非標自動化設備的結構選擇與安全研究

高堅業

[摘? ? 要]如今我國的自動化技術達到先進水平，相關技術在自動化設備結構中的應用也較為廣泛，極大提升了自動化設備的性能與運行安全性。在進行非標自動化設備設計期間，需要嚴格遵守精細化的原則，結構選擇也需要結合產品設計的實際需求，并對設備使用及后期升級進行綜合考量。文章主要針對非標自動化設備的結構選擇設計進行分析，并對非標自動化設備的安全性能及強化進行論述。

[關鍵詞]非標自動化設備;結構選擇;應用安全

[中圖分類號]TP23 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）05–00–02

Structure Selection and Safety Research of Non Standard Automation Equipment

Gao Jian-ye

[Abstract]Nowadays， all kinds of automation technology in our country have reached the advanced state， and the technology is widely used in the structure of automation equipment， which greatly improves the performance and safety of equipment automation operation. During the design of non-standard automation equipment， the principle of refinement should be strictly maintained. During the structure selection period， the equipment use and later upgrade should be comprehensively considered in combination with the actual needs of product design. Therefore， this paper mainly analyzes the structure selection design of non-standard automation equipment， and discusses the safety performance and strengthening of non-standard automation equipment.

[Keywords]non standard automation equipment; structure selection; application security

非標自動化設備的結構選擇通常需要根據設備使用用戶的要求來進行合理的調控設計，使非標自動化設備的最終運行效果能夠滿足使用的需求，并能夠保持優質的運轉水平，在設備運行期間能夠持續保持穩定與安全的狀態。在實際的結構選擇設計期間，需要從整體的角度對各個結構的機械性能、工作原理、加工工藝等進行綜合分析。

1 非標自動化設備結構的選擇設計分析

非標自動化設備結構的選擇設計是一項綜合性較強的工作。當前非標自動化設備機械產品的應用較為廣泛，對于不同用途的非標自動化設備結構的設計要求也存在差異，需要設計者按照用途要求對結構進行合理的設計，以使所選擇的結構組成后運行效果能夠滿足設備使用的性能和安全要求。

1.1 非標自動化設備結構設計的現狀

目前，非標自動化設備在生產加工行業的應用非常廣泛，根據生產加工模式的不同，非標自動化設備結構的設計也具有多樣化的特點。通常非標自動化設備的結構是由標準配件和專用零件組裝拼裝而成，形成半成品或者是元件結構，然后再進行整體的組合形成完整的非標自動化機械設備。其中標準配件的種類、規格可選擇性較多，比如四軸關節機器人、影像系統、步進電機、同步帶與氣動配件，這些都是比較常用的結構形式。總之，非標自動化設備結構的選擇多樣，組成形式也靈活多變，但也有一定規律可循。結構的選擇設計需要符合機械基礎原理的力學評估標準，加工工藝也需要保證順暢性、科學性和高效性;各個結構之間的組裝調試不能過于復雜，為后期的設備維護提供便利;最重要的一點是設備結構的設計一定要保證安全性能，安全要放在設計考量的首位。通過非標自動化設備結構的科學設計來強化設備運行的安全性能，促進設備設計水平的優化提升，進而為非標自動化設備結構設計行業發展提供助力。

1.2 非標自動化設備結構的具體選擇設計分析

如今，非標自動化設備的結構設計更加注重精細化，對各個結構選擇與組成設計都需要進行具體的分析和精細化的考量。通常在確定非標自動化設備應用的要求標準之后，可以應用多種結構設計方式來達到應用操作水準，在這種情況下，就需要對各個結構選擇方案進行對比綜合分析，選擇性價比較高的方案進行實際應用。以鋁合金件設備結構設計為例，設備的左方有8個牙孔未攻牙，下方有4個，右方也有8個，總數為20個。在設備來料半成品尺寸已經完成精確加工之后需要采取陽極表面處理，在處理的過程中化學原料若是同步作用于牙孔，尺寸的精準性就極有可能受到影響。這時可以選擇增加膠釘插于牙孔內，待表面處理完成之后，再統一拔出膠釘，但是這樣一來膠釘數量過多，工作量非常大，人工拔出期間也容易對設備造成損傷。針對這一問題就需要采取措施提高工作效率，基于此結構制定的方案可以有以下3種。

