EN
Dissenyar una línia d’muntatge de cintes transportadores de paletes: 10 paràmetres que cal definir primer
Henton Aluminum | Enginyeria i selecció de transportadors de paletes
Molts clients demanen un pressupost per a un transportador de paletes començant amb una sola pregunta:
«Quant costa un transportador de 10 metres?»
Tanmateix, la longitud del transportador per si sola no determina la solució adequada.
Dues línies de transportadors poden tenir ambdues 10 metres de longitud, però una transporta peces electròniques lleugeres, mentre que l’altra transporta mòduls de bateries que pesen més de 100 kg. Una pot moure només productes de forma contínua, mentre que l’altra ha de parar, aixecar, localitzar, inspeccionar i retornar les paletes automàticament.
Les diferents condicions operatives requereixen cadenes, perfils d’alumini, paletes, sistemes d’accionament i controls diferents.
Una línia d’muntatge estable de transportadors de paletes comença amb els deu paràmetres següents.
01 Quin és el pes combinat del producte i la paleta?
El càlcul de càrrega no pot basar-se únicament en el pes del producte.
La càrrega real en moviment inclou:
Producte + suport + placa de paleta + accessoris de paleta
Per exemple, si el producte pesa 20 kg, el suport pesa 8 kg i la paleta d’alumini pesa 7 kg, la càrrega real per paleta és de 35 kg, no de 20 kg.
La revisió tècnica ha de confirmar també:
Si el centre de gravetat està centrat
Dimensions de la paleta
Si la càrrega és excèntrica
On la paleta entra en contacte amb les cadenes del transportador
Quantes paletes circulen simultàniament a la línia
Quantes paletes poden acumular-se en condicions de càrrega màxima
La selecció de la cadena ha de verificar no només la càrrega total del transportador, sinó també la càrrega sobre cada rodollet, cada cadena i la possible diferència de càrrega entre les cadenes esquerra i dreta.
Els procediments de selecció de cadenes de flux lliure també requereixen que els enginyers tinguen en compte, de forma conjunta, la massa dels palets, les seves dimensions, la quantitat, la velocitat del transportador, la longitud del transportador i la longitud d'acumulació, en lloc d'utilitzar només el pes del producte.
Per a Henton, el primer pas no és triar un motor. És identificar la condició operativa més pesada de tota la línia.
02 Quants productes s'han de transportar per minut?
«Més ràpid és millor» és un dels malentesos més habituals en el disseny de transportadors de palets.
El requisit real no és la velocitat màxima de la cadena, sinó el nombre de productes acabats que la línia pot entregar de forma fiable per minut.
Si l'objectiu de producció és de 6 productes per minut i cada palet transporta 1 producte, el temps mitjà entre palets és:
60 ÷ 6 = 10 segons per palet
Si cada palet transporta 2 productes, el temps permès entre palets passa a ser:
60 × 2 ÷ 6 = 20 segons per palet
Abans de determinar la velocitat del transportador, cal confirmar el següent:
Producció objectiu per minut
Nombre de productes en cada palet
Distància entre les estacions de treball
Temps necessari per iniciar, aturar i posicionar el palet
Si la càrrega i descarga són manuals
Si s'inclouen els processos d'inspecció, de tornelleu, de distribució, de soldadura o d'altres processos d'habitatge
La velocitat del transportador és una sortida del procés de disseny, no el punt de partida.
Una cadena més ràpida no augmenta la producció quan les estacions de treball es mantenen bloquejades. Només pot augmentar l'impacte, el soroll i l'usura.
03 Quin és el temps de cicle de cada estació de treball?
La producció per minut defineix l'objectiu de producció. El temps de cicle de la estació de treball determina si la línia pot aconseguir-ho.
Si un producte ha de ser completat cada 10 segons, cap estació de treball hauria de necessitar més de 10 segons sense capacitat addicional.
Una línia real pot ser així:
Carrega: 5 segons
Escanvi: 3 segons
Tornil: 18 segons
Inspecció: 8 segons
En aquest cas, la estació de tornall de 18 segonsno velocitat del transportadorés el veritable coll d'ampolla de la producció.
Les solucions possibles inclouen:
Afegir una estació de treball paral·lela
Transport de múltiples productes en una paleta
Dividir un procés en múltiples passos
Ajuda a la capacitat del buffer
Utilització d'equips automàtics
Reorganizar el traçat de la estació de treball
Un transportador de paletes no és simplement un dispositiu que transporta productes cap endavant. Ha d'organitzar processos amb diferents temps de cicle en un flux de producció equilibrat.
