Автоматизированное поточное производство возникло в некоторых отраслях промышленности (например, в химической и пищевой) уже в начале 20 в. в основном на таких производственных участках, где технология вообще не может быть организована по-другому, например при крекинге нефти. Однако сам термин «А. л.» появился значительно позже применительно к системам металлообрабатывающих станков и машин. Этим, в частности, объясняется то, что качественные и количественные показатели А. л. учитываются главным образом в машиностроении и металлообрабатывающей промышленности.
Первые комплексные А. л. в машиностроении СССР были созданы в 1939 по предложению рабочего-рационализатора Волгоградского тракторного завода И. П. Иночкина. Тогда же на 1-м Государственном подшипниковом заводе в Москве были созданы А. л. для токарной обработки и шлифования деталей подшипников. Экспериментальным научно-исследовательским институтом металлорежущих станков в 1936 были разработаны проекты А. л. из агрегатных станков.Такие линии для оборонной промышленности строились в годы Великой Отечественной войны. Завод «Станкоконструкция» в 1945-46 изготовил ряд А. л. из агрегатных станков для обработки корпусных деталей тракторов и автомобилей. В 1947-50 впервые в мировой практике в СССР было создано комплексно-автоматизированное производство алюминиевых поршней для тракторных двигателей с автоматизацией всех процессов, включая загрузку сырья, плавление металла, дозирование расплавленного металла, отливку заготовок, термическую, механическую, химическую, антикоррозионную обработку, контроль качества и упаковку готовой продукции. В 1953-55 на 1-м Государственном подшипниковом заводе был создан комплексно-автоматизированный цех по изготовлению шариковых и роликовых подшипников, включая их обработку, контроль и сборку.
Дальнейшим этапом в развитии А. л. явилось создание типовых быстропереналаживаемых многономенклатурных А. л. для обработки цилиндрических зубчатых колёс, ступенчатых и шлицевых валов. На таких линиях при незначительных затратах времени на переналадку возможна обработка нескольких однотипных деталей различных размеров; в то же время каждый станок линии может работать самостоятельно. Разработка типовых А. л. на базе машин и оборудования широкого назначения создала необходимые условия для серийного изготовления А. л. и их внедрения в серийное производство.
А. л. широко применяются в пищевой промышленности, производстве бытовых изделий, в электротехнической, радиотехнической и химической отраслях промышленности. Наибольшее распространение А. л. получили в машиностроении. Многие из них изготовляются непосредственно на предприятиях с использованием уже действующего оборудования.
А. л. для обработки строго определённых по форме и размерам изделий называются специальными; при изменении объекта производства такие линии заменяют или переделывают. Более широкими эксплуатационными возможностями обладают специализированные А. л. для обработки однотипной продукции в определённом диапазоне параметров. При изменении объекта производства в таких линиях, как правило, лишь перенастраивают отдельные агрегаты и изменяют режимы их работы; основное технологическое оборудование в большинстве случаев может быть использовано для изготовления новой однотипной продукции. Специальные и специализированные А. л. применяются главным образом в массовом производстве.
В серийном производстве А. л. должны обладать универсальностью и обеспечивать возможность быстрой переналадки для изготовления различной однотипной продукции. Такие А. л. называют универсальными быстропереналаживаемыми, или групповыми. Несколько меньшая производительность универсальных А. л. по сравнению со специальными компенсируется их быстрой переналадкой для производства широкой номенклатуры продукции.
Структурная компоновка А. л. зависит от объёма производства и характера технологического процесса. Существуют линии параллельного и последовательного действия, однопоточные, многопоточные, смешанные (с ветвящимся потоком) ( рис. 1 ). А. л. параллельного действия применяются для выполнения одной операции, когда продолжительность её значительно превышает необходимый темп выпуска. Продукт переработки автоматически распределяется (из магазина или бункера) по агрегатам линии и после обработки приёмными устройствами собирается и направляется на последующие операции. Многопоточные А. л. представляют собой систему из А. л. параллельного действия, предназначенную для выполнения нескольких технологических операций, каждая из которых по продолжительности больше заданного темпа выпуска. В единую систему могут быть объединены несколько А. л. последовательного или параллельного действия. Такие системы называются автоматическими участками, цехами или производствами.
