Проектиране на сборъчна линия с палетни конвейери: 10 параметъра, които трябва да се определят първи

Проектиране на сборъчна линия с палетни конвейери: 10 параметъра, които трябва да се определят първи

Henton Aluminum | Инженерство и подбор на транспортьори за палети

Много клиенти поискват оферта за транспортьор за палети, като започват с един въпрос:

„Колко струва транспортьор с дължина 10 метра?“

Обаче дължината на транспортьора сама по себе си не определя подходящото решение.

Две транспортьорни линии може да имат еднаква дължина от 10 метра, но едната пренася леки електронни компоненти, докато другата транспортира модули за батерии с тегло над 100 кг. Едната може да премества продукти само непрекъснато, докато другата трябва също така да спира, вдига, позиционира, инспектира и връща палетите автоматично.

Различните работни условия изискват различни вериги, алуминиеви профили, палети, задвижващи системи и контролни устройства.

Стабилна транспортьорна линия за палети започва със следните десет параметъра.

01 Какво е общото тегло на продукта и палета?

Изчисляването на товара не може да се базира само на теглото на продукта.

Фактическият преместван товар включва:

Продукт + фиксиращо устройство + плоча за палет + аксесоари за палет

Например, ако продуктът тежи 20 кг, фиксиращото устройство тежи 8 кг, а алуминиевият палет тежи 7 кг, действителната товарна маса на палета е 35 кг, а не 20 кг.

Инженерният преглед трябва също да потвърди:

Дали центърът на тежестта е центриран

Размери на палета

Дали товарът е ексцентричен

Къде палетът се допира до веригите на конвейера

Колко палета се движат едновременно по линията

Колко палета могат да се натрупат при пълно натоварване

Изборът на верига трябва да проверява не само общата товарна маса на конвейера, но и товара върху всеки ролков подложка, всяка верига и възможната разлика в товара между лявата и дясната верига.

Процедурите за избор на свободно движеща се верига също изискват инженерите да вземат предвид масата, размерите и броя на палетите, скоростта на конвейера, дължината на конвейера и дължината на зоната за натрупване като цяло, а не само теглото на продукта.

За Хентън първата стъпка не е изборът на двигател. Тя е идентифицирането на най-тежкото работно състояние за цялата линия.

02 Колко продукта трябва да се пренасят в минута?

„Колкото по-бърз е транспортьорът, толкова по-добре“ е едно от най-често срещаните недоразумения при проектирането на транспортьори за палети.

Реалното изискване не е максималната скорост на веригата, а броят завършени продукти, който линията може да доставя надеждно в минута.

Ако целевото производство е 6 продукта в минута и всяка палета носи 1 продукт, средното време между палетите е:

60 ÷ 6 = 10 секунди на палета

Ако всяка палета носи 2 продукта, допустимото време между палетите става:

60 × 2 ÷ 6 = 20 секунди на палета

Преди определяне на скоростта на транспортьора трябва да се потвърдят следните параметри:

Целево производство в минута

Брой продукти на всяка палета

Разстояние между работните станции

Време, необходимо за стартиране, спиране и позициониране на палетата

Дали товаренето и разтоварването са ръчни

Дали са включени процеси като инспекция, завинтване, дозиране, заваряване или други процеси с престой

Скоростта на конвейера е резултат от процеса на проектиране, а не начална точка.

По-бързата верига не увеличава производството, когато работните станции остават блокирани. Тя може да увеличи само ударното натоварване, шума и износа.

03 Какво е цикловото време на всяка работна станция?

Изходът на минута определя целта за производство. Цикловото време на работната станция определя дали линията всъщност може да я постигне.

Ако един продукт трябва да бъде завършен на всеки 10 секунди, никоя работна станция не би трябвало последователно да изисква повече от 10 секунди без допълнителна мощност.

Една реална линия може да изглежда по следния начин:

Зареждане: 5 секунди

Сканиране: 3 секунди

Завинтване: 18 секунди

Инспекция: 8 секунди

В този случай станцията за завинтване (18 секунди) – а не скоростта на конвейера – е действителното производствено задръжка.

Възможни решения включват:

Добавяне на паралелно работно място

Пренасяне на няколко продукта върху един палет

Разделяне на един процес на няколко стъпки

Добавяне на буферна мощност

Използване на автоматично оборудване

Преустройство на подредбата на работните места

Конвейерът за палети не е просто устройство, което премества продукти напред. Той трябва да организира процеси с различни циклови времена в балансиран производствен поток.

