС представляет собой многоуровневую структуру, на самом нижнем уровне которой находятся гибкие автоматизированные модули, затем гибкие автоматизированные линии, следующие уровни – это ГПС участка, цеха, предприятия в целом.

Модуль и иерархичность позволяют создавать проекты любого необходимого уровня вплоть до автоматизированного предприятия.

Оборудование ГПС, как основное, так и вспомогательное, при смене изделий перенастраивается путем ввода новых управляемых программных модулей. Перенастройка модулей вручную допустима в минимальных объемах и только в случаях очевидной экономической неэффективности реализации программной перенастройки.

Построение ГПС с максимальным достижением предметной замкнутости обусловливается наибольшей эффективностью внедрения бригадных форм организации труда, повышением ответственности персонала за конечный результат труда.

Максимальная предметная замкнутость является необходимым условим сокращения длительности производственного цикла за счет уменьшения времени на межоперационное пролеживание, дополнительный контроль и транспортировку деталей и сборочных единиц с участка на участок, из цеха в цех и т.д.

6. Основные характеристики ГПС

Организационная основа ГПС – это групповое производство, являющееся формой организации дискретных (прерывных) производственных процессов, экономикоорганизационной основой которых является целевая подетальная специализация участков и цехов, а технологической составляющей – унифицированная групповая форма организации технологического процесса (ТП).

Основа технологической унификации ТП – классификация деталей и их поверхностей по конструктивно-технологическому признаку на базе общности оборудования, наладки и инструментальной оснастки, например классификация деталей машиностроения (рис. 4).

Классификация деталей машиностроения

Рис. 4. Классификация деталей машиностроения

Группирование деталей для одновременной обработки на одной ГПС включает три группы условий:

  1. Геометрические параметры изделий, которые в основном определяют типоразмер включаемых в ГПС станков, при этом подобие формы или идентичность технологических переходов перестают играть решающую роль в составлении деталей, главными критериями становятся габариты и масса;
  2. Технологические параметры, определяющие возможность полной обработки каждой группы деталей на одном станке в одну – две операции или необходимость их доработки на других станках системы;
  3. Организационно-экономические характеристики, например обработка группы деталей для одновременного поступления на сборку, или группы деталей, обрабатываемых из одной заготовки. Группированию подлежат не только детали, но и функциональные узлы, стандартные детали и изделия

Опыт показывает, что в новое изделие обычно переходит 30–50 % деталей старых конструкций, 20–40 % модернизированных, 10–20 % создаются вновь.

Модификация и разработка новых деталей с использованием унифицированных поверхностей позволяет сократить их разнообразие и включить их в существующие группы деталей.

Принцип использования типовых и унифицированных поверхностей при проектировании деталей реализуется в САПР К, входящую в интегрированную производственную систему.

Технология обработки новых деталей также разрабатывается с учетом технологии трех обрабатываемых групп деталей, что позволит включить новые детали в эти же группы для обработки и на этих же ГПС.

Понятие гибкости производственной системы является многокритериальным и неоднозначным.

Многообразие задач, решаемых методами гибкой автоматизации, не дает возможности сформулировать единые методы количественной оценки гибкости, позволяющие сравнивать различные системы.

В практике целесообразно оценивать три формы гибкости:

  1. Структурную – это свобода в выборе последовательности обработки; возможность замены при выходе из строя любой единицы оборудования на аналогичную; возможность наращивания системы на основе модульного принципа;
  2. Технологическую гибкость – способность производить заданное множество типов деталей различными способами; сравнения можно производить по индексу гибкости
  3. Организационную гибкость, которая в значительной мере определяет структуру ГПС.

где N – номенклатура деталей, выпускаемых системой за определенный период времени; К – доля деталей, изготавливаемых на системе впервые (процент обновления номенклатуры); п – число одинаковых деталей в партии;

По степени автоматизации ГПС выделяют:

  • высокую степень, при которой реализуется автоматическое управление и трехсменный режим работы;
  • среднюю степень – непрерывное автоматизированное управление при многостаночном обслуживании (коэффициент многостаночного обслуживания KM > 2);
  • малую степень – коэффициент многостаночности KM 2.

Высокий уровень автоматизации ГПС достигается за счет значительного усложнения оборудования при существенном росте его стоимости. В связи с этим проблема обеспечения надежности приобретает особую актуальность.

В качестве показателей оценки надежности ГПС используют

где T – суммарное время пребывания в работоспособном состоянии всех ГПМ в составе ГПС, ч; Tоб – суммарное время технического обслуживания всех ГПМ плюс суммарное неперекрываемое время технического обслуживания вспомогательного оборудования, вызывающего простой одного или нескольких ГПМ в составе ГПС, ч; Tрем – суммарное время планового и непланового ремонта всех ГПМ плюс суммарное неперекрываемое время планового и непланового ремонта вспомогательного оборудования, вызывающего простой одного или нескольких ГПМ.

7. Структура гибкой производственной системы

В настоящее время значительное повышение эффективности в машиностроении, особенно в мелкосерийном и серийном производстве, может быть достигнуто за счет широкого применения ГПС, управляемых с помощью ЭВМ.

ГПС – это совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов (РТК), ГПМ, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования (СОФ) в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений характеристик оборудования.

СОФ ГПС в автоматическом или автоматизированном режиме имеют следующие структурные составные части:

  1. Автоматизированную транспортно-складскую систему (ATCC) – систему взаимосвязанных автоматизированных транспортных и складских устройств с установкой в спутнике (на паллете) или другой транспортной таре (поддоне, кассете, в магазине) для временного накопления, распределения и доставки предметов производства и технологической оснастки к ГПМ, PTK или другому технологическому оборудованию ГПС. ATCC может выполнять автоматическое хранение, подачу на сборку элементов УСП, а также автоматическую мойку;
  2. Автоматизированную систему инструментального обеспечения (АСИО) – это взаимосвязанные устройства, оборудование и система управления, включая участки подготовки и настройки инструмента, его транспортировки, накопления, смены и контроля качества, обеспечивающие подготовку, хранение, автоматическую замену инструмента в магазинах, на станках;
  3. Автоматизированную систему удаления отходов (АСУО) – устройства с системой управления для удаления стружки и других отходов из зоны ГПМ, PTK и другого оборудования, включенного в ГПС;
  4. Систему автоматизированного контроля (САК) – систему контроля заданных параметров детали или изделия в процессе обработки, включающую контрольно-измерительную машину с ЧПУ, программируемые и моделирующие проверочно-испытательные машины, систему устройств и мер по контролю параметров поступающих заготовок и комплектующих изделий.