Управление А. л. осуществляется системами автоматического управления,которые подразделяются на внутренние и внешние. Внутренние системы управления обеспечивают выполнение отдельным агрегатом или механизмом линии всех основных и вспомогательных операций технологического процесса на данном агрегате. Внешняя система (как правило, система путевого контроля, организованного по принципу обратной связи) обеспечивает согласованную работу агрегатов и участков линии. В зависимости от конкретных условий системы управления А. л. строятся на электрических, механических, гидравлических, пневматических или комбинированных связях. Для автоматического регулирования технологического процесса и переналадки оборудования на А. л. (преимущественно групповых) применяют системы электронного программного управления. Крупные комплексные А. л. оснащаются электронными управляющими машинами и другими средствами вычислительной техники. На агрегатах А. л. преимущественно применяется индивидуальный или многодвигательный электропривод и реже - регулируемый электрический, гидравлический или механический привод.
Перемещение обрабатываемых деталей (продукта переработки) с одной рабочей позиции на другую осуществляется жёсткой или гибкой системой транспортирования. Жёсткая система транспортирования может пересекать рабочее пространство агрегатов А. л. или располагаться параллельно и иметь перпендикулярно смонтированные устройства для загрузки и разгрузки рабочих позиций. Рабочие позиции каждого агрегата находятся на одинаковом расстоянии одна от другой. После обработки на одной позиции деталь раскрепляется и передвигается на следующую рабочую позицию; при этом на первой позиции устанавливается новая заготовка, а на последней снимается готовое изделие. В зависимости от конструкции, размеров и формы изделий используются транспортёры шаговые, штангового типа, а также грейферные, пластинчатые, цепные и др. Жёсткие системы транспортирования применяются преимущественно на однопоточных линиях последовательного действия при изготовлении крупных штучных изделий (например, на линиях из агрегатных станков или линиях для механической обработки цилиндрических зубчатых колес, рис. 2 ). При гибкой системе транспортирования установка заготовок и снятие обрабатываемых изделий производятся независимо на каждом агрегате А. л.; передача изделий с одной позиции на другую может быть совмещена с рабочим процессом. Транспортирование обрабатываемых изделий между агрегатами осуществляется при помощи наклонных или вибрационных лотков, цепных, ленточных или желобчатых конвейеров и т. п. Гибкая система транспортирования наиболее эффективна при обработке мелких изделий на А. л. параллельного действия, а также на многопоточных и смешанных А. л. Обычно при гибкой системе транспортирования на каждой рабочей позиции устанавливают магазины или бункера-накопители. Их назначение - обеспечить работу А. л. при остановках отдельных агрегатов и облегчить обслуживание линий. Количество и ёмкость накопителей определяются сложностью и протяжённостью А. л., степенью надёжности и безотказностью работы агрегатов. Магазины (бункера-накопители) применяются также и на А. л. с жёстким транспортированием; в этом случае их встраивают в общую транспортную систему, обеспечивая независимую работу отдельных участков.
Изделие при обработке остаётся неподвижным или перемещается прямолинейно (А. л. бесцентрово-шлифовальных станков), совершает круговое или вращательное движение (в автоматической роторной линии ). Неподвижные или вращающиеся изделия перед обработкой фиксируются в требуемом положении непосредственно на рабочей позиции или в приспособлении-спутнике. Прямолинейное или круговое перемещение изделия в процессе обработки обычно осуществляется транспортными средствами.
Стабильность процесса на А. л. характеризуется временем, в течение которого необходимые параметры процесса выдерживаются в требуемых допусках. Стабильность качества продукции и устранение влияния погрешностей во время обработки на А. л. достигаются применением систематического контроля заданных параметров и активным воздействием на технологический процесс.
Непосредственная эффективность А. л. сказывается, в частности, в уменьшении числа рабочих, ранее занятых на этом производстве. Но работа на А. л. требует более высокой квалификации обслуживающего персонала. Наиболее эффективны А. л. при комплексном внедрении совершенных технологических процессов. В условиях социалистического производства А. л. применяют для трудоёмких операций и вредных процессов, если это значительно облегчает труд рабочих и улучшает его условия. Однако, как правило, А. л. дают и необходимую экономическую эффективность, особенно высокую при комплексной автоматизации производства. Стоимость продукции, изготовляемой на А. л., зависит главным образом от стоимости исходных материалов и полуфабрикатов, производительности А. л. и затрат на их создание.
Стоимость А. л. определяется количеством технологических операций, их сложностью, объёмом выпускаемой продукции, сложностью оборудования и систем управления, серийностью производства. При прочих равных условиях решающий фактор, определяющий стоимость А. л., - серийность производства её оборудования. Стоимость А. л. снижается при использовании нормализованных узлов, механизмов и инструментов, при централизованном изготовлении систем транспортирования и управления, сокращении длительности монтажа и наладки. Снижение стоимости А. л. расширяет экономически целесообразные области их применения, позволяет вводить в действие А. л., необходимые для технического перевооружения промышленности.