Без балансиране на цикловото време увеличаването на размера на веригата, мощното на мотора или размера на рамката няма да реши проблема с мощността.

04 Колко палети трябва да се натрупат едновременно?

Един от основните предимства на конвейера за палети със свободно течение е, че веригата може да продължи да се движи, докато палетите спират и се подреждат в опашка пред спирачка.

Обаче капацитетът за натрупване не е неограничен.

Повече палети и по-дълги зони за натрупване увеличават триенето, товара върху задвижването и износването на ролките.

Изискваният капацитет за натрупване обикновено се изчислява въз основа на възможното просто стояне на по-долния процес.

Например:

Производствен цикъл: 20 секунди на палет

Типично време за възстановяване надолу по линията след повреда: 3 минути

Горното по линията производство продължава да подава през тези 3 минути

Минималният теоретичен буфер е:

180 ÷ 20 = 9 палета

Окончателният проект трябва също да вземе предвид разстоянието между палетите, логиката за освобождаване след възобновяване на производството и подходящ резерв.

Инженерният преглед трябва допълнително да потвърди:

Дали цялата линия или само избрани зони натрупват палети

Дали продуктите могат да се докосват помежду си по време на натрупване

Колко палета трябва да задържа един спирач

Дали зоните за натрупване изискват секционно спиране

Дали двигателът може да поеме напълно натрупана линия

Много конвейери работят нормално, когато са празни, но претоварват, вибрират или спират, когато всички палети се натрупат. В повечето случаи натрупаната товарна маса не е била напълно включена в проекта.

05 Каква е дължината и работната височина на конвейера?

По-дългият конвейер не е просто въпрос на добавяне на няколко метра алуминиев профил.

С увеличаването на дължината се увеличават теглото на веригата, триенето във водачите, броят на палетите и натрупаното напрежение. Над определена дължина проектът може да изисква:

Няколко задвижвани секции

Допълнителни междинни подпори

По-големи рамкови профили

Преработена конструкция за регулиране на напрежението на веригата

Контрол по зони

Достъп за поддръжка

Методите за избор на верига вземат предвид дължината на конвейера, скоростта, коефициента на триене, максималната пренасяна маса и работната среда като ключови входни параметри за изчисляване на напрежението във веригата. Инерцията също трябва да се включи, когато конвейерът стартира бързо или изведнъж тласка товар.

Работната височина също трябва да се проектира, а не да се избира произволно.

При ръчните сборъчни линии трябва да се има предвид ръстът на оператора, работата седнала или правостояща, положението на инструментите и работната повърхност за продукта. При автоматизираните линии трябва да се осигури съвместимост с роботи, системи за инспекция, разпределителни машини и оборудване за товарене.

При двуетажен обратен конвейер проектът трябва допълнително да провери:

Горна работна височина

Долна височина за обратно движение

Височина на механизма за вдигане и прехвърляне

Пространство за двигатели и зъбчати колела

Диапазон на регулиране на нивелиращите крака

Работната височина изглежда е просто измерение, но тя пряко влияе върху ергономията и интегрирането на оборудването.

06 Необходимо ли е позициониране на повдигане и локализиране?

Затворецът може да спре палетата, но спирането не е същото като точното позициониране.

Ръчно сглобяване, визуална проверка и основно сканиране могат да изискват само палетата да спира в обща зона. За тези операции може да е достатъчна запушвачка.

Обикновено се изискват устройства за повдигане и локализиране за:

Робот за подбиране

Автоматични отвертки

С изключение на:

Press fitting

Лазерна проверка

Визия

Точни измервания

Заваряване

Автоматично зареждане и изтегляне

Повишаващо и локализиращо устройство вдига палетата от конвейерните вагони и я локализира с помощта на щифтове, буши или прецизни референтни повърхности.

Това осигурява две важни ползи:

Първо, преработвателните и пресоващите сили не се предават директно на конвейерната верига и на ролите.

Второ, позицията на палетите се определя от локализиращия блок, а не от позицията на спиране на веригата.

Следователно не е достатъчно да се каже, че е необходима запушвачка. Трябва също така да се определят процесите, извършвани след спиране.

07 Каква точност на позициониране се изисква?

Да се каже, че позиционирането е необходимо, не е достатъчно. Трябва да се определи изискваната повторяемост.

