Applicazioni produttive di automazione e robotica

Scopri come la meccatronica aiuta gli ingegneri a creare prodotti ad alta tecnologia come i robot industriali

Scopri come la meccatronica aiuta gli ingegneri a creare prodotti ad alta tecnologia come i robot industriali Scopri come la disciplina della meccatronica combina conoscenze e competenze dell'ingegneria meccanica, elettrica e informatica per creare prodotti ad alta tecnologia come i robot industriali. L'Università di Newcastle, Facoltà di Ingegneria e Ambiente Costruito con i ringraziamenti a Jeremy Ley e Nick Parker di Light Creative (A Britannica Publishing Partner) Guarda tutti i video per questo articolo

Una delle aree di applicazione più importanti per la tecnologia di automazione è la produzione. Per molte persone, automazione significa automazione della produzione. In questa sezione vengono definiti i tipi di automazione e vengono descritti esempi di sistemi automatizzati utilizzati nella produzione.



Si possono distinguere tre tipi di automazione nella produzione: (1) automazione fissa, (2) automazione programmabile e (3) automazione flessibile.



L'automazione fissa, nota anche come automazione hardware, si riferisce a un impianto di produzione automatizzato in cui la sequenza delle operazioni di elaborazione è fissata dalla configurazione dell'apparecchiatura. In effetti, i comandi programmati sono contenuti nelle macchine sotto forma di camme, ingranaggi, cablaggi e altro hardware che non è facilmente modificabile da uno stile di prodotto all'altro. Questa forma di automazione è caratterizzata da un elevato investimento iniziale e da alti tassi di produzione. È quindi adatto per prodotti realizzati in grandi volumi. Esempi di automazione fissa includono linee di trasferimento di lavorazione che si trovano nel in industria automobilistica , macchine automatiche di assemblaggio e alcuni processi chimici.

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L'automazione programmabile è una forma di automazione per la produzione di prodotti in lotti. I prodotti sono realizzati in lotti che vanno da diverse decine a diverse migliaia di unità alla volta. Per ogni nuovo lotto, l'attrezzatura di produzione deve essere riprogrammata e cambiata per adattarsi al nuovo stile di prodotto. Questa riprogrammazione e il passaggio richiedono tempo per essere eseguiti e c'è un periodo di tempo non produttivo seguito da un ciclo di produzione per ogni nuovo lotto. I tassi di produzione nell'automazione programmabile sono generalmente inferiori rispetto all'automazione fissa, perché l'attrezzatura è progettata per facilitare cambio di prodotto piuttosto che per specializzazione di prodotto. Una macchina utensile a controllo numerico è un buon esempio di automazione programmabile. Il programma è codificato nella memoria del computer per ogni diverso stile di prodotto e la macchina utensile è controllata dal programma del computer. I robot industriali sono un altro esempio.



L'automazione flessibile è un'estensione dell'automazione programmabile. Lo svantaggio dell'automazione programmabile è il tempo necessario per riprogrammare e cambiare l'attrezzatura di produzione per ogni lotto di nuovo prodotto. Questo è tempo di produzione perso, che è costoso. Nell'automazione flessibile, la varietà di prodotti è sufficientemente limitata in modo che il cambio dell'attrezzatura possa essere eseguito molto rapidamente e automaticamente. La riprogrammazione delle apparecchiature in automazione flessibile avviene off-line; vale a dire, la programmazione viene eseguita su un terminale di computer senza utilizzare l'attrezzatura di produzione stessa. Di conseguenza, non è necessario raggruppare prodotti identici in lotti; invece, una miscela di prodotti diversi può essere prodotta uno dopo l'altro.

Linee di produzione automatizzate

Una linea di produzione automatizzata è costituita da una serie di stazioni di lavoro collegate da un sistema di trasferimento per spostare i pezzi tra le stazioni. Questo è un esempio di automazione fissa, poiché queste linee sono tipicamente predisposte per lunghi cicli di produzione, magari realizzando milioni di unità di prodotto e funzionando per diversi anni tra i cambi formato. Ogni stazione è progettata per eseguire una specifica operazione di lavorazione, in modo che la parte o il prodotto venga costruito gradualmente man mano che avanza lungo la linea. Un pezzo grezzo entra da un'estremità della linea, passa attraverso ciascuna stazione di lavoro ed esce dall'altra estremità come prodotto finito. Nel normale funzionamento della linea, c'è un pezzo in lavorazione in ogni stazione, in modo che molti pezzi vengano lavorati contemporaneamente e venga prodotto un pezzo finito ad ogni ciclo della linea. Le varie operazioni, trasferimenti parziali e altre attività che si svolgono su una linea di trasferimento automatizzata devono essere tutte sequenziate e coordinate adeguatamente affinché la linea funzioni in modo efficiente. Le moderne linee automatizzate sono controllate da controllori logici programmabili, che sono computer speciali che facilitano le connessioni con le apparecchiature industriali (come le linee di produzione automatizzate) e possono eseguire i tipi di funzioni di temporizzazione e sequenza richieste per far funzionare tali apparecchiature.

Le linee di produzione automatizzate sono utilizzate in molti settori, in particolare settore automobilistico , dove vengono utilizzati per processi come la lavorazione meccanica e lo stampaggio. La lavorazione è un processo di fabbricazione in cui il metallo viene rimosso da uno strumento di taglio o sagomatura, in modo che la parte rimanente abbia la forma desiderata. I macchinari e i componenti del motore sono generalmente realizzati con questo processo. In molti casi, sono necessarie più operazioni per modellare completamente la parte. Se la parte è prodotta in serie, una linea di trasferimento automatizzata è spesso il metodo di produzione più economico. Le numerose operazioni separate sono suddivise tra le postazioni di lavoro. Le linee di trasferimento risalgono al 1924 circa.



Le operazioni di stampaggio comportano il taglio e la formatura di parti dalla lamiera. Esempi di tali parti includono i pannelli della carrozzeria delle automobili, i gusci esterni dei principali elettrodomestici (ad esempio, lavatrici e gamme) e mobili in metallo (ad esempio, scrivanie e schedari). Spesso è necessaria più di una fase di lavorazione per completare una parte complicata. Più presse sono collegate tra loro in sequenza da meccanismi di movimentazione che trasferiscono i pezzi parzialmente completati da una pressa all'altra, creando così una linea di pressatura automatizzata.