Состав и структура ГПС определяются содержанием технологического процесса, который включает:

  • параметры заготовок и номенклатуру деталей;
  • готовую программу выпуска деталей, определяющую цикл изготовления;
  • состав технологического оборудования;
  • организацию производства обслуживания оборудования в процессе изготовления, переналадки, смены инструмента, приспособления, схватов, контроля деталей;
  • диагностирование, управление оборудованием и ремонтом технических средств.

В настоящее время существуют три основных направления при построении структур автоматизированных участков, линий и цехов:

Автоматические линии — массовая автоматическая обработка станками

Назначение автоматических линий (АЛ), как и любого другого оборудования, сводится к повышению производительности и увеличению прибыли. В данном случае эффективность достигается за счет многоинструментной и многопозиционной обработки деталей, сокращения доли живого труда, т. е. концентрации производства, полной автоматизации вспомогательных процессов и резкого уменьшения количества обслуживающего персонала.

Автоматические линии — это ряд автоматически управляемых станков, транспортных и контрольных механизмов, работающих по заданному технологическому процессу и представляющих собой единую систему, предназначенную для массовой обработки устойчивых по конструкции изделий АЛ используются преимущественно в массовом производстве разных отраслей промышленности, а в машиностроении они выполняют широкую номенклатуру операций: сверлильно-расточные, резьбонарезные, фрезерные, шлифовальные, токарные, зуборезные, кузнечно-прессовые, литейные, сварочные, термические, окрасочные, гальванические и др.

Впервые металлорежущие станки были соединены передающим устройством на английской фирме «Моррис моторз» в 19231924 гг. при изготовлении блоков цилиндров для автомобильных двигателей. Линия выполняла 53 операции и обрабатывала 15 блоков в час Линия обслуживалась 21 оператором, но управлялась она с помощью рычагов и поэтому была ненадежной в эксплуатации В 1928 г. фирма «А. О. Смит энд К°» построила завод в Милуоки (США), на котором было полностью автоматизировано производство автомобильных рам Изготовление рам начиналось с получения стальной полосы, которая сначала проходила через контрольную позицию, где проверялась и выправлялась. Затем по мере продвижения по автоматической станочной линии полоса резалась, гнулась, пробивалась и прессовалась, приобретая различные формы, необходимые для различных частей шасси. Так же автоматически все части собирались и клепались, затем собранные рамы обрабатывались металлическими щетками и протирались для последующей окраски. На линии, обслуживаемой 120 рабочими, главным образом наладчиками и ремонтниками, ежедневно производилось около 10 тысяч рам Таким образом, на каждую раму затрачивалось 16 человеко-минут.

В 1929 г. фирма «Грехем Пейдж Моторс» (США) создала автоматическую систему на базе агрегатных станков для обработки блока цилиндров машины. Автоматическая линия, созданная фирмой «Джон Бертрам» (Канада) на основе агрегатных станков, имела главный пульт централизованного дистанционного управления При этом у каждого станка (блока) была своя панель управления. Таким образом, впервые была создана единая сблокированная автоматическая система машин.

В Советском Союзе станочная линия впервые была создана в 1939-1940 гг. на Сталинградском тракторном заводе. Она состояла из 5 станков, соединенных конвейерами, и предназначалась для обработки роликовых втулок для гусеничных тракторов Первая поточная автоматическая линия была построена на базе модернизированных станков ручного управления.

Во время Второй мировой войны и в послевоенные годы автоматические станочные линии агрегатных станков получили большое распространение на советских машиностроительных заводах В 1946 г. ЭНИМС и завод «Станкоконструкция» создали автоматическую линию станков для обработки блоков двигателей тракторов.

В этом же году была создана линия для обработки головки двигателя трактора ХТЗ. В 1947 г. созданы четыре автоматические линии для обработки блоков двигателей грузовых автомобилей ЗИЛ-150. Одна из четырех линий состояла из 8 станков типа А291, А306 и имела 8 рабочих позиций, 224 шпинделя, а также 20 электродвигателей. Управление автоматической линией производилось с центрального пульта, снабженного световой сигнализацией Протяженность линии 17,2 м С этого времени началось быстрое внедрение автоматических линий в СССР.

В конце 1955 г. на Первом государственном подшипниковом заводе (ГПЗ-1) был создан и в 1956 г. вошел в строй цех, оборудованный двумя автоматическими линиями по производству шариковых и роликовых подшипников. На линии полностью автоматизированы все операции механической и термической обработки колец, контроля, сборки, антикоррозийной обработки, упаковки изделий и удаления стружки (рис. 1). Благодаря внедрению автоматических линий производственный цикл изготовления подшипников сократился в 4-5 раз, а выработка на одного рабочего повысилась в 2 раза.

Цех-автомат на ГПЗ-1

Рис. 1. Цех-автомат на ГПЗ-1

1. Классификация автоматических линий

Учитывая широкое применение АЛ в промышленности, их классифицируют по разным свойствам: по типу оборудования, расположению оборудования, типу связи между станками, способу транспортирования обрабатываемых деталей АЛ делят на жесткие (синхронные) и гибкие (асинхронные), сквозные и несквозные, ветвящиеся и неветвящиеся.