Различните процеси имат много различни изисквания за точност:

Ръчно монтиране изисква само стабилна спряна палета

Основната проверка на сензорите изисква разумно последователно позициониране

Роботът за събиране на плодове изисква стабилна повтаряемост

Визия, разпределение, отвертка и прецизно пресяване изискват по-висока точност

В установените системи за транспортиране на палети специални позициониращи устройства могат да постигнат повтаряемост в приблизителен диапазон от ±0,1 mm до ±0,3 mm. Реалните показатели зависят от структурата на палетите, местоположението на щифтовете и бушите, натоварването, точността на монтажа и конструкцията на механизма.

Трябва да подчертаем едно нещо:

Точността на позиционирането не може да бъде постигната просто с записване на номер в спецификация.

Тя зависи също от:

Строгота на палетите

Подреждане между локационни щифтове и бушини

Как се разполага продуктът в фиксатора

Синхронизация на механизма на асансьора

Ригидност на рамата

Дали товарът е ексцентричен

Основи и монтаж на машината

Поддържане след дълготрайно износване

Колкото по-висока е изискваната точност, толкова по-малко вероятно е само една основна запушвачка да е достатъчна.

08 Обратно връщане на едно ниво, двойно ниво или цикъл?

Конвеерната структура трябва да се избира в зависимост от наличното площно пространство, изискванията за връщане на палетите и потока на процеса.

Продължително движение на влак

Това е най-простата структура, с по-малка инвестиция и по-лесно поддръжка. Той е подходящ, когато операторите изтеглят палетите в края на линията или когато не се изисква автоматично връщане на палетите.

Основното ограничение е, че празните палети трябва да се връщат ръчно.

Автоматично връщане на два нива

В горната част се използват за монтаж и транспортиране на натоварени палети, а в долната част се връщат празни палети. Издигатели, апарати за повдигане и прехвърляне или други механизми за прехвърляне свързват двете нива.

Този дизайн спестява площ на пода и осигурява автоматично циркулиране на палети, което го прави подходящ за праволинейни сборъчни линии.

Обаче допълнителните механизми за вдигане, прехвърляне и управление също увеличават изискванията за защита и блокиране при неизправности.

Хоризонтален циркулационен транспортьор

Палетите циркулират непрекъснато по хоризонтален цикъл. Това разположение е подходящо, когато работните места са разположени около транспортьора и когато могат да бъдат добавени клонове, инспекционни станции или зони за преобработка.

Цикличното разположение е гъвкаво, но обикновено заема повече площ на пода и изисква повече механизми за завиване и прехвърляне.

Няма универсално най-добро разположение. Правилното разположение е това, което отговаря на процеса и наличното производствено пространство.

09 Изискват ли се защита срещу статично електричество (ESD), защита срещу прах или устойчивост към високи температури?

Транспортьорите за палети не се използват само в обикновени работилници.

Монтажът на електронни компоненти, производството на батерии, прецизните инструменти, чистите зони, процесите при високи температури и машинната обработка на метали създават различни изисквания към материала и конструкцията.

Среда, чувствителна към електростатичен разряд (ESD)

Замяната на един компонент с „антистатична верига“ не представлява пълно решение за ESD.

Пълното проектиране за защита от ESD може да изисква също така:

Проводими или статико-дисипативни подложки

Подходящи материали за вериги и водачи

Проводима връзка между подложката и конвейера

Заземяване на алуминиевата рамка

Свързващи ленти

Защита на електрическите компоненти

Финално тестване на устойчивост

ЕСР трябва да се третира като изискване за приложение на системно ниво, а не като свойство на един изолиран компонент.

Среда с прах и метални стружки

Проектирането трябва да взема предвид капацитета на веригата и покривките, отстраняването на стружки, почистването на насочващите елементи и достъпа за поддръжка.

Непрекъснатото проникване на алуминиеви стружки, стоманени стружки или прах в областта на веригата и зъбчатото колело ускорява износването и може в крайна сметка да доведе до заклинване.

Високотемпературни среди

Следните елементи трябва да бъдат прегледани отново:

Материали за верига и ролки

Температурни граници за износващи се ленти

Метод за смазване

Разположение на мотора и скоростната кутия

Температурен клас на сензорите, тръбите и кабелите

Топлинно разширение на рамката и палетите

Стандартната работилнична конфигурация не може да се приложи директно във всеки експлоатационен режим.

10 Как се изчисляват мощността на двигателя и коефициентите на сигурност?

Изборът на двигател не може да се свежда до правило като „определено количество ват на метър“.