Производительность А. л. зависит от времени, затрачиваемого на непосредственное осуществление рабочего процесса, времени на выполнение вспомогательных перемещений (несовмещенные транспортные операции, закрепление и открепление обрабатываемого изделия, отвод и подвод рабочих органов), времени на переналадку, наладку и восстановление работоспособности линии. Сокращение времени рабочего процесса достигается применением высокопроизводительной технологии. Уменьшение времени на вспомогательные перемещения достигается сокращением числа холостых перемещений или увеличением их скорости, совмещением во времени холостых перемещений с рабочим процессом. Для оценки производительности А. л. важен показатель цикловой непрерывности работы, который определяется (для дискретных процессов) отношением времени выполнения рабочего процесса к общему времени цикла. Время на подналадку, переналадку и ремонт сокращается при использовании автоматического регулирования, повышении стабильности рабочих инструментов и своевременной их замене.
В промышленности СССР находятся в эксплуатации тысячи А. л. Например, только в металлообрабатывающей промышленности в 1967 действовало 4800 А. л.
Лит.:Машиностроение. Энциклопедический справочник, т. 9, М., 1949; Владзиевский А. П., Автоматические линии в машиностроении, М., 1958; Шаумян Г. А., Автоматы и автоматические линии, 3 изд., М., 1961; Богуславский Б. Л., Автоматы и комплексная автоматизация, М., 1964.
А. П. Владзиевский.
Рис. 2. Типовая автоматическая линия для обработки цилиндрических зубчатых колёс: а - общий вид; б - схема технологического процесса.
Рис. 1. Структурные компоновки автоматических линий: а - однопоточная последовательного действия; б - однопоточная параллельного действия; в - многопоточная; г - смешанная (с ветвящимся потоком); 1 - рабочие агрегаты: 2 - распределительные устройства.
Автоматическая лунная станция
Автомати'ческая лу'нная ста'нция(АЛС), космический аппарат, предназначенный для функционирования на поверхности Луны. Основная задача АЛС - проведение исследований физических условий на Луне и характеристик лунной поверхности, для чего на борту АЛС размещается научная аппаратура, а также радиотелеметрическая и телевизионная системы для передачи на Землю данных наблюдений и изображений лунной поверхности. Конструкция и аппаратура АЛС должны быть рассчитаны на работу в специфических условиях, существующих на Луне. Впервые в мире 3 февраля 1966 посадку на Луну совершила с помощью автоматической межпланетной станции советская АЛС «Луна-9», а затем «Луна-13» и АЛС США «Сервейер-1», «Сервейер-3», «Сервейер-5», «Сервейер-6», «Сервейер-7» (см. Космический летательный аппарат , Мягкая посадка).Описание отдельных АЛС см. в статьях «Луна» , «Сервейер» .
Автоматическая межпланетная станция
Автомати'ческая межплане'тная ста'нция(АМС), космический летательный аппарат, предназначенный для полёта к другим небесным телам и для изучения межпланетного космического пространства, Луны, планет. На борту АМС устанавливается соответствующая научная аппаратура. Результаты измерений передаются с борта АМС на Землю с помощью радиосистем, включая телевизионные системы для передачи изображений поверхности небесных тел. Обычно АМС снабжаются системами астроориентации и ракетным двигателем для коррекции траектории в полёте. Энергопитание бортовой аппаратуры АМС осуществляется от солнечных батарей.До 1 января 1969 запущено свыше 45 АМС: советские АМС серий «Луна», «Венера», «Марс» и «Зонд», американские АМС серий «Маринер», «Рейнджер», «Пионер» и др. Описание отдельных АМС см. в статьях «Луна» , «Венера» и др., см. также ст. Космический летательный аппарат.
Автоматическая подстройка частоты
Автомати'ческая подстро'йка частоты',радиотехническое устройство для автоматического удержания заданной частоты электрических колебаний генератора. А. п. ч. применяют в передатчике для поддержания определенной частоты задающего генератора,в супергетеродинном радиоприёмнике для точной настройки на принимаемую станцию, в синтезаторе частот для умножения или деления частоты и др. В распространённой схеме А. п. ч. отклонение частоты от заданной (расстройка частоты) преобразуется дискриминатором в постоянное напряжение соответствующего знака (полярности), пропорциональное амплитуде расстройки (при отсутствии расстройки напряжение на выходе дискриминатора равно нулю). Это выходное напряжение затем подаётся на управитель ( реактивного сопротивления лампа, реактивного сопротивления транзистор, варикапи др.), воздействующий на частоту генератора.
