非标自动化设备的结构选择与安全研究

高坚业

[摘    要]如今我国的自动化技术达到先进水平，相关技术在自动化设备结构中的应用也较为广泛，极大提升了自动化设备的性能与运行安全性。在进行非标自动化设备设计期间，需要严格遵守精细化的原则，结构选择也需要结合产品设计的实际需求，并对设备使用及后期升级进行综合考量。文章主要针对非标自动化设备的结构选择设计进行分析，并对非标自动化设备的安全性能及强化进行论述。

[关键词]非标自动化设备;结构选择;应用安全

[中图分类号]TP23 [文献标志码]A [文章编号]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

非標自动化设备的结构选择通常需要根据设备使用用户的要求来进行合理的调控设计，使非标自动化设备的最终运行效果能够满足使用的需求，并能够保持优质的运转水平，在设备运行期间能够持续保持稳定与安全的状态。在实际的结构选择设计期间，需要从整体的角度对各个结构的机械性能、工作原理、加工工艺等进行综合分析。

1 非标自动化设备结构的选择设计分析

非标自动化设备结构的选择设计是一项综合性较强的工作。当前非标自动化设备机械产品的应用较为广泛，对于不同用途的非标自动化设备结构的设计要求也存在差异，需要设计者按照用途要求对结构进行合理的设计，以使所选择的结构组成后运行效果能够满足设备使用的性能和安全要求。

1.1 非标自动化设备结构设计的现状

目前，非标自动化设备在生产加工行业的应用非常广泛，根据生产加工模式的不同，非标自动化设备结构的设计也具有多样化的特点。通常非标自动化设备的结构是由标准配件和专用零件组装拼装而成，形成半成品或者是元件结构，然后再进行整体的组合形成完整的非标自动化机械设备。其中标准配件的种类、规格可选择性较多，比如四轴关节机器人、影像系统、步进电机、同步带与气动配件，这些都是比较常用的结构形式。总之，非标自动化设备结构的选择多样，组成形式也灵活多变，但也有一定规律可循。结构的选择设计需要符合机械基础原理的力学评估标准，加工工艺也需要保证顺畅性、科学性和高效性;各个结构之间的组装调试不能过于复杂，为后期的设备维护提供便利;最重要的一点是设备结构的设计一定要保证安全性能，安全要放在设计考量的首位。通过非标自动化设备结构的科学设计来强化设备运行的安全性能，促进设备设计水平的优化提升，进而为非标自动化设备结构设计行业发展提供助力。

1.2 非标自动化设备结构的具体选择设计分析

如今，非标自动化设备的结构设计更加注重精细化，对各个结构选择与组成设计都需要进行具体的分析和精细化的考量。通常在确定非标自动化设备应用的要求标准之后，可以应用多种结构设计方式来达到应用操作水准，在这种情况下，就需要对各个结构选择方案进行对比综合分析，选择性价比较高的方案进行实际应用。以铝合金件设备结构设计为例，设备的左方有8个牙孔未攻牙，下方有4个，右方也有8个，总数为20个。在设备来料半成品尺寸已经完成精确加工之后需要采取阳极表面处理，在处理的过程中化学原料若是同步作用于牙孔，尺寸的精准性就极有可能受到影响。这时可以选择增加胶钉插于牙孔内，待表面处理完成之后，再统一拔出胶钉，但是这样一来胶钉数量过多，工作量非常大，人工拔出期间也容易对设备造成损伤。针对这一问题就需要采取措施提高工作效率，基于此结构制定的方案可以有以下3种。

1.2.1 机器人结构选择

这种方案当中需要设置一个工装，将设备产品进行固定处理，然后利用机器人结构来设置操作动作指令，可以应用多台标准六轴机器人，在第六轴的地方设置一个夹子，在机器人中编辑程序，设计成从产品左、下、右三个方位抽取胶钉放置对应盒子处，抽取的速度控制在1 s/粒。

1.2.2 机械臂结构选择

这种方案是采用X、Y、Z电钢组件在设备左、下、右三个方向进行叠加在所有Z轴的地方安装夹子，然后编辑操作命令程序，让其同步从左、下、右三个方向进行抽取胶钉，由于是三个方位同时运行，20个胶钉的操作时间只需要8 s。

1.2.3 单片机式PLC控制结构

这种方案是利用比较简单的结构进行传动支持，在每一粒胶钉的位置都设置一组夹子结构，每一组结构内部设置为杠杆力臂，能够实现独立的操作，一共设置了4组夹子装置，杠杆力臂的运行力由气缸传动来实现，在设备的左边与右边分别有8粒胶钉，需要设置两个气缸进行动力加持，下方的4粒胶钉由于操作空间比较小，也同步设置两个气缸。3个方位运行产生的组合力由主推气缸统一发出然后针对不同方位进行力的分散操作，由于3个方向的操作同步运行，设备的20粒胶钉拔出总共需要3s的时间。并且这种方式可以灵活更换夹子固定座的规格，适用于不同的非标自动化设备的加工操作。

