Cơ sở của tự động hoá là quá trình công nghệ. Các quá trình công nghệ này cần đảm bảo năng suất cao, độ tin cậy, chất lợng và hiệu quả chế tạo các sản phẩm. Theo quan điểm đó, các phơng pháp gia công và lắp ráp năng suất cao, tiên tiến có ý nghĩa lớn trong thiết kế quá trình công nghệ tự động hóa .
Khi thiết kế quá trình công nghệ tự động hóa ngời ta xem xét một cách tổng hợp các thành phần của nó: cấp phôi, định vị, kẹp chặt, gia công, kiểm tra, sự vận chuyển giữa các nguyên công và lu kho Do vậy, để đánh giá khả năng…
và hiệu quả của tự động hóa, việc quan trọng là phải phân loại đúng quá trình công nghệ.
Nhóm thứ nhất: là nhóm quá trình công nghệ gia công hay lắp ráp có đặc trng quan trọng là tính định hớng khắt khe của các chi tiết, dụng cụ tơng đối so với nhau trong quá trình làm việc.
Nhóm thứ hai: là nhóm quá trình công nghệ mà không đòi hỏi khắt khe về tính định hớng của các chi tiết. Nhóm này gồm có: nhiệt luyện, sấy khô, sơn phủ,…
Ngoài ra, theo tiêu chí về tính liên tục, ngời ta chia quá trình công nghệ ra gián đoạn và liên tục. Các qúa trình công nghệ gián đoạn đợc đặc trng bởi tính gián đoạn và bởi trình tự nghiêm ngặt của các dịch chuyển công tác và chạy không. Các quá trình liên tục – không gián đoạn, thay đổi một cách đều đặn, không có những nhảy vọt (ví dụ, mài vô tâm, chuốt). Sự phân chia này mang tính ớc lệ, bởi vì đa số các quá trình kết hợp cả tính gián đoạn, cả tính liên tục.
Để đảm bảo năng suất cao và độ tin cậy ngời ta thực hiện phân tán quá trình công nghệ, nghĩa là chia chúng ra thành các vị trí, bớc công nghệ. Trong mức độ có thể, để giảm chiều dài quãng đờng vận chuyển và số lợng nguyên công, cũng nh để hợp lý về mặt kỹ thuật, ngời ta thực hiện tập trung bớc và vị trí gia công trên một thiết bị vào một nguyên công. Tính hiệu quả của phơng pháp này đợc xác định bởi các tính toán về kỹ thuật-kinh tế, bởi việc đồng nhất thiết kế các quá trình công nghệ tự động hóa sản xuất.
Việc xây dựng quá trình công nghệ tự động hóa sản xuất đợc đặc trng bởi các nét cơ bản sau:
- Các quá trình công nghệ đợc tự động hóa bao gồm không chỉ các loại nguyên công của gia công cơ, mà còn cả các nguyên công gia công áp lực, nhiệt luyện, lắp ráp, kiểm tra, bao gói, vận chuyển lu kho cũng nh các nguyên công khác nữa.
- Các yêu cầu về độ linh hoạt và tự động hóa quá trình sản xuất đa ra tính nhất thiết của việc nghiên cứu đồng bộ và chi tiết công nghệ, phân tích tỉ mỉ các đối tợng sản xuất, nghiên cứu công nghệ nguyên công, hành trình, đảm bảo độ tin cậy và linh hoạt của quá trình sản xuất sản phẩm với chất lợng đã đặt ra. Mức độ chi tiết hóa các giải pháp công nghệ cần phải đợc thực hiện đến giai đoạn chuẩn bị chơng trình điều khiển cho thiết bị.
- Trong trờng hợp có nhiều chi tiết, sản phẩm, thì có nhiều các phơng án công nghệ.
- Tăng mức độ tích hợp các công việc, đợc thực hiện bởi các bộ phận công nghệ khác nhau.