Sense equilibri del temps de cicle, augmentar la mida de la cadena, la potència del motor o la mida del marc no resoldrà el problema de capacitat.
04 Quants palets han d'acumular-se alhora?
Un dels principals avantatges d'un transportador de paletes de flux lliure és que la cadena pot continuar movent-se mentre els palets s'aturen i fan cola en un tap.
No obstant això, la capacitat d'acumulació no és il·limitada.
Més palets i zones d'acumulació més llargues augmenten la fricció, la càrrega de l'impuls i l'usura dels rodets.
La capacitat d’acumulació necessària se sol calcular a partir del possible temps d’inactivitat del procés a valle.
Per exemple:
Cicle de producció: 20 segons per paleta
Temps de recuperació típic a valle després d’un fallada: 3 minuts
El procés a muntant continua alimentant durant aquells 3 minuts
El buffer teòric mínim és:
180 ÷ 20 = 9 paletes
El disseny final ha de tenir també en compte l’espai entre paletes, la lògica de lliurament després de reprendre la producció i una reserva adequada.
La revisió d’enginyeria ha de confirmar addicionalment:
Si acumulen paletes tota la línia o només zones seleccionades
Si els productes poden entrar en contacte entre ells durant l’acumulació
Quants palets ha de contenir un freno per a cada parada
Si les zones d’acumulació requereixen una aturada per seccions
Si el sistema d’accionament pot gestionar una línia totalment acumulada
Molts transportadors funcionen normalment quan estan buits, però es sobrecarreguen, vibren o s’aturen quan s’acumulen tots els palets. En la majoria de casos, la càrrega acumulada no es va tenir completament en compte durant el disseny.
05 Quina és la longitud del transportador i l’alçada de treball?
Un transportador més llarg no és simplement qüestió d’afegir diversos metres de perfil d’alumini.
A mesura que augmenta la longitud, també ho fan el pes de la cadena, la fricció dels guies, la quantitat de palets i la tensió acumulada. Més enllà d’una certa longitud, el disseny pot requerir:
Diverses seccions d’accionament
Suports intermedis addicionals
Perfils de bastidor més grans
Una estructura revisada de tensió de cadenes
Control per zones
Accés al manteniment
Els mètodes de selecció de cadenes tenen en compte la longitud del transportador, la velocitat, el coeficient de fricció, la massa màxima transportada i l’entorn d’operació com a entrades clau per als càlculs de tensió de cadenes. També cal incloure la inèrcia quan el transportador s’inicia ràpidament o empenta una càrrega de sobte.
L’alçada de treball també ha de ser dissenyada, no seleccionada arbitràriament.
Les línies d’muntatge manuals han de tenir en compte l’alçada de l’operari, si treballa assegut o dret, la posició de les eines i la superfície de treball del producte. Les línies automàtiques han de ser compatibles amb robots, sistemes d’inspecció, màquines dosificadores i equipaments de càrrega.
Per a un transportador de retorn de doble nivell, el disseny ha de verificar també:
Alçada de treball superior
Espai lliure inferior de retorn
Alçada del mecanisme de llevat i transferència
Espai per a motors i rodes dentades
Interval d’ajust del peu nivellador
L’alçada de treball sembla una dimensió senzilla, però afecta directament l’ergonomia i la integració d’equips.
06 Es requereix la posició d’elevació i localització?
Un topall pot aturar una paleta, però aturar no és el mateix que posicionar amb precisió.
El muntatge manual, la inspecció visual i l’escaneig bàsic poden requerir només que la paleta s’aturi dins d’una àrea general. Un topall pot ser suficient per aquestes operacions.
Normalment es requereixen unitats d’elevació i localització per:
Recollida per robot
Voradat automàtic de cargols
Dosi o recobriment
Connector de pressió
Inspecció làser
Imatge de visió
Mesura Precisa
Soldadura
Carrega i descàrrega automàtiques
Una unitat de llevament i localització aixeca la paleta fora dels rodets del transportador i la localitza mitjançant perns, bucals o superfícies de referència de precisió.
Això proporciona dos avantatges importants:
En primer lloc, les forces de processament i de premsat no es transmeten directament a la cadena i als rodets del transportador.
En segon lloc, la posició de la paleta queda definida per la unitat de localització, i no per la posició d’aturada de la cadena.
Per tant, no n’hi ha prou amb indicar que cal un topall. També cal definir els processos que es duen a terme després de l’aturada.
07 Quina precisió de posicionament es requereix?
No n’hi ha prou amb dir que es requereix posicionament. Cal definir la repetibilitat exigida.