По типу оборудования различают автоматические линии, скомпонованные из специально построенных для данной АЛ, универсальных или специализированных станков Два последних типа перед встраиванием в линию должны быть модернизированы и автоматизированы.

По расположению оборудования АЛ делятся:

  • на линейные, кольцевые, прямоугольные, зигзагообразные, z-образные;
  • на однопоточные и многопоточные;
  • с зависимыми и независимыми потоками;
  • с поперечным, продольным и угловым расположением основного технологического оборудования.

Большинство компоновок имеет незамкнутую структуру, обеспечивающую более удобный доступ для обслуживания и ремонта.

По типу связей между станками АЛ делятся:

  • на жесткие (синхронные). Такая межоперационная связь характеризуется отсутствием межоперационных заделов. Заготовки загружаются, обрабатываются, разгружаются и передвигаются от станка к станку одновременно или через кратные промежутки времени, в случае остановки любого устройства вся линия останавливается;
  • нежесткие (асинхронные) . Межоперационные связи обеспечиваются наличием межоперационных заделов, размещаемых в накопителях или транспортной системе. Это дает возможность при выходе из строя любого станка работу остальных станков до истощения межоперационных заделов не останавливать

По способу транспортирования обрабатываемых деталей АЛ бывают:

  • со сквозным транспортированием через рабочую зону станков — применяется в основном при обработке корпусных деталей на агрегатных станках;
  • с верхним транспортированием заготовок — применяется при обработке зубчатых колес, фланцев, валов и других деталей;
  • с боковым (фронтальным) транспортированием — примеряется при обработке коленчатых и распределительных валов, гильз, крупных колец;
  • с роторным транспортированием — применяется на роторных АЛ, где обработка и транспортирование полностью или частично совмещены

АЛ можно разделить по способу перемещения обрабатываемых деталей с позиции на позицию:

  • на спутниковые (для обработки сложных по форме деталей, которые трудно или невозможно транспортировать и закреплять в автоматическом режиме с помощью механических устройств);
  • бесспутниковые (для обработки деталей, имеющих развитые базовые поверхности, гарантирующие их надежную и точную установку на транспортере и в зажимном приспособлении).

Конструкция станков, входящих в состав линий (как специально построенных для данной АЛ, так и универсальных или специализированных), при встраивании в АЛ не претерпевает существенных изменений. Доработке подвергается только система управления (работу каждого отдельного станка надо согласовать с работой всей линии), а станок снабжается устройством автоматической загрузки заготовки с транспортера. Оборудование АЛ, помимо станков, включает транспортные системы и системы управления.

2. Транспортные системы и механизмы АЛ

Конструкции транспортных систем и механизмов АЛ зависят по большей части от параметров обрабатываемых деталей.

Транспортные системы АЛ являются одной из их основных характеристик. Они делятся:

  • по целевому назначению (на системы для межоперационного и межстаночного перемещения и для удаления стружки);
  • по способу перемещения деталей (циклического и непрерывного действия);
  • по методу перемещения деталей (под действием силы тяжести, принудительно и смешанным способом)

Основными видами транспорта АЛ являются:

  • элементарные транспортеры;
  • распределительные транспортеры (разделяющие поток заготовок на две или более части и соединяющие разделенные потоки);
  • поворотные устройства (поворачивающие заготовку вокруг вертикальной или горизонтальной оси);
  • подъемники (поднимающие заготовки вверх при расположении транспортера над станками);
  • манипуляторы (передают заготовки с транспортера в зону обработки станка);
  • транспортеры для уборки стружки и пр.

Для перемещения заготовок с одной рабочей позиции на другую применяют разные виды транспортеров: толкающие, цепные, подвесные, ленточные, роликовые, винтовые, инерционные, лотки, трубы и т. п.

Одна из модификаций шагового штангового транспортера с собачками показана на рис. 2, а. Для перемещения деталей, имеющих развитую опорную поверхность, эти транспортеры совершают возвратно-поступательное движение вдоль линии. Все детали 1, находящиеся на транспортере, за один цикл синхронно перемещаются на величину хода штанги 3 от пневмоцилиндра 4. При движении штанги 3 в обратном направлении собачки 2 проскальзывают под деталями.

Простейшие транспортные системы автоматических линий

Рис. 2. Простейшие транспортные системы автоматических линий: 1 — деталь; 2 — перемещающий элемент транспортера; 3 — штанга; 4 — привод.

Цепные транспортеры (рис. 2, б) применяют на многих линиях, где надо непрерывно двигать заготовки в процессе обработки. Движение деталей 1 на таком транспортере не является синхронным. В конце транспортера детали обычно накапливаются в небольшом заделе. В качестве шаговых цепные транспортеры почти не применяют. Это объясняется тем, что обеспечить точное перемещение заготовок для их фиксации при базировании и зажиме на рабочих позициях цепной транспортер не может.

Транспортные системы бывают с жесткой, гибкой и смешанной связью.

Жесткая межоперационная связь характеризуется отсутствием или очень малой величиной межоперационных заделов. В АЛ с жесткой связью заготовки загружаются, обрабатываются, разгружаются и передвигаются от станка к станку синхронно через кратные промежутки времени и в случае остановки любого агрегата или устройства вся линия останавливается.

В АЛ из агрегатных станков для обработки корпусных деталей большей частью применяют транспортные системы с жесткой связью оборудования, к которым относятся шаговые конвейеры с убирающимися собачками или поворачивающимися флажками. В целях сокращения простоев в АЛ с жесткой связью применяют конвейеры с управляющимися собачками, которые позволяют производить небольшое межоперационное накопление деталей между станками.

Гибкая межоперационная связь обеспечивается наличием межоперационных заделов, размещаемых в накопителях или транспортной системе, что создает возможность при выходе из строя любого станка работу остальных агрегатов до истощения межоперационных заделов не прекращать. Показанные на рис. 2 штанговый и цепной конвейеры относятся к системам с жесткой и гибкой связью соответственно.