Những yêu cầu cấp thiết về hoàn thiện và rút ngắn giai đoạn chuẩn bị công nghệ cho sản xuất đòi hỏi sự cần thiết trong vấn đề tiếp cận với việc thiết kế quá trình công nghệ sử dụng các phơng pháp của các hệ thống thiết kế tự động hóa. Việc nâng cao hiệu quả của vấn đề chuẩn bị tự động hóa quá trình công nghệ đợc thúc đẩy rất nhiều bởi việc kết hợp hợp lý các phơng án công nghệ điển hình và riêng lẻ ở các giai đoạn của quá trình thiết kế, mức độ tiêu chuẩn hóa cao và chuẩn hóa cao các cụm chi tiết, thiết bị và chính các quá trình công nghệ, cho phép tạo ra và sử dụng cơ sở dữ liệu phù hợp trên cơ sở nền công nghệ thông tin.
Việc ứng dụng công nghệ linh hoạt với việc sử dụng kỹ thuật máy tính và các thiết bị hiệu chỉnh của tự động hóa cho phép xây dựng lại quá trình công nghệ nhanh chóng và hiệu quả cho việc chế tạo các sản phẩm mới. Điều này rất cần thiết trong điều kiện sản xuất loạt và loạt nhỏ - phổ biến trong chế tạo máy.
Có thể mở ra khả năng tiềm tàng và đảm bảo hiệu suất tối đa của hệ thống sản xuất tự động hóa chỉ khi việc chuẩn bị công nghệ thật kỹ lỡng, xem xét những nguyên lý cơ bản của công nghệ trớc khi thiết kế hệ thống sản xuất tự động hóa. Chúng ta sẽ xem xét một phần dới đây:
1. Nguyên tắc của sự hoàn thiện:
Đó là cần phải hớng tới việc thực hiện tất cả các nguyên công trong phạm vi một hệ thống sản xuất tự động mà không có sự chuyển dịch của bán thành phẩm đến bộ phận khác hoặc bộ phận phụ trợ. Để thực hiện nguyên tắc này cần thiết: đảm bảo yêu cầu tính công nghệ của sản phẩm, chuẩn bị các phơng pháp mới thống nhất hóa việc gia công và kiểm tra, mở rộng và khống chế các kiểu thiết bị của hệ thống sản xuất tự động với những khả năng công nghệ đợc nâng cao.
2. Nguyên tắc ít nguyên công:
Đó là thiết lập quá trình công nghệ với việc tập trung có thể một cách tối đa các nguyên công, với số lợng nguyên công và số lần gá đặt trong các nguyên công là tối thiểu. Để thực hiện nguyên tắc này, cần thực hiện các biện pháp nh ở nguyên tắc 1, ngoài ra, tối u hóa các hành trình và công nghệ nguyên công, sử dụng các phơng pháp tự động hóa thiết kế quá trình công nghệ.
3. Nguyên tắc ít lao động:
Đảm bảo công việc tự động của hệ thống sản xuất tự động hóa trong phạm vi toàn bộ chu trình sản xuất. Để thực hiện nguyên tắc này, cần thiết: ổn định sự sai lệch các thông số công nghệ đầu vào của hệ thống sản xuất tự động (phôi, dụng cụ, máy, thiết bị), mở rộng và nâng cao độ tin cậy của các phơng
pháp đảm bảo thông tin các nguyên công, chuyển sang các hệ thống điều khiển thích nghi linh hoạt quá trình công nghệ với sự dịch chỉnh (hệ thống) thống kê của chơng trình điều khiển.
4. Nguyên tắc không điều chỉnh :“ ”
Nghĩa là chuẩn bị quá trình công nghệ không yêu cầu điều chỉnh các vị trí làm việc. Nguyên tắc này đặc biệt cần thiết đối với các hệ thống sản xuất tự động hóa nhiều chức năng. Nguyên tắc này gần giống nguyên tắc 3, để thực hiện nó cần các biện pháp nh ở nguyên tắc 3.