Необходимата сила за транспортьорът трябва да включва поне четири компонента:

Общото съпротивление = триене + инерция при стартиране + съпротивление от надвишаване + допълнително съпротивление

За първоначална оценка на хоризонтален транспортьор:

Съпротивление от триене F₁ = μ × M × g

Където:

μ е еквивалентният коефициент на триене на веригата, ролерите и насочващата система

M е общата маса в движение

g е гравитационното ускорение

Пускането също внася инерция:

Инерционната сила F₂ = M × a

където a е ускорението на транспортьора.

Наклоненото движение или промените във височината изискват допълнителна компонента на гравитацията. Натрупаните палети, опъването на веригата, завъртащите механизми, лагерите и другите аксесоари също трябва да бъдат включени като допълнително съпротивление.

След като общата задвижваща сила F е определена, предварителната мощност може да се изчисли по следния начин:

Изчислена мощност P = F × v ÷ (1000 × η)

Където:

P е в kW

F е общата задвижваща сила в N

v е скоростта на веригата в m/s

η е общата ефективност на мотора, скоростната кутия, зъбчатото колело и трансмисионната система

Моторът не трябва да се избира точно на изчислената стойност.

Трябва да се приложи коефициент на резерв:

Избрана мощност на мотора ≥ изчислена мощност × коефициент на резерв

Коефициентът на резерв не е фиксирано число. Той зависи от:

Честотата на стартиране и спиране

Непрекъснато време на работа

Натрупване по цялата линия

Работа в напред и назад

Ударни натоварвания

Изисквано време за ускорение

Температура на околната среда

Вариация в действителната натовареност

Предварителен резерв от приблизително 1,3 до 1,5 може да е подходящ за стабилно и непрекъснато транспортиране. Честите старти, тежко натрупване или променливи натоварвания изискват приблизително 1,5 до 2,0. При тежки условия на работа, удари или реверсивни приложения е необходимо отделно потвърждение, а не използване на фиксиран коефициент.

Изборът на мотор трябва също така да провери:

Изходен въртящ момент на скоростната кутия

Пусков въртящ момент

Въртящ момент на верижното колело и вала

Скорост на мотора

Коефициент на намаляване

Топлинна устойчивост

Честота на стартиране и спиране

Максимално допустимо напрежение в веригата

Професионалните методи за избор на мотор оценяват инерцията, въртящия момент и скоростта заедно, докато методите за избор на верига проверяват максималното напрежение в веригата, скоростните фактори и работните условия.

Мотор с недостатъчна мощност може да не успее да стартира при пълно натоварване. Мотор с излишно голяма мощност може да увеличи ударното въздействие върху веригата, верижните колела и скоростната кутия. Правилният подход е да се подбере цялата предавателна система като цяло, а не просто да се увеличава мощността на мотора.

Подгответе тази информация преди да поискате решение за транспортьор за палети

Когато поръчвате монтажна линия за палетни транспортьори от Хентън, следната информация ни помага да подготвим по-точно решение и оферта:

Наименование на продукта, размери и тегло

Размери, тегло и материал на палетите

Брой на продуктите, пренасяни на всяка палитра

Целево производство в минута

Времето на цикъла на всяка работна станция

Необходима дължина, ширина и работна височина на конвейера

Максималният брой на натрупаните палети

Изисквания за спиране, повдигане и точно позициониране

Необходима точност на позициониране

Отново изготвяне на схеми за връщане на едно ниво, двойно ниво или цикли

Окружаване на експлоатация и дневни часове на експлоатация

Интеграция с роботи, инспекционно оборудване или системи за управление

Може да изглежда, че транспортьорът за палети е само транспортна линия, но той свързва времето на производствения цикъл, монтажните принадлежности, автоматизираното оборудване, операторите и логистиката на завода.

Бързата оферта има малка стойност, когато инженерните параметри не са определени правилно.

Henton не проектира палетен конвейер, като просто добавя алуминиеви профили и вериги според дължината. Оценяваме товарността на продукта, времето на производствения цикъл, количеството на натрупване, изискванията за позициониране и операционната среда, а след това проектираме веригата, рамката, палетата, задвижването и системата за управление като едно цяло решение.

Клиентите не се нуждаят от конвейер, който просто се движи.

Те се нуждаят от производствена линия, която да започне при пълен товар, да се натрупва без задръстване, да се позиционира точно, да работи надеждно във времето и да се съобразява с необходимия производствен обем.