В АЛ с гибкой связью для обработки главным образом деталей типа тел вращения (кольца, фланцы, валики) чаще всего применяются транспортные системы в виде цепных, роликовых, винтовых и вибрационных конвейеров, подъемников, лотков. При гибкой связи координация перемещений деталей в линии отсутствует.

Для уменьшения потерь рабочего времени, связанного с наладкой отдельных станков АЛ, в линию встраивают накопительные устройства. Для этого сплошной поток разделяют на отдельные участки, каждый из которых при остановке других может работать самостоятельно В синхронных АЛ транспортная система практически не может быть использована в качестве накопителя заготовок Детали, находящиеся на холостых позициях линии, не могут расходоваться в период простоя отдельных станков В несинхронных АЛ накопители находятся между отдельными станками или участками В системах линий накопители находятся также между отдельными линиями.

Для обеспечения работы АЛ по обработке корпусных деталей наиболее простые накопители заделов выполняются в виде площадок-складов, расположенных на стыке участков линии. Такие накопители обслуживаются рабочими вручную.

Автоматизированные накопители заделов корпусных деталей бывают двух типов: проходные (транзитные) и тупиковые.

Проходные накопители характеризуются тем, что в них детали транспортируются и при нормальной работе, а не только при простое одной из смежных секций. Обычно в качестве проходного накопителя корпусных деталей используется транспортер для передачи заготовок из секции в секцию (рис. 3). Транспортер выполнен в виде бесконечной цепи со свободно вращающимися роликами 3. При достижении деталью 2 неподвижного упора 1 или ранее поданной детали ролики прокатываются по нижней поверхности детали 2 (см. ролик в разрезе).

Схема проходного накопителя заделов для корпусных деталей

Рис. 3. Схема проходного накопителя заделов для корпусных деталей

Тупиковый накопитель (рис. 4) работает только при простое одной из смежных с ним секций. Секция 6 передает детали на позицию 8, соединенную с поперечным транспортером 5, а также с транспортером 7, предназначенным для передачи деталей в тупиковый накопитель заделов и из него Наличие деталей на позициях 2 и 8 контролируется конечными выключателями. Транспортер секции 6 выдает деталь на позицию 8 лишь при условии что на этой позиции нет детали.

Схема тупикового накопителя корпусных деталей

Рис. 4. Схема тупикового накопителя корпусных деталей

Транспортер секции 5 совершает ход вперед только в том случае, если на позиции 8 есть заготовка (ее он забирает), а на позиции 2 она отсутствует. Транспортер секции 1 совершает ход вперед, забирая деталь с позиции 2, лишь если на этой позиции есть деталь.

Эти условия соблюдаются при нормальной совместной работе секций. При простое секции 6 позиции 8 и 2 свободны (и транспортеры 5 и секции 1 не работают), и если на первом транспортере 3 накопителя есть деталь, то этот транспортер выдает деталь, транспортер 7 подает ее в позицию 8 и этим включаются транспортеры 5 и секции 1. Если начнет работать секция транспортера 7, то выдача деталей из накопителя прекращается. Если секция 6 не работает, то израсходуется весь запас и остановятся все транспортеры секций 6 и 1 и накопителя.

Если при нормальной работе с позиции 2 деталь не забирается секцией 1 и в накопителе есть свободная емкость, то с позиции 8 деталь забирается транспортером 7 и штанга накопителя начинает работать на накопление до тех пор, пока не начнет работать секция 1 или не окажется израсходованной емкость накопителя.

Уменьшение потерь не единственный критерий для деления линии на секции. Накопитель заделов вводится между двумя смежными станками, только если это не связано с крупными затратами Иногда накопители совсем не применяются из-за больших затрат на их устройство.

В качестве накопителей мелких деталей используются бункера.

Емкость накопителей заделов зависит от средней длительности простоя секции. Бункер для накопления мелких заготовок должен вмещать не меньше десятикратного числа заготовок, нужных для ликвидации простоя средней длительности На линиях для крупных деталей в накопителе собирают столько деталей, чтобы их хватило на время работы линии, превышающее простой в 1,5-6 раза. К чрезмерному увеличению размеров накопителей надо относиться осторожно и помнить, что незавершенное производство, создаваемое накопителями, отрицательно влияет на экономические показатели работы АЛ.

На многих автоматических линиях выполняется обработка деталей с двух сторон. Для изменения стороны обработки деталь надо повернуть. Механизмы изменения ориентации обрабатываемых деталей зависят от вида связи между станками: жесткая она или гибкая. При жесткой связи используются кантователи — поворотные столы, выполняющие эту операцию в строго определенном порядке. Во втором случае чаще используются разные загрузочные устройства или их элементы, использующие профиль детали и силы тяжести, разные упоры и ограничители.

Гидравлические механизмы поворота выполняют на основе гидроцилиндра в совокупности с зубчатой передачей и обгонной муфтой, в сочетании с мальтийским крестом или рычажно-храповым механизмом, а также на основе гидродвигателя или однополостного гидромотора. Аналогичные схемы имеют пневматические и пневмогидравлические механизмы поворота В электрических механизмах применяют асинхронные или шаговые электродвигатели Из механических механизмов поворота наиболее часто применяют рычажные, мальтийские, кулачковые и зубчатые.

После перемещения заготовки по транспортеру к станку в дело вступает загрузочное устройство. По месту расположения загрузочные устройства делятся:

  • на непосредственно встроенные в автоматы и являющиеся их неотъемлемыми узлами и работающие от общего привода;
  • расположенные около станков и между участками линии и имеющие самостоятельный привод

По характеру подачи деталей загрузочные агрегаты делят на непрерывные и циклические. Они приводятся в действие от механического, гидравлического или пневматического привода.