Els diferents processos tenen requisits de precisió molt diversos:
El muntatge manual només requereix una paleta immòbil i estable
La inspecció bàsica amb sensors requereix una posició prou coherent
La recollida per robots requereix una repetibilitat estable
La visió artificial, la dispensació, el cargolat i la pressió de precisió requereixen una exactitud superior
En els sistemes establerts de cintes transportadores de paletes, les unitats de posicionament especialitzades poden assolir una repetibilitat aproximada d’entre ±0,1 mm i ±0,3 mm. El rendiment real depèn de l’estructura de la paleta, dels pernos de localització i les camises, de la càrrega, de la precisió de la instal·lació i del disseny del mecanisme.
Cal destacar un punt:
L’exactitud de posicionament no es pot aconseguir simplement escrivint un número en una especificació.
També depèn de:
Rigidesa de la paleta
Ajust entre els pernos de localització i les camises
Com es col·loca el producte a la fixació
Sincronització del mecanisme d'elevació
Rigidesa del marc
Si la càrrega és excèntrica
Fonament i instal·lació de la màquina
Manteniment després de l'ús prolongat
Com més alta sigui la exigència d'exactitud, menys probable serà que un topall bàsic per si sol sigui suficient.
08 Retorn d'un sol nivell, de dos nivells o en bucle?
L'estructura del transportador s'ha d'escollir segons l'espai disponible al terra, els requisits de retorn de paletes i el flux de procés.
Transportador recte d'un sol nivell
Aquesta és l'estructura més senzilla, amb una inversió inferior i un manteniment més fàcil. És adequada quan els operaris retiren les paletes al final de la línia o quan no es requereix un retorn automàtic de paletes.
La seva principal limitació és que els palets buits han de ser retornats manualment.
Retorn automàtic de doble nivell
El nivell superior s'utilitza per a l'assemblatge i el transport de palets carregats, mentre que el nivell inferior retorna palets buits. Els ascensors, les unitats d'elevació i transferència o altres mecanismes de transferència connecten els dos nivells.
Aquest disseny estalvia espai i proporciona circulació automàtica de paletes, el que el fa adequat per a línies de muntatge rectes.
No obstant això, els mecanismes de levant, transferència i control afegits també augmenten els requisits per a la protecció i el bloqueig de falles.
Transportador de bucle horitzontal
Els palets circulen contínuament al voltant d'un bucle horitzontal. Aquesta disposició és adequada quan les estacions de treball es col·loquen al voltant del transportador i quan es poden afegir branques, estacions de control o zones de reelaboració.
Un traçat de bucle és flexible, però normalment ocupa més espai de terra i requereix més mecanismes de gir i transferència.
No hi ha un disseny universal millor. El disseny correcte és el que coincideix amb el procés i l'espai disponible de la fàbrica.
09 Es requereix protecció contra descàrregues electroestàtiques (ESD), pols o resistència a altes temperatures?
Els transportadors de palets no es fan servir només en tallers habituals.
El muntatge d’electrònica, la fabricació de bateries, els instruments de precisió, les zones netes, els processos a alta temperatura i el mecanitzat de metalls generen requisits diferents pel que fa als materials i l’estructura.
Entorns sensibles a les descàrregues electroestàtiques (ESD)
Substituir un component per una «cadena antiestàtica» no és una solució completa contra les descàrregues electroestàtiques (ESD).
Un disseny complet contra les descàrregues electroestàtiques (ESD) pot requerir també:
Palets conductors o dissipadors d’estàtica
Materials adequats per a la cadena i les guies
Un camí conductor entre el palet i el transportador
Connexió a terra del bastidor d’alumini
Cintures de fixació
Protecció dels components elèctrics
Proves finals de resistència
L'ESD s'ha de tractar com un requisit d'aplicació a nivell de sistema, no com una propietat d'un component aïllat.
Ambients de pols i copes metàl·liques
El disseny ha de tenir en compte les cobertes de la cadena de canals, la retirada de la part de la part, la neteja de la guia i l'accés de manteniment.
Permetre que els trincons d'alumini, trincons d'acer o pols entren a la zona de la cadena i el rodet acceleren contínuament l'usura i eventualment poden causar embotellament.
Medis d'alta temperatura
Cal tornar a revisar el següent:
Materials de cadenes i rodets
Limits de temperatura de les tires d'usura
Mètode de lubrificació
Ubicació del motor i la caixa de canvis
Nomenat de temperatura dels sensors, tubs i cables
Expansió tèrmica del marc i dels palets
Una configuració d'ofici estàndard no pot ser aplicada directament a cada entorn operatiu.