通过对3种不同结构操作方案的分析，可以发现单片机式PLC控制结构的应用效率和操作质量最为优质，整体的操作非常便捷，占用的空间也比较小，自动控制的能力较强。在实际结构运行期间，通过设置保护板就可以实现良好的安全防护。应用经济性较强，安全性能良好，性价比较高。

如今，非标自动化设备设计企业的经营发展面对的市场竞争也非常剧烈，选择高效率、低成本又具备良好安全性能的结构方式，是非标设备发展优势建立的主要措施。

2 非标自动化设备的安全分析

非标自动化设备结构选择设计方案规划期间，保证最终形成的设备产品运行能够保持安全稳定状态，是设备结构选择设计的第一守则。在以往非标自动化设备实践工作时，设备安全故障和安全事故发生的概率比较高，主要是由非标自动化设备当中结构组成比较复杂，各个结构之间的联动运行相互影响较大。

2.1 安全防护性能分析

非标自动化设备的种类较多，不同的非标自动化设备的运行原理和应用途径多存在明显的差异。在设备实际生产运行的过程中，安全防护与保障是重中之重，一旦设备操作运行期间发生安全问题，会对操作人员的人身安全带来较大的威胁，设备应用企业的经济也会产生严重的损失。安全问题的引发主要有两方面原因，①设备本身的运行安全性能水平低;②設备操作人员的操作失误或不规范也会带来安全隐患。因此在非标自动化设备设计期间，就需要对安全防护性能进行强化，如安全门、光幕、双手安全开关、急停应急按钮等，让操作人员误触时，设备将无法启动或紧急停止，第一时间保护人员安全。强化非标自动化设备安全防护水平，需要针对两种安全引发原因均进行有效的规避。

2.2 非标自动化设备安全强化分析

非标自动化设备的安全强化是设计期间需要关注的重点问题，尤其是设备的设计具有较强的精密性和专业性，对设计人员的专业素养以及工作细心程度均有非常高的要求。

（1）在实际设备结构设计中，需要具备整体思维模式，对设备结构设计的影响因素进行全面、综合的分析，在实践当中不断总结经验，对结构方式的设计和加工工艺设计进行持续的优化改良，让设备的设计质量与水平不断提升。在设备大框设计完成之后，需要对细节性的内容进行检查分析，对细节之处进行改良，在结构选择当中需要对传动数量进行合理控制，降低返修的概率，应用性价比高的结构方式方案。

（2）非标自动化设备结构的设计，需将用户的需求作为标准进行参照，并考虑设备的兼容性。在保证设备应用质量效果的同时，也要深化能源节约的理念，让非标自动化设备的结构运行能够处于低能耗，简化结构组成与技术应用组成，降低设备后续维护成本，以此在强化设备运行安全的同时，促进设备应用的资源利用率提升。非标自动化设备设计是结合了力学、材料、加工工艺、电气、美学等多门学科，更加符合现代机械产品的需求。需要根据设备使用需求来灵活调整设备结构方式的组成，在实际设计中需要实现对设备内部配件结构的循环利用，降低结构运行损耗与故障的概率，从而实现设备长期保持稳定与安全的状态运行，促进设备运行安全水平的提升。

3 非标自动化设备结构设计的管控分析

现代自动化技术的应用，使设备在控制水平方面得到了有效的强化。非标自动化设备结构设计当中，强化对于设备的管控也是非常重要的内容。管控对于非标自动化设备的结构运行质量、效率以及设备安全都有直接的影响。

（1）在结构设计期间，对于自动化设备的功能明确是前提，要保证设备整体的结构设计应用的自动化控制原理能够相通相融，这样才能保证各个自动化结构设备衔接运行保持在顺畅状态，从而促进设备运行的质量水平提升。

（2）目前非标自动化设备市场当中，设备产品种类多样，功能丰富，自动化技术应用的主要目的是保证设备结构运行能够更充分地利用能源，通过设备自动化管控功能的实现，让非标自动化设备运行更加高效，同时还能节约设备运行成本。通过对非标自动化设备结构的优化选择，就能够达到此目的。举例来说，选择机器人运行的整体消耗的能源水平，与应用小电磁阀运行相比要高出很多。这样来看，选择能源消耗水平低的结构设计，更能满足现代绿色环保的行业发展理念。其实能源消耗水平比较小的结构，运行原理也相对简单一些，在非标自动化设备当中设计应用，自动化的控制更加便捷和精准。

（3）非标自动化设备结构设计是新时期发展所提出的新型设计理念，结构设计更加灵活，设计的结构质量与效率都比较高，不再像以往设备产品设计时，需要进行多次试验来验证结构选择设计的合理性与安全性。利用非标自动化设备的针对性设计，能够在设计期间就对设备结构的运行性能进行确定，设备的管控水平较高，更加符合现代自动化高新项目发展需求。

4 结语

非标自动化设备的结构选择与安全性能强化，对于设备最终的运行质量、效率与效益均有直接的影响，需要设备设计人员保证高度的专业性。对设备结构选择设计进行综合优化，将安全性能的设置与提升放在核心位置，在强化非标自动化设备运行生产水平的同时，延长设备使用寿命，加强安全防护力度。

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