制造业自动化和机器人的应用
是自动化最重要的应用领域之一技术是制造业。对许多人来说,自动化意味着制造业的自动化。在本节中,定义了自动化的类型,并描述了在制造业中使用的自动化系统的示例。
三种类型的自动化生产可区分:(1)固定自动化,(2)可编程自动化,(3)柔性自动化。
固定自动化,也称为“硬自动化”,是指加工操作顺序由设备固定的自动化生产设施配置.实际上,编程命令以凸轮、齿轮、线路和其他硬件的形式包含在机器中,不容易从一种产品样式转换到另一种产品样式。这种自动化形式的特点是初期投资高,生产率高。因此,它适用于大批量生产的产品。固定自动化的例子包括在汽车工业自动装配机,以及某些化学工艺。
可编程自动化是一种批量生产产品的自动化形式。产品批量生产,一次几十个到几千个单位不等。对于每一批新产品,生产设备必须重新编程和更换,以适应新的产品风格。这种重新编程和转换需要时间来完成,并且在每个新批的生产运行之后会有一段非生产时间。可编程自动化的生产率通常低于固定自动化,因为设备被设计为促进产品转换,而不是产品专业化。一个数控机床机床是可编程自动化的一个很好的例子。程序已被编入代码计算机内存针对每一种不同的产品款式,并由机床控制计算机程序.工业机器人是另一个例子。
柔性自动化是可编程自动化的延伸。可编程自动化的缺点是为每批新产品重新编程和更换生产设备所需的时间。这是生产时间的损失,是昂贵的。在柔性自动化中,产品的种类是足够有限的,以便设备的转换可以完成非常快速和自动。柔性自动化中的设备重编程是脱机完成的;也就是说,编程是在计算机终端上完成的,而不使用生产设备本身。因此,不需要将相同的产品分组成批;相反,不同产品的混合物可以一个接一个地生产出来。
自动化生产线
一个自动化的生产线由一系列工作站组成,通过传输系统连接,在工作站之间移动零件。这是固定自动化的一个例子,因为这些生产线通常是为长时间的生产而设置的,可能生产数百万个产品单元,并且在转换之间运行几年。每个工位的设计都是为了执行特定的加工操作,因此零件或产品是在沿生产线进行时逐步构造的。生工作零件从生产线的一端进入,经过每个工作站,并在另一端作为一个完整的产品出现。在流水线的正常运行中,每个工位都有一个工作件在加工,这样流水线的每一个周期都同时加工多个零件,生产出一个成品件。发生在自动化设备上的各种操作、部件转移和其他活动转让行为了使生产线有效运作,必须对所有部件进行合理的排序和协调。现代自动化生产线由可编程逻辑控制器控制,这是一种特殊的计算机促进与工业设备(如自动化生产线)连接,并可以执行操作此类设备所需的各种定时和排序功能。
自动化生产线应用于许多行业,最显著的是汽车,在那里它们被用于诸如加工和印刷。机械加工是用切削工具或塑形工具去除金属,使剩余的工件成为所需形状的制造过程。机械和电机部件通常是用这种工艺制造的。在许多情况下,需要多次操作才能完全成形零件。如果零件是批量生产的,自动化生产线往往是最经济的生产方法。许多单独的操作被分配到各个工作站中。输电线路的历史可以追溯到1924年。
冲压作业包括从金属薄板上切割和成形零件。此类零件的例子包括汽车车身面板、主要电器的外壳(如洗衣机和炉灶)和金属家具(如桌子和文件柜)。要完成一个复杂的零件往往需要多个加工步骤。几台压力机通过处理机构按顺序连接在一起,将未完成的零件从一台压力机转移到下一台压力机,从而创建了一条自动化的压力机生产线。