1.2.1 機器人結構選擇

這種方案當中需要設置一個工裝，將設備產品進行固定處理，然后利用機器人結構來設置操作動作指令，可以應用多臺標準六軸機器人，在第六軸的地方設置一個夾子，在機器人中編輯程序，設計成從產品左、下、右三個方位抽取膠釘放置對應盒子處，抽取的速度控制在1 s/粒。

1.2.2 機械臂結構選擇

這種方案是采用X、Y、Z電鋼組件在設備左、下、右三個方向進行疊加在所有Z軸的地方安裝夾子，然后編輯操作命令程序，讓其同步從左、下、右三個方向進行抽取膠釘，由于是三個方位同時運行，20個膠釘的操作時間只需要8 s。

1.2.3 單片機式PLC控制結構

這種方案是利用比較簡單的結構進行傳動支持，在每一粒膠釘的位置都設置一組夾子結構，每一組結構內部設置為杠桿力臂，能夠實現獨立的操作，一共設置了4組夾子裝置，杠桿力臂的運行力由氣缸傳動來實現，在設備的左邊與右邊分別有8粒膠釘，需要設置兩個氣缸進行動力加持，下方的4粒膠釘由于操作空間比較小，也同步設置兩個氣缸。3個方位運行產生的組合力由主推氣缸統一發出然后針對不同方位進行力的分散操作，由于3個方向的操作同步運行，設備的20粒膠釘拔出總共需要3s的時間。并且這種方式可以靈活更換夾子固定座的規格，適用于不同的非標自動化設備的加工操作。

通過對3種不同結構操作方案的分析，可以發現單片機式PLC控制結構的應用效率和操作質量最為優質，整體的操作非常便捷，占用的空間也比較小，自動控制的能力較強。在實際結構運行期間，通過設置保護板就可以實現良好的安全防護。應用經濟性較強，安全性能良好，性價比較高。

如今，非標自動化設備設計企業的經營發展面對的市場競爭也非常劇烈，選擇高效率、低成本又具備良好安全性能的結構方式，是非標設備發展優勢建立的主要措施。

2 非標自動化設備的安全分析

非標自動化設備結構選擇設計方案規劃期間，保證最終形成的設備產品運行能夠保持安全穩定狀態，是設備結構選擇設計的第一守則。在以往非標自動化設備實踐工作時，設備安全故障和安全事故發生的概率比較高，主要是由非標自動化設備當中結構組成比較復雜，各個結構之間的聯動運行相互影響較大。

2.1 安全防護性能分析

非標自動化設備的種類較多，不同的非標自動化設備的運行原理和應用途徑多存在明顯的差異。在設備實際生產運行的過程中，安全防護與保障是重中之重，一旦設備操作運行期間發生安全問題，會對操作人員的人身安全帶來較大的威脅，設備應用企業的經濟也會產生嚴重的損失。安全問題的引發主要有兩方面原因，①設備本身的運行安全性能水平低;②設備操作人員的操作失誤或不規范也會帶來安全隱患。因此在非標自動化設備設計期間，就需要對安全防護性能進行強化，如安全門、光幕、雙手安全開關、急停應急按鈕等，讓操作人員誤觸時，設備將無法啟動或緊急停止，第一時間保護人員安全。強化非標自動化設備安全防護水平，需要針對兩種安全引發原因均進行有效的規避。