В зависимости от принятого метода накопления деталей устройства делят:

  • на бункерные (мелкие детали в них располагаются навалом);
  • магазинные (детали в емкости располагаются ориентированно в один ряд);
  • штабельные (детали в емкости располагаются ориентированно в несколько рядов или слоев)

По конструктивному исполнению загрузочные устройства делят на цепные, фрикционные, трубчатые, дисковые и лотковые. Детали могут перемещаться под действием подающего диска, толкателя, цепи, вибрационного механизма, вращающихся щеток и других механизмов, а также под действием силы тяжести.

Среди загрузочных приспособлений как наиболее совершенные надо выделить манипуляторы и промышленных роботов.

Зажимные приспособления АЛ, как уже говорилось, есть двух видов: стационарные и приспособления-спутники.

Стационарные приспособления являются частью станка АЛ. В них подают, устанавливают, закрепляют и обрабатывают заготовки с надлежащим направлением режущего инструмента. После обработки заготовку открепляют, удаляют из приспособления и передают на транспортирующее устройство для перемещения на следующий станок Стационарные зажимные приспособления обычно одноместные однопозиционные, реже многопозиционные (поворотные) и многоместные. Эти приспособления автоматических линий имеют свои особенности. Заготовки в эти приспособления подаются и устанавливаются простейшим движением транспортирующего устройства линии В качестве установочных элементов используют опорные планки и два выдвижных пальца с коническими фасками. По сложной траектории (дуги и прямые) с помощью автооператоров заготовки деталей типа тел вращения обычно подаются в центры станков.

Автоматический контроль правильности установки заготовки в приспособление предупреждает брак и аварии. Работа приспособлений жестко согласована с действиями станка и конвейера.

Приспособления-спутники представляют собой устройства, которые несут закрепленные в них заготовки по всей трассе АЛ. Их применяют для обработки заготовок сложной конфигурации, реализуя принцип постоянства установочных баз Приспособление- спутник обычно представляет собой плиту прямоугольной формы с базовыми и зажимными элементами. В начале линии на спутнике вручную устанавливают и закрепляют заготовку Дальнейшее перемещение спутника с заготовкой не отличается от перемещения корпусной заготовки. Как и у корпусной детали, у плиты приспособления-спутника есть опорная поверхность и два установочных отверстия В конце линии заготовку открепляют и снимают Приспособления-спутники, кроме повышения качества обработки заготовки, усложняют АЛ из-за необходимости их возврата, удорожают ее и вынуждают организовывать жесткую транспортную связь.

Большой проблемой на автоматических линиях является удаление стружки. Ее удаляют из рабочей зоны станков, смывая эмульсией, сдувая сжатым воздухом или перемещая подвижными элементами станков и конвейера. При обработке деталей из чугуна без охлаждения применяется отсасывание металлической стружки и графитовой пыли с помощью гидроциклонов. Удаление стружки из отверстий производится выдуванием или вытряхиванием на спецустройствах. В особенно затруднительных случаях применяют экзотические методы вроде взрыва. Для улучшения отвода сливной стружки и предотвращения ее сворачивания в клубок на режущем инструменте применяют стружколомы, с опорных поверхностей приспособлений такую стружку смывают и сдувают Для обеспечения чистоты опорных поверхностей детали моют на встроенных в АЛ моечных машинах. После удаления со станка стружку транспортируют двумя способами: конвейерами, расположенными вне линии и встроенными в линию При этом используются скребки, шнеки, виброимпульсы, смыв стружки струей СОЖ из сопел, расположенных вдоль канала для удаления стружки, с помощью электромагнитов

3. Системы управления АЛ

Завершает и объединяет в одно целое конструкцию автоматической линии система управления, которая вместе с комплексом механизмов рабочих и холостых ходов является обязательной составной частью автоматической машины, выполняющей заданный технологический процесс без участия человека Система управления определяет характер взаимодействия управляемых рабочих органов автоматической машины и объединяет:

  • систему управления всеми движениями и очередностью работы основных и вспомогательных механизмов;
  • системы блокирования и сигнализации, обеспечивающие безаварийность работы основных и вспомогательных механизмов;
  • систему регулирования, служащую для подналадки станков и инструментов;
  • систему контроля, служащую для анализа результатов обработки

В системах управления АЛ применяют электрические, гидравлические и пневматические устройства связи, которые делятся:

  • на внешние (обеспечивают согласование работы независимых друг от друга участков АЛ);
  • внутренние (цепи управления, обеспечивающие последовательную работу отдельных механизмов станков, входящих в АЛ);
  • промежуточные (обеспечивают согласованную работу отдельных станков какого-либо участка АЛ);
  • вспомогательные (согласовывают работу отдельных агрегатов с другими системами управления).

Внешние и вспомогательные связи почти всегда бывают электрическими, а промежуточные — комбинированными (электромеханическими, электрогидравлическими или электропневматиче- скими) . Внутренние связи обеспечиваются разными устройствами: механическими, электрическими, пневматическими, гидравлическими или их комбинацией. На автоматических линиях управление последовательностью фаз работы агрегатов, в зависимости от назначения и состава оборудования, размера линии, а также длительности цикла ее работы, бывает централизованным, децентрализованным или смешанным.

Система управления автоматической линии включает программоноситель, считывающее устройство, устройство ввода программы, передаточно-преобразующее устройство, исполнительное устройство, систему обратной связи. Основными программоносителями, от которых поступают команды управления АЛ, являются:

  • передвижные упоры (например, в АЛ применяются силовые столы, на верхнюю плоскость которых устанавливаются шпиндельные узлы с самостоятельным приводом вращения — фрезерные, расточные, револьверные бабки Включение различных этапов цикла стола происходит по команде, поступающей от конечного выключателя после нажатия на него упора);
  • распределительные валы с кулачками (например, при включении в АЛ многошпиндельных или одношпиндельных токарных автоматов, управляемых от одного или двух распределительных валов — при включении в АЛ специализированных станков);
  • копиры (например, те же гидрокопировальные токарные полуавтоматы);
  • перфоленты, компакт-диски, флэш-карты.

Управление каждого отдельного станка обязательно согласуется с общим управлением АЛ.