Автоматическая регулировка усиления
Автомати'ческая регулиро'вка усиле'ния(АРУ), система, автоматически изменяющая усиление приёмника электрических колебаний при изменении напряжения сигнала на его входе. В радиовещательных приёмниках АРУ иногда называют устарелым термином автоматическая регулировка громкости (АРГ), в приёмниках проводной связи - автоматической регулировкой уровня. В радиолокационных и других импульсных приёмниках применяют АРУ, учитывающие особенности работы в импульсном режиме.
В большинстве случаев напряжение сигналов, поступающих на вход приёмника, значительно меняется: из-за различия мощностей передатчиков и расстояний их от места приёма, замираний сигналов при распространении, резкого изменения расстояний и условий приёма между передатчиком и приёмником, установленными на движущихся объектах (самолётах, автомобилях и т.д.), и других причин. Эти изменения приводят к недопустимым колебаниям или искажениям сигналов в приёмнике. Действие АРУ направлено на значительное уменьшение изменений напряжения выходных сигналов приёмника по сравнению с входными. Это осуществляется посредством цепей, которые передают выпрямленное детектором регулирующее напряжение на базы транзисторов или на управляющие сетки электронных ламп переменной крутизны,усилителей высокой, промежуточной частоты и преобразователя частоты, уменьшая их усиление с увеличением напряжения сигнала на входе и наоборот ( рис. 1 ). Таким образом происходит компенсация в приёмнике изменений напряжения входных сигналов.
В устройствах радиосвязи распространены три типа АРУ: простая, задержанная и усиленно-задержанная. Наглядно действие АРУ можно отобразить на амплитудной характеристике приёмника ( рис. 2 ). При отсутствии АРУ амплитудная характеристика выражается прямой линией ( А -на рис. 2 ): напряжение сигнала на выходе прямо пропорционально входному. В результате действия простой АРУ ( В -на рис. 2 ) происходит только частичная компенсация изменения напряжения входных сигналов. Недостаток простой АРУ - снижение усиления слабых сигналов - устраняется «задержкой» начала действия АРУ. Задержанная АРУ ( Б -на рис. 2 ) действует так же, как и простая, когда напряжение сигнала на входе превысит некоторый уровень, определяемый напряжением задержки. Усиленно-задержанную АРУ с усилителем постоянного тока в цепи обратной связи применяют для получения большего постоянства напряжения сигнала на выходе приёмника (Г - на рис. 2 ). Наибольшее применение в приёмниках нашла задержанная АРУ.
Лит.:Сифоров В. И., Радиоприемные устройства, 5 изд., М., 1954; Тартаковский Г. П., Динамика систем автоматической регулировки усиления, М. - Л., 1957.
Рис. 2. Амплитудные характеристики радиоприёмников с различными типами автоматической регулировки усиления. Пунктиром показан уровень напряжения сигнала на выходе, при котором появляются искажения принятых сигналов.
Рис. 1. Обобщённая блок-схема супергетеродинного радиоприёмника с различными типами автоматической регулировки усиления: в 1-м положении переключателя Пр - простая; во 2-м - задержанная; в 3-м - усиленно-задержанная.
Автоматическая роторная линия
Автомати'ческая ро'торная ли'ния,комплекс рабочих машин, транспортных устройств, приборов, объединённых единой системой автоматического управления, в котором одновременно с обработкой заготовки перемещаются по дугам окружностей совместно с воздействующими на них орудиями (см. Автоматическая линия ). Наиболее распространены А. р. л. для операций, выполняемых посредством прямолинейного рабочего движения (штамповка, вытяжка, прессование, сборка, контроль).
А. р. л. состоит из рабочих роторов и транспортных роторов, передающих заготовки с одного рабочего ротора на другой ( рис. 1 ). Рабочий ротор представляет собой жёсткую систему, на которой монтируется группа орудий, равномерно расположенных вокруг общего вращающего систему вала. Необходимые рабочие движения сообщаются этим орудиям исполнительными органами; для малых усилий применяются механические исполнительные органы ( рис. 2 ), для больших - гидравлические (например, штоки гидравлических силовых цилиндров). Инструмент, как правило, монтируется комплектно в предварительно налаживаемых (вне рабочих машин) блоках, сопрягаемых с исполнительными органами ротора преимущественно только осевой связью, что обеспечивает возможность быстрой замены блоков. Транспортные роторы принимают, транспортируют и передают изделия. Они представляют собой барабаны или диски, оснащенные несущими органами. Чаще применяются простые транспортные роторы, имеющие одинаковую транспортную скорость, общую плоскость транспортирования и одинаковую ориентацию предметов обработки. Для передачи изделий между рабочими роторами с различными шаговыми расстояниями или различным положением предметов обработки предназначены транспортные роторы, которые могут изменять угловую скорость и положение в пространстве транспортируемых предметов. Рабочие и транспортные роторы соединяются в линии общим синхронным приводом, перемещающим каждый ротор на один шаг за время, соответствующее темпу линии.