2.2 非標自動化設備安全強化分析

非標自動化設備的安全強化是設計期間需要關注的重點問題，尤其是設備的設計具有較強的精密性和專業性，對設計人員的專業素養以及工作細心程度均有非常高的要求。

（1）在實際設備結構設計中，需要具備整體思維模式，對設備結構設計的影響因素進行全面、綜合的分析，在實踐當中不斷總結經驗，對結構方式的設計和加工工藝設計進行持續的優化改良，讓設備的設計質量與水平不斷提升。在設備大框設計完成之后，需要對細節性的內容進行檢查分析，對細節之處進行改良，在結構選擇當中需要對傳動數量進行合理控制，降低返修的概率，應用性價比高的結構方式方案。

（2）非標自動化設備結構的設計，需將用戶的需求作為標準進行參照，并考慮設備的兼容性。在保證設備應用質量效果的同時，也要深化能源節約的理念，讓非標自動化設備的結構運行能夠處于低能耗，簡化結構組成與技術應用組成，降低設備后續維護成本，以此在強化設備運行安全的同時，促進設備應用的資源利用率提升。非標自動化設備設計是結合了力學、材料、加工工藝、電氣、美學等多門學科，更加符合現代機械產品的需求。需要根據設備使用需求來靈活調整設備結構方式的組成，在實際設計中需要實現對設備內部配件結構的循環利用，降低結構運行損耗與故障的概率，從而實現設備長期保持穩定與安全的狀態運行，促進設備運行安全水平的提升。

3 非標自動化設備結構設計的管控分析

現代自動化技術的應用，使設備在控制水平方面得到了有效的強化。非標自動化設備結構設計當中，強化對于設備的管控也是非常重要的內容。管控對于非標自動化設備的結構運行質量、效率以及設備安全都有直接的影響。

（1）在結構設計期間，對于自動化設備的功能明確是前提，要保證設備整體的結構設計應用的自動化控制原理能夠相通相融，這樣才能保證各個自動化結構設備銜接運行保持在順暢狀態，從而促進設備運行的質量水平提升。

（2）目前非標自動化設備市場當中，設備產品種類多樣，功能豐富，自動化技術應用的主要目的是保證設備結構運行能夠更充分地利用能源，通過設備自動化管控功能的實現，讓非標自動化設備運行更加高效，同時還能節約設備運行成本。通過對非標自動化設備結構的優化選擇，就能夠達到此目的。舉例來說，選擇機器人運行的整體消耗的能源水平，與應用小電磁閥運行相比要高出很多。這樣來看，選擇能源消耗水平低的結構設計，更能滿足現代綠色環保的行業發展理念。其實能源消耗水平比較小的結構，運行原理也相對簡單一些，在非標自動化設備當中設計應用，自動化的控制更加便捷和精準。

（3）非標自動化設備結構設計是新時期發展所提出的新型設計理念，結構設計更加靈活，設計的結構質量與效率都比較高，不再像以往設備產品設計時，需要進行多次試驗來驗證結構選擇設計的合理性與安全性。利用非標自動化設備的針對性設計，能夠在設計期間就對設備結構的運行性能進行確定，設備的管控水平較高，更加符合現代自動化高新項目發展需求。

4 結語

非標自動化設備的結構選擇與安全性能強化，對于設備最終的運行質量、效率與效益均有直接的影響，需要設備設計人員保證高度的專業性。對設備結構選擇設計進行綜合優化，將安全性能的設置與提升放在核心位置，在強化非標自動化設備運行生產水平的同時，延長設備使用壽命，加強安全防護力度。

參考文獻

[1] 常小波.F公司非標自動化設備導入問題研究[D].桂林：桂林理工大學，2020.

[2] 張遠景.非標自動化設備的結構選擇與安全[J].科技創新與應用，2018（26）：68-69.

[3] 李鵬.非標自動化機械設備的創新設計分析[J].科技風，2019（2）：128.

[4] 蒲杰.關于非標自動化機械設備的創新設計分析[J].現代信息科技，2019（4）：175-176.

[5] 司志寧.非標自動化設備的特點與設計研究[J].科技與創新，2016（22）：87.