5. Nguyên tắc công nghệ chủ động tự điều khiển:
Tổ chức điều khiển quá trình công nghệ và hiệu chỉnh các giải pháp thiết kế trên cơ sở thông tin hoạt động của quá trình công nghệ. Hiệu chỉnh có thể là các thông số công nghệ đợc thiết lập trong giai đoạn điều khiển, và cũng có thể là các thông số đầu vào của chuẩn bị công nghệ sản xuất. Để thực hiện nguyên tắc này cần thiết: chuẩn bị các phơng pháp và thuật toán điều khiển thích nghi quá trình công nghệ, chuẩn bị phơng pháp thống kê để hiệu chỉnh cơ sở dữ liệu nhằm tạo ra hệ thống sản suất tự động hóa “tự học tập”.
6. Nguyên tắc về tính tối u:
Đó là việc tiếp nhận các giải pháp trong mỗi giai đoạn của chuẩn bị công nghệ cho sản xuất và điều khiển quá trình công nghệ trên cơ sở tiêu chí duy nhất là tính tối u. Để thực hiện nguyên tắc này cần: chuẩn bị cơ sở lý thuyết của tối u hóa quá trình công nghệ, chuẩn bị các thuật toán tối u cho điều kiện làm việc của hệ thống sản xuất tự động hóa, chuẩn bị về chơng trình, thiết bị, kỹ thuật cho việc thực hiện các thuật toán đã đặt ra. Nguyên tắc tính tối u tạo ra cơ sở phơng pháp luận thống nhất cho việc giải quyết các bài toán công nghệ ở mọi mức, mọi giai đoạn, cho phép giải quyết hiệu quả các bài toán đã đặt ra.
Ngoài các nguyên tắc đã xem xét ở trên, còn phải kể đến các nguyên tắc: công nghệ máy tính, sự đảm bảo thông tin, tích hợp, tài liệu không giấy, công nghệ nhóm, Tất cả chúng liên kết trong một hệ thống chuẩn bị công nghệ… thống nhất và điều khiển, để có thể nói (về mặt nguyên tắc) về việc xây dựng ra công nghệ mới của hệ thống sản xuất tự động hóa, thực hiện các giải pháp kỹ thuật hiệu quả hơn, thực hiện tối đa khả năng công nghệ và kỹ thuật tiềm tàng đ- ợc mở ra của hệ thống sản xuất tự động hóa. Nguyên tắc cuối cùng của công nghệ nhóm là nền tảng cho tất cả các hệ thống sản xuất tự động hóa, bởi vì chính nó đảm bảo tính mềm dẻo của sản xuất.
Chơng 2
Các thiết bị cơ bản của hệ thống tự động
Một hệ thống sản xuất tự động (máy tự động, dây chuyền sản xuất tự động, hệ thống sản xuất linh hoạt...) ngoài máy công cụ và ngời vận hành (công nhân) còn có các bộ phận khác tham gia vào quá trình hoạt động của hệ thống đó. Các bộ phận này gọi là các thiết bị cơ bản của hệ thống sản xuất tự động. Các thiết bị cơ bản của tự động hoá đợc chia thành bốn nhóm chính sau:
- Cảm biến.
- Bộ phân tích-xử lý. - Thiết bị chấp hành. - Thiết bị dẫn động.
Mối quan hệ của bốn nhóm thiết bị này trong hệ thống sản xuất tự động đợc thể hiện trên hình 2-1.
Hình 2-. Mối quan hệ của các phần tử tự động trong hệ thống sản xuất. 1. Cảm biến; 2. Bộ phân tích-xử lý; 3. Thiết bị chấp hành; 4. Thiết bị dẫn động; 5.
Máy công cụ; 6. Chi tiết; 7. Ngời vận hành.
Trong hệ thống này con ngời chứ không phải robot công nghiệp đứng ở vị trí vận hành. Robot công nghiệp là một phần của hệ thống tự động (phía trên của hình 2-1). Thực tế, bản thân robot công nghiệp cũng là hệ thống tích hợp đầy đủ toàn bộ bốn nhóm phần tử cơ bản: cảm biến, bộ phân tích-xử lý, thiết bị chấp hành và thiết bị dẫn động.