Pallotransportterin kokoonpanolinjan suunnittelu: 10 parametria, jotka on määriteltävä ensin

Pallotransportterin kokoonpanolinjan suunnittelu: 10 parametria, jotka on määriteltävä ensin

Henton Aluminum | Palettitransportterien suunnittelu ja valinta

Monet asiakkaat pyytävät palettitransportterin tarjousta esittämällä yhden kysymyksen:

"Kuinka paljon 10 metrin mittainen transportteri maksaa?"

Kuitenkaan pelkkä transportterin pituus ei määritä oikeaa ratkaisua.

Kaksi transportterilinjaa voi olla molemmat 10 metriä pitkiä, mutta toinen kuljettaa keveitä elektronisia osia ja toinen akkumoduuleja, joiden paino on yli 100 kg. Toisessa linjassa tuotteita siirretään vain jatkuvasti, kun taas toisessa paletit on pysäytettävä, nostettava, sijoitettava, tarkastettava ja palautettava automaattisesti.

Eri käyttöolosuhteet vaativat erilaisia ketjuja, alumiiniprofiileja, paletteja, voimansiirtojärjestelmiä ja ohjauksia.

Vakaa palettitransportterien kokoonpanolinja alkaa seuraavista kymmenestä parametristä.

01 Mikä on tuotteen ja paletin yhteispaino?

Kuorman laskenta ei voi perustua pelkästään tuotteen painoon.

Todellinen liikkuva kuorma sisältää:

Tuote + kiinnityslaite + lautaslevy + lautasvarusteet

Jos tuote painaa esimerkiksi 20 kg, valaistuslaite 8 kg ja alumiinipalletti 7 kg, todellinen kuormitus palletista on 35 kg eikä 20 kg.

Teknillisen tarkastuksen on myös vahvistettava:

• Onko painopiste keskittynyt
• Paletin mittoja
• Onko kuormitus eksentrisenä
• Paletin yhteys kuljetusketjuihin
• Kuinka monta kuormaa kulkee linjalla samanaikaisesti
• Kuinka monta palloketta voi kerääntyä täyteen kuormitukseen

Ketjun valinnassa on tarkistettava paitsi kuljetuslaitteen kokonaiskuormitus myös kuormitus kullakin rullalla, kullakin ketjulla ja mahdollinen vasemman ja oikean ketjun kuormitusero.

Vapaasti virtaavaa ketjua koskevien valintamenettelyjen mukaan insinöörit ottavat huomioon myös paletin massa, mitat, määrä, kuljettajan nopeus, kuljettajan pituus ja kertymäpituus yhdessä eikä ainoastaan tuotteen painoa.

Hentonille ensimmäinen askel ei ole moottorin valinta. Se on koko linjan raskaimman käyttötilanteen tunnistaminen.

02 Kuinka monta tuotetta on kuljetettava minuutissa?

"Mitä nopeampi kuljetin, sitä parempi" on yksi yleisimmistä väärinkäsityksistä paletti-kuljettimeen liittyvässä suunnittelussa.

Todellinen vaatimus ei ole korkein ketjun nopeus, vaan linjan luotettavasti tuottamien valmiiden tuotteiden määrä minuutissa.

Jos tuotantotavoite on 6 tuotetta minuutissa ja jokainen paletti kuljettaa 1 tuotteen, keskimääräinen paletin etäisyysaika on:

60 ÷ 6 = 10 sekuntia paletti kohti

Jos jokainen paletti kuljettaa 2 tuotetta, sallittu paletin etäisyysaika muuttuu:

60 × 2 ÷ 6 = 20 sekuntia paletti kohti

Ennen kuljetinnopeuden määrittämistä on vahvistettava seuraava:

• Tavoitteellinen tuotos minuutissa
• Tuotteiden määrä kullakin paletilla
• Työasemien välinen etäisyys
• Paletin käynnistämiseen, pysäyttämiseen ja sijoittamiseen tarvittava aika
• Onko tuotteiden lataus ja purku manuaalista
• Sisältääkö prosessi tarkastusta, ruuvauksetta, liimausta, hitsausta tai muita odotusprosesseja

Kuljetinnopeus on suunnitteluprosessin tulos, ei lähtökohta.

Nopeampi ketju ei lisää tuotantoa, kun työasemat pysyvät estettyinä. Se voi vain lisätä iskun voimakkuutta, melua ja kulumaa.

03 Mikä on kunkin työaseman syklausaika?

Tuotos minuutissa määrittelee tuotantotavoitteen. Työaseman syklausaika määrittää, saavutetaanko tavoite todella.

Jos yksi tuote on valmistuttava joka 10 sekunti, mikään työasema ei saa säännöllisesti vaatia yli 10 sekuntia ilman lisäkapasiteettia.

Todellinen tuotantolinja voi näyttää tältä:

• Lataus: 5 sekuntia
• Skannaus: 3 sekuntia
• Ruuvauksen suorittaminen: 18 sekuntia
• Tarkastus: 8 sekuntia

Tässä tapauksessa 18 sekuntia kestävä ruuvausasema – ei kuljetinliikkeen nopeus – on todellinen tuotantokaula.

Mahdollisia ratkaisuja ovat:

• Rinnakkaisen työaseman lisääminen
• Useamman tuotteen kuljettaminen yhdellä paletilla
• Yhden prosessin jakaminen useisiin vaiheisiin
• Puskurikapasiteetin lisääminen
• Automaattisen kaluston käyttö
• Työaseman sijoittelun uudelleenjärjestäminen

Laatikkokuljetin ei ole pelkkä laitteisto, joka siirtää tuotteita eteenpäin. Sen on järjestettävä eri sykliajoilla toimivat prosessit tasapainoiseksi tuotantovirraksi.

Ilman sykliajan tasapainottamista ketjun koon, moottoritehon tai kehikon koon kasvattaminen ei ratkaise kapasiteettiongelmaa.

04 Kuinka monta laatikkoa on kerättävä samaan aikaan?

Yhden tärkeimmistä vapaan kuljetuksen laatikkokuljettimen eduista on se, että ketju voi jatkua liikkeessä, kun laatikot pysähtyvät ja muodostavat jonon pysäyttimeen.

Kertymiskapasiteetti ei kuitenkaan ole rajaton.

Enemmän laatikoita ja pidempiä kertymäalueita lisäävät kitkaa, voimanottoa ja rullien kulumista.

Vaadittava kertymiskapasiteetti lasketaan yleensä alapuolisen prosessin mahdollisesta käyttökatkosta.

Esimerkiksi:

• Tuotantokierros: 20 sekuntia paletille