Похожие записи:

  1. На двух автоматических линий
  2. ТЕХНОЛОГИЯ МАШИННОЙ ФОРМОВКИ
  3. Требования к проектированию печатных плат
  4. Типы, выбор и проверка защитной и коммутационной аппаратуры в сетях до 1 кВ

Промышленная автоматизация и создание своих производственных линий как перспективная сфера приложения усилий

Наблюдая за тем, как самодельщики разрабатывают 100500-й вариант NAS с резервным питанием, мне подумалось, что стоит поднять гораздо более интересную тему, которая позволяет раскрыть свои навыки, реализуя увлекательные проекты, и предоставляет поистине неисчерпаемый источник сложных инженерных вызовов. А ведь мы все любим такое, не так ли? 😉

Речь в этой статье пойдёт о построении любительских систем автоматизации, ведь если оглянуться вокруг, то множество процессов могут быть легко автоматизированы людьми, имеющими даже минимальное знание программирования и чуть-чуть дружащих с руками. Второе в принципе под вопросом, так как можно всё требующееся смоделировать на компьютере в 3D, в инженерном CAD, после чего отдать на лазерную резку, сварку и т. д. Хотя, если вы это умеете, это весьма невредно для глубинного понимания процессов.

Но сначала немного предыстории. Дело в том, что я периодически закупаюсь электронными компонентами и микроконтроллерами для своих самодельщицких проектов в одном из известных магазинов (название специально говорить не буду, дабы не рекламировать). Во время закупок я обратил внимание, что вместе со мной закупаются компании (что видно по накладным), приобретающие достаточно широкий ассортимент компонентов.

В одну из таких закупок, так как делать было нечего, я разговорился с человеком, осуществляющим подобные закупки, и спросил, закупают ли они это для перепродажи.

Ответ меня сильно удивил: нет, не для перепродажи. Они на базе этих запчастей, в том числе Arduino Nano, строят вполне себе промышленные станки и затем успешно продают их!

Я привык считать, что автоматизацией занимаются эдакие суровые дядьки, ядрёные схемотехники и электронщики, и что «кривые поделки самодельщиков» в этой сфере не прокатывают. Правда оказалась совсем не такой, как я думал — вполне себе прокатывают и очень даже успешно.

Что, впрочем, показывают и результаты беглого гугления:

Подумав обо всём этом, я понял почему: такой подход позволяет реализовывать нестандартные проекты и, несмотря на существенное отступление от стандартов проектирования промышленной автоматики, вполне себе применим, так как:

  • существенно удешевляет конечное изделие (хотя и можно сказать, что скупой платит дважды; тем не менее – цена играет роль);
  • упрощает его дальнейшую эксплуатацию и усовершенствования, так как это становится возможным даже с задействованием людей, не знакомых с промышленной автоматикой (например, тех же самых самодельщиков или просто программистов).

Как они мне объяснили, найти профессионала по промышленной автоматизации им показалось дорого и сложно, и их вполне устроит даже на Arduino.

По цене мы не сошлись, поэтому я отказался от этого заказа (не имеет смысла ехать так далеко из Москвы за условные 3 копейки). Однако примечателен сам факт…

Вообще, где-то я читал такую мысль, что бизнес по большому счёту заинтересован в трёх вещах:

  • Как производить больше и зарабатывать больше.
  • Как тратить меньше в процессе.
  • Можно ли в результате этого кого-то уволить (суровая правда капитализма, будь она неладна).

И вот эта вся история с ардуинами на производстве как раз и укладывается в одну из этих трёх концепций.

Можно с этим спорить, однако на практике, бизнес уже зачастую голосует за это решение своими деньгами.

Что для нас является безусловным плюсом! Так как открывает дорогу талантливым самодельщикам, которые могут реализовать и предложить бизнесу свои инженерные решения.

Кстати, ещё одна любопытная мысль, в справедливости которой приходилось убеждаться лично, — самым успешным бизнесом, по статистике, является тот, что предлагает некую надстройку для уже существующих бизнесов.

Почему: мы не пытаемся «высасывать» идею из пальца, так как работоспособность идеи и рынка, на котором она работает, уже проверена существующим бизнесом. Мы всего лишь предлагаем для этого бизнеса некую надстройку, которая позволит ему что-то усовершенствовать (в рамках изложенных трёх пунктов).

Зачем что-то предлагать бизнесу: гораздо выше маржинальность. Грубо говоря, если для обычного человека и 5000 руб. за наш продукт может быть дорого, то для бизнеса и 500 000 руб. — не деньги (если это для него оправданно и имеет смысл). Но это так, всё-таки идеальный случай. В реальности же можно вполне успешно предлагать продукт и индивидуальным потребителям.

DIY-промышленная линия

Ок, а что же практически можно делать? Рассмотрим совсем недавний пример, когда пандемия заставила весь мир страдать от недостаточного количества имеющихся в наличии медицинских масок.

Я тоже заинтересовался тогда этим вопросом и изучил достаточно подробно промышленное оборудование для их производства.

Как оказалось, это очень сильно напоминает, знаете, те самые механизмы из мультфильмов: молоточек звонка будильника толкнул шарик, шарик покатился, ударил швабру, она упала и т. д.:

Как можно видеть, устройство достаточно простое и может быть реализовано практически каждым. Там, конечно, есть свои нюансы, в частности, ультразвуковой приклеиватель, который приплавляет резинку и маску и представляет собой один из самых дорогих элементов конструкции. Однако, полагаю, при желании можно обойтись и без него, используя обычный нагрев.

Для создания складок на маске используются вращающиеся валы с тремя конусами (верхний вал видно с 0:43):

Альтернативный вариант сгибателя масок, представляющий собой планку с тремя прорезями, показан в видео ниже:

Устройство для сгибания резинок хорошо видно вот в этом видео:

Как можно заметить, в подобных промышленных линиях широко используются в качестве источника усилий пневматические устройства.