На А. р. л. можно выполнять операции, значительно различающиеся по продолжительности, например прессовые, контрольные, термические и химические. А. р. л. может одновременно обрабатывать несколько различных изделий. Такие многономенклатурные А. р. л. ( рис. 3 ) могут применяться в немассовых производствах.
А. р. л. могут работать по т. н. рефлекторным циклограммам, обеспечивающим срабатывание каждого органа в соответствии с командой контроля по одному из нескольких предусмотренных законов (например, совершить рабочий ход или отказаться от него). Рефлекторные циклограммы позволяют машине реагировать без остановки на различные отклонения от нормального хода работы, например на поступление некондиционного предмета, прекращение подачи детали при сборке и т. п.
А. р. л. созданы в СССР в конце 30-х гг., зарубежные А. р. л. - в начале 50-х гг. В СССР А. р. л. получили применение в холодноштамповочном производстве, в пищевой промышленности (расфасовка и упаковка жидких продуктов), в производстве штучных изделий из пластических масс. Особенно перспективно дальнейшее распространение А. р. л. для выпуска массовых изделий (радиодеталей, штампованных деталей и др.). Их применение наиболее рационально в производстве с непродолжительными технологическими процессами и при изготовлении относительно простых предметов, имеющих форму тел вращения. Производительность А. р. л. определяется транспортной скоростью ротора и шаговым расстоянием между изделиями в роторе. Применение А. р. л. по сравнению с отдельными автоматами не роторного типа сокращает производственный цикл в 10-15 раз; значительно уменьшаются межоперационные запасы заготовок (в 20-25 раз); высвобождаются производственные площади; в несколько раз снижается трудоёмкость изготовления и себестоимость продукции; капитальные затраты окупаются за 1-3 года. См. также Автоматическая линия.
Лит.:Кошкин Л. Н., Густов А. А., Роторные машины для механической обработки, К., 1964; Кошкин Л. Н., Комплексная автоматизация на базе роторных линий, М., 1965.
Л. Н. Кошкин.
Рис. 1. Принципиальная схема автоматической роторной линии: 1 - блок инструмента; 2 - ротор транспортный; 3 - клещи; 4 - линия перемещения изделия при обработке; 5 - ротор рабочий; 6 - копир.
Рис. 3. Принципиальная схема многономенклатурной роторной линии: 1 - питающие устройства; 2 - транспортный ротор; 3 - рабочий ротор; 4 - приёмные устройства.
Рис. 2. Схематическая развёртка прессовой операции на роторной линии: 1 - предмет обработки; 2, 3 - инструмент; 4 - пазовый копир; 5 - ползун; 6 - ролики ползунов; h- шаг между предметами обработки; L п- длина пути предмета обработки; L ц- цикловой путь инструмента; v тр- транспортная скорость; v техн- технологическая скорость.
Автоматическая сварка
Автомати'ческая сва'рка,дуговая электросварка, в которой основные операции - подача электрода в дугу и перемещение дуги по линии сварки - механизированы. Если механизирована только подача проволоки, а дугу перемещают вручную, сварка называется полуавтоматической. Чаще всего применяется А. с. плавящимся электродом-проволокой, смотанной в бухту массой 20-60 кги непрерывно подаваемой в дугу по мере плавления. Для защиты сварочной ванны от атмосферного воздуха, а также для раскисления металла и его легирования шов предварительно засыпают толстым слоем флюса (см. Сварка под флюсом),в который погружена дуга. Флюс обеспечивает высокое качество металла шва, устраняет разбрызгивание металла, позволяет повысить сварочный ток и производительность в несколько раз по сравнению со сваркой открытой дугой. Дуга по линии сварки (например, при круговых швах) перемещается передвижением сварочного автомата или самого изделия. Если автомат конструктивно объединён с механизмом передвижения, его называют самоходным; если же его передвигают непосредственно по поверхности изделия или по лёгкому переносному пути, уложенному на изделие, то его называют сварочным трактором