Автоматические линии и заводы-автоматы

Типы автоматических линий

Автоматическая линия — это система машин-автоматов, расположенных в технологической последовательности, объединенных автоматическими механизмами и устройствами для транспортирования изделий, распределения и соединения их потоков, накопления заделов, изменения ориентации, удаления отходов, а также системой управления.

Автоматические линии предназначены, в основном, для обработки большого количества однотипных деталей. Автоматы в линии обычно устанавливают последовательно друг за другом в соответствии с технологическим процессом обработки заготовки и связывают единой транспортной системой. На некоторых этапах технологического процесса станки одного назначения могут дублироваться, т. е. устанавливаться параллельно. В случае разного времени обработки заготовки при той или иной операции предусматривают зоны ожидания и резервные зоны для накопления заделов. В функции человека входит наблюдение за работой, управление и наладка оборудования.

Наибольшее распространение автоматические линии получили в машиностроении.

Количество единиц оборудования К _опри комплектовании автоматической линии определяют в соответствии с ГОСТ:

К _о = Т _оп К _и / (60 Т _гф),

где Т _оп — оперативное время (сумма основного и вспомогательного); К _и — количество изделий, подлежащих обработке на автоматической линии в год; Т _гф — действительный годовой фонд времени автоматической линии.

При расчете действительного годового фонда времени учитывают время на ремонт, подналадку, смену инструмента и остановку линии из-за неисправности инструмента. Интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий определенного типа, называется тактом работы автоматической линии:

Т _р = 60 Т _гф/ К _и.

Работоспособность автоматической линии К _рабопределяют соотношением

К _раб = Т _ор/ Т_оф,

где Т _ор — общее время работы линии; Т _оф — общий фонд рабочего времени.

Чем производительнее линия, тем ближе К _раб к единице. При непрерывных процессах К _рабавтоматических линий составляет 0,85—0,95, а при дискретных — 0,65—0,80.

Для связанных в линию станков производительность

П = 1/(Т_р+Т_х + Т_п),

где Т _р— время рабочего хода; Т _х— время холостого хода; Т _п— внецикловые (смена, заточка, правка инструмента, подрегулировка, ремонт механизмов) потери времени на одном станке.

Структурные схемы автоматических линий имеют различный вид в зависимости от масштабов производства и от характера технологического процесса (рис. 129). В схемах принято обозначение: 1 — станки-автоматы, 2 — распределительные механизмы. Автоматические линии со станками последовательного действия (рис. 129, а) применяют, если продолжительность операции совпадает с темпом выпуска, а линии со станками параллельного действия (рис. 129, б), если продолжительность одной операции значительно превышает необходимый темп выпуска и при выполнении одной технологической операции.

Рис. 129. Структурные схемы автоматических линий различного действия:

а — последовательного; б — параллельного; в — комбинированного; г — смешанного

В этой схеме заготовки автоматически распределяет механизм питания по рабочим машинам линии и после обработки они собираются в приемное выходное устройство и направляются на склад или на дальнейшую обработку.

Для выполнения нескольких технологических операций, имеющих время на обработку больше заданного темпа выпуска, создают многоточные автоматические линии из нескольких линий параллельного действия. Такие схемы получили название автоматических участков (рис. 129, а). При обработке заготовки, если выполняется несколько операций, возможно в одном случае совпадение времени операции с темпом выпуска, а в другом случае, при второй операции, несовпадение. Тогда сочетают схему линии последовательного действия со схемой линии параллельного действия. В этом случае заготовка обрабатывается вначале последовательно на линии, затем попадает в распределительное устройство линии и проходит дальнейшую обработку. Такие схемы (рис. 129, г) получили название линий с ветвящимся потоком (смешанная структура).

Классификацию автоматических линий проводят по типу применяемых рабочих машин в линии; по виду подачи заготовок и выдаче готовых изделий; по типу и расположению накопительных устройств для межоперационных заделов; по виду транспортных устройств; по контролю готовой продукции; по типу системы управления.

Автоматические линии в основном состоят из станков-автоматов, транспортирующих механизмов, загрузочных и накопительных устройств, подналадочных приспособлений, контрольно-управляющих устройств, электронно-вычислительных и управляющих машин и устройств уборки стружки и отходов.

По подаче заготовок и выдаче готовых изделий автоматические линии классифицируют на линии с непрерывной, порционной и штучной подачей. В машиностроении в основном применяют линии с штучной подачей заготовок. Примером непрерывной выдачи готовой продукции могут служить линии для производства проволоки, кабеля, синтетических и натуральных текстильных материалов. Порционная загрузка полимерных материалов, например, в автоматическую роторную линию — в виде порошка или гранул, а на выходе штучные изделия — в виде корпусов электропатронов, выключателей, бачков для проявления пленки.

Транспортирование обрабатываемых деталей на автоматических линиях может осуществляться жесткой или гибкой системами транспорта. Жесткая система проходит сквозь рабочее пространство станков с перпендикулярным или параллельным расположением питающего механизма. Заготовки передвигаются последовательно друг за другом из рабочей зоны одного станка в другой, а рабочие позиции станков располагаются на равном расстоянии. В качестве транспортных элементов применяют шаговые транспортеры различных типов. Жесткая система транспорта применяется в основном на однопоточных линиях.

При обработке мелких изделий на автоматических линиях параллельного действия, многопоточных и смешанного действия применяют гибкую систему транспорта. Установ заготовок и съем готовых изделий в этом случае может осуществляться независимо на каждом из агрегатов. В качестве транспорта используются лотки, склизы, цепные, ленточные, желобчатые, вибрационные конвейеры. Гибкая система транспорта включает в себя магазины, бункера-накопители заделов у каждой рабочей позиции и между рабочими позициями (аварийные заделы). Остановка отдельных станков благодаря имеющимся заделам не вызывает остановку всей линии.

Магазины-накопители и бункера встраивают в жесткий транспорт на автоматических линиях из специализированных и универсальных станков. Для подачи деталей в рабочую зону станка и вывода из нее применяют автооператоры, а для наладки инструмента или изменения положения детали линии оснащают автоматическими наладчиками.

Системы управления автоматическими линиями подразделяют на внутренние и внешние. Внутренние системы управления обеспечивают последовательность работы механизмов станков линии, а внешние — согласованность работы группы станков или участка линии. В систему управления автоматическими линиями входят сигнальные устройства, служащие для обнаружения неполадок, и блокировочные устройства для блокировки неисправных частей линии или остановки всей линии в случае аварийной ситуации. Блокировка применяется в случае нарушения заданной программы, при проверке состояния исходной заготовки, контроля предыдущей операции, правильности ориентации заготовки, исправности инструмента, системы охлаждения, сбрасывания и отвода стружки. Для автоматического регулирования технологического процесса и наладки оборудования в автоматических линиях находят применение системы электронного программного управления.

По типу рабочих машин автоматические линии делят на линии из универсальных станков, специальных, агрегатных и роторных машин.

За последнее десятилетия не только увеличилось количество автоматических линий, но они изменились качественно. Сейчас на автоматических линиях может производиться комплексная обработка, включая операции сборки и контроля.

Задача комплексной механизации и автоматизации потребовала создания автоматических линий не только специализированного производства изделий, но и переналаживаемых линий, предназначенных для обработки широкого диапазона деталей.

Наиболее перспективный путь — создание автоматических переналаживаемых линий с программным управлением. Линии такого типа уже созданы и работают на заводах. Вся переналадка состоит в переключении работы линий на другую программу.