Почему: большая мощность, простота передачи мощности на расстояние по шлангам, дешевизна отдельного силового «юнита» (гораздо дешевле использовать пневмоприводы, чем электродвигатели; возможно, спорно, поправьте, если не прав).

Управляется всё это великолепие очень просто с помощью пневмораспределителей, которые представляют собой устройства, пускающие или перекрывающие давление в определённых трубопроводах после подачи управляющего сигнала (приходилось видеть на 12 в).

Таким образом, управление любым пневмоприводом в системе с помощью Arduino элементарно и выглядит примерно так:

Arduino — силовой ключ на транзисторе — пневмораспределитель — силовой пневмоцилиндр.

В России есть завод, ещё с сороковых годов производящий всю необходимую пневмономенклатуру. Название его называть не буду, но кто захочет, тот найдёт. Скажу только, что будет это существенно дешевле, чем от итальянского завода Festo, при как минимум не худшем качестве.

Минимальная по цене линия, которую удалось найти в середине 2021 года, стоила порядка 1 100 000 руб. (без доставки).

Причём спрос на подобные вещи был достаточно высоким, так что любое новое видео на YouTube с показом самодельной линии подобного типа сразу вызывало шквал вопросов в комментариях, наподобие «how much, sir?, how to buy it?». Причём вопросы шли со всех концов света, включая Индию.

Если ещё раз обратиться к устройству линии, можно легко увидеть, что она, по сути, представляет собой транспортёр с рядом валов и, по идее, подобное устройство могло бы быть выполнено гораздо более компактным, в форм-факторе, подобном обычному лазерному принтеру (ну может, чуть больше), что, соответственно, удешевит конструкцию и сделает её более доступной для многих бизнесов.

В данный момент в России ужесточены правила производства подобных медицинских масок, и теперь для этого требуется особая лицензия, которую достаточно проблемно получить. Кроме того, несколько уменьшился ажиотаж в связи с прохождением основной волны пандемии. Тем не менее, никто не отменял того факта, что существуют бизнесы, для которых подобное оборудование нужно, и у которых есть соответствующая лицензия. Причём эти бизнесы не обязательно расположены только в России! Ну, вы поняли… 😉 Производство подобной промышленной линии не требует знаний на уровне запуска космических ракет и вполне доступно даже самодельщику средней руки.

▍ Термопластавтоматы

Ещё одним весьма интересным объектом для приложения усилий является создание собственного термопластавтомата. Подобное промышленное оборудование стоит дорого, даже сильно б/у, а потребность в нём очень большая.

По сути, если оглядеться вокруг, то нас окружает большое количество предметов, созданных на термопластавтоматах с применением метода впрыскивания расплавленного пластика в форму под давлением (даже компьютерная мышь, которую вы сейчас держите, читая этот текст).

Термопластавтоматы могут быть созданы с применением описанных выше пневмоприводов:

Или в виде более компактной настольной версии с применением мощных шаговых двигателей:

Нетрудно заметить, что в комментах к последнему видео народ просто в восторге 🙂

▍ Экструдер прутка для 3D-печати

Или возьмём другой пример, на базе которого та же самая компания Filamentarno! сделала свой бизнес: производство и продажа прутка для 3D-печати на FDM-принтерах.

Насколько я помню эту историю, один из основателей продал свою квартиру и на вырученные деньги было закуплено оборудование и начато производство.

Зададимся вопросом: а обязательно ли покупать оборудование для начала подобного бизнеса? Полагаю, что нет, потому что, как правило, предприниматель не обязан быть инженером, и уж тем более программистом, чтобы уметь собирать подобное самостоятельно.

Поэтому ему, скорее всего, потребуются деньги для покупки готового оборудования.

А сложно ли создать такое оборудование? Тоже полагаю, что нет, по крайней мере, если судить по этому известному примеру:

Понимаю, что вы скажете, что пруток должен быть калиброван, производительность устройства должна быть соответствующей и т. д.

Однако в отличие от просто предпринимателя, мы — ИНЖЕНЕРЫ И ПРОГРАММИСТЫ. И можем создать устройство с требуемыми выходными параметрами.

Что, в свою очередь, делает его создание для нас максимально дешёвым, и мы почти не рискуем, так как не вкладываем в создание подобного устройства никаких серьёзных средств! Стартап? Почему бы и нет!

Кроме того (это уже по собственному опыту), если вы не любите бумажную волокиту, вы можете зарегистрироваться обычным самозанятым! Регистрация занимает буквально считаные минуты и производится со смартфона. Самозанятый может заниматься продажей товаров собственного производства, если правильно помню, на сумму не более чем 2 400 000 руб. в год (если более, то надо будет перерегистрироваться как ИП).

Таким образом, статус самозанятого — отличное средство для проверки бизнес-идей в рамках закона и без лишней бумажной волокиты.

Ему не нужен ни кассовый аппарат, ни расчётный счёт — деньги просто поступают на карту, и вы отмечаете их в приложении. Потом с них будет вычислен налог и потребуется его оплатить тут же, прямо в приложении.

▍ Сортировщик зерна

Ещё один весьма любопытный образец промышленного оборудования, создание которого потребует от создателя компетенций во многих областях, начиная от 3D-моделирования в CAD и заканчивая знаниями в области машинного зрения — так называемые фотосепараторы.

В двух словах: устройство, которое видит в сортируемом потоке чужеродные объекты (например, в потоке зерна — иные включения).

Как только чужеродный объект обнаружен, он выдувается кратковременным импульсом сжатого воздуха:

Кто знает, может быть, вы станете тем, кто потеснит на этом рынке известных грандов? 😉

▍ Вышивальные устройства

ЧПУ-устройства проникли во многие сферы, однако мне было весьма удивительно обнаружить, что, несмотря на это, в свободном доступе практически отсутствуют устройства, позволяющие вышивать по ткани!