10 Com es calculen els factors de potència i seguretat del motor?
La selecció del motor no es pot reduir a una regla com un cert nombre de watts per metre.
La força de transport requerida ha d'incloure almenys quatre parts:
Resistència total = resistència a la fricció + inercia de sortida + resistència a l'elevació + resistència addicional
Per a una estimació inicial d'un transportador horitzontal:
Resistència a la fricció F1 = μ × M × g
On:
μ és el coeficient de fricció equivalent de la cadena, els rodets i el sistema de guia
M és la massa total en moviment
g és l'acceleració gravitacional
En començar també s'introdueix la inercia:
Força d'inercia F2 = M × a
on a és l'acceleració del transportador.
El moviment inclinat o els canvis d'elevació requereixen un component de gravetat addicional. Els palets acumulats, la tensió de la cadena, els mecanismes de gir, els rodaments i altres accessoris també han d'incloure-se com a resistència addicional.
Una vegada que s'estableixi la força de tracció total F, la potència preliminar es pot calcular com:
Potència calculada P = F × v ÷ (1000 × η)
On:
P és en kW
F és la força total de tracció en N
v és la velocitat de la cadena en m/s
η és l’eficiència combinada del motor, la caixa de canvi, la roda dentada i el sistema de transmissió
El motor no s’ha d’escollir exactament al valor calculat.
S’ha d’aplicar un factor de servei:
Potència del motor seleccionat ≥ potència calculada × factor de servei
El factor de servei no és un número fix. Depèn de:
Freqüència d’arrencada i parada
Temps d’operació continuada
Acumulació a tota la línia
Funcionament cap endavant i cap enrere
Càrregues d’impacte
Temps d’acceleració necessari
Temperatura ambient
Variació de la càrrega real
Una reserva preliminar d’aproximadament 1,3 a 1,5 pot ser adequada per al transport estable i continu. Les arrancades freqüents, l’acumulació important o les càrregues fluctuants poden requerir aproximadament 1,5 a 2,0. Les aplicacions pesades, d’impacte o de canvi de sentit requereixen una verificació específica en lloc d’un factor fix.
La selecció del motor també ha de verificar:
Parell de sortida del reductor
Parell d’arrancada
Parell de la roda dentada–eix
Velocitat del motor
Raó de reducció
Capacitat tèrmica
Freqüència d'encesa i aturada
Tensió màxima admisible de la cadena
Els mètodes professionals de selecció de motors avaluen conjuntament la inèrcia, el parell i la velocitat, mentre que els mètodes de selecció de cadenes verifiquen la tensió màxima de la cadena, els factors de velocitat i les condicions d'explotació.
Un motor de mida insuficient pot no arrencar sota càrrega completa. Un motor seleccionat innecessàriament gran pot augmentar l'impacte sobre la cadena, les rodes dentades i la caixa de canvis. L'enfocament correcte consisteix a adaptar tot el sistema d'accionament, no només augmentar la potència del motor.
Prepareu aquesta informació abans de sol·licitar una solució per a transportadors de paletes
Quan sol·liciteu una línia d'assemblatge de transportadors de paletes a Henton, la següent informació ens ajuda a preparar una solució i una pressupostació més precises:
Nom del producte, dimensions i pes
Dimensions, pes i material de la paleta
Nombre de productes transportats per paleta
Producció objectiu per minut
Temps de cicle de cada estació de treball
Longitud, amplada i alçada de treball del transportador necessàries
Nombre màxim de paletes acumulades
Requisits per a l’aturada, l’elevació i la posicionament de precisió
Precisió de posicionament necessària
Distribució d’un nivell, de dos nivells o de retorn en bucle
Entorn d’explotació i hores operatives diàries
Integració amb robots, equips d’inspecció o sistemes de control
Un transportador de paletes pot semblar només una línia de transport, però connecta el temps de cicle de producció, les fixacions, l’equipament d’automatització, els operaris i la logística de fàbrica.
Una cota ràpida té poca valor quan els paràmetres d’enginyeria no s’han definit correctament.
Henton no dissenya un transportador de paletes simplement afegint perfils d’alumini i cadenes segons la longitud. Avaluem la càrrega del producte, el temps de cicle de producció, la quantitat d’acumulació, els requisits de posicionament i l’entorn d’explotació, i després dissenyem la cadena, el bastidor, la paleta, el sistema d’accionament i el sistema de control com una solució integral.
Els clients no necessiten un transportador que només mogui.
Necessiten una línia de producció que comenci treballant a plena càrrega, acumuli sense bloquejar-se, posicioni amb precisió, funcioni de forma fiable al llarg del temps i mantingui el ritme de la producció exigida.