Проектов подобного плана раз-два и обчёлся (хотя, вряд ли кто-то сможет сказать, что шитьё в нашей жизни абсолютно не нужно). Любой новый проект, появляющийся в этой сфере и выкладывающий видео на YouTube, сразу же атакуется желающими, интересующимися деталями реализации и местами, где это можно купить!

Достаточно привлекательный скоростной проект удалось найти только один:

По-видимому, вначале он заявлялся как OpenSource, однако исходники проекта на данный момент в сети отсутствуют.

Из аналогичных проектов удалось найти только достаточно медленный в работе проект, но зато имеющий подробное описание и исходники, выложенные в открытый доступ. Возможно, при желании его реально как-то разогнать:

Такие ЧПУ-устройства можно использовать не только для фигурного вышивания, но и в качестве так называемого «стегального станка» для сшивания больших полотнищ ткани:

То есть в области подобных устройств сложилась интересная ситуация — спрос есть, предложения нет. Так что любой, кто сможет предложить готовое решение по сходной цене, наверняка вызовет интерес желающих…

▍ Автоматизация пищевого производства

Люди всегда ели, едят и будут есть — соответственно, любая автоматизация пищевых производств всегда будет нужна: разнообразные нарезатели, тестомесильные аппараты и т. д. и т. п.

Скажем, тот же самый блинный аппарат:

Устроен достаточно элементарно, спрос на него со стороны небольших кафе и производств будет вполне стабилен.

Точно так же, вполне элементарно устроен и аппарат для изготовления пончиков. Вряд ли кто-то скажет, что он сложен в производстве (или что пончики никто не ест и есть не будет):

Или, что уже гораздо интереснее, отдельный робот или даже линия по скоростному производству пиццы. Настоящая работа для настоящего инженера:

Тем не менее, вполне себе реализуема, и для тех, кто понимает, не содержит ничего особо фантастического.

Или целая линейка роботов со множеством степеней свободы, которая может производить 80 единиц пиццы в час:

Проблема автоматизации и роботизации производства

На одном из известных ресурсов, посвящённых проблемам роботизации, приходилось видеть отчёт, в котором одной из основных проблем внедрения роботов на производстве являлась их дороговизна и, соответственно, долгий срок окупаемости, в некоторых случаях находящий до 20 лет и более.

Таким образом, можно сказать, что любая автоматизация и роботизация всегда будет хорошо воспринята бизнесом, однако если стоимость её внедрения будет как можно ниже. Причём здесь можно даже говорить не об абстрактной величине, а например, более выгодной стоимости внедрения отечественных решений в противовес иностранным. Особенно сейчас, когда многие отрасли отечественной промышленности оказались отрезанными от зарубежных решений, а там, где остался доступ, цена их во многих случаях стала непомерной (что даёт хороший шанс многим самодельщикам в попытке входа на промышленный рынок!).

Как анализировать, что нужно людям?

Анализ нужен для того, чтобы попытаться на этом заработать. Мы же не хотим просто поразвлечься, создать некий аппарат, который изначально никому не нужен? 🙂

В первом случае — можно просто попытаться производить то же, что уже используется в промышленности, однако попытаться удешевить по цене, сохранив качество (так как не забываем, что любой крупный производитель оборудования несёт постоянные большие затраты по содержанию офиса, производства, большого штата персонала и т. д., а также на оценку за бренд). Рядовой же самодельщик, особенно производящий штучную или мелкосерийную продукцию, вполне может конкурировать даже с крупными монстрами, неся в ряде случаев меньше затрат и являясь более гибким и быстрым в принятии решений (классическая ситуация, описанная во множестве учебников как преимущество мелкого бизнеса перед крупным).

Второй вариант — просто взять любую заинтересовавшую вас тему и, если мы планируем работать на Россию, посмотреть, используя известный сервис Яндекс Вордстат, насколько часто люди забивают в поиск подобное словосочетание и насколько оно вообще пользуется спросом?

Конечно, это будет очень грубым вариантом маркетингового исследования. Для этой цели гораздо более полезно использовать программу Key Collector.

Она позволяет исследовать поисковые запросы людей более подробно. Например, изучить, насколько эта тема популярна среди рекламодателей и какие из запросов являются наиболее денежными, то есть рекламодатели туда вкладывают много денег (и, соответственно, зарабатывают на этом). А значит, и нам не грех предложить рекламодателям в этой сфере некое промышленное решение для их потребностей.

Кроме того, можно посмотреть, насколько эта тема пользуется популярностью в течение года. Может так статься, что заинтересовавшая вас тема работает только 3 месяца в году, а все остальные месяцы простаивает и никому не нужна… Если будет интересно, как-нибудь расскажу подробнее, как производить анализ через эту программу.

Если же, например, мы хотим продавать свой товар на том же самом AliExpress, нужно забить интересующую вас тему в поиск и отсортировать результаты поиска по продажам, чтобы вначале шли наиболее продаваемые товары. После чего уже можно прикинуть, насколько это вообще нужно людям? Можно ли создание этого продукта как-то упростить с помощью автоматизации? Где находятся производители этого товара и что мы им можем предложить? А может, нам стоит самостоятельно начать производить этот товар, разработав для него автоматизированную линию?

Подытоживая, хочется сказать, что разработка самодельных систем автоматизации является весьма увлекательным делом, в ходе которого вы сможете реализовать себя в разных ролях: в качестве программиста, инженера, маркетолога, специалиста по юзабилити и многих других, а в случае успеха получить и благодарность рынка в виде «твёрдой монеты».

Приведённые в статье варианты даны в качестве примера и не охватывают весь спектр возможного, который ограничивается только вашим воображением 😉

  • ruvds_статьи
  • diy-проекты
  • промышленная автоматизация
  • заработок на diy
  • термопластавтоматы
  • экструдер прутка
  • вышивальные устройства
  • автоматизация производства

Источник https://masterplus24.ru/avtomaticheskie-linii/proizvodstvo-avtomaticheskih-linij-proizvodstva/

Источник https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/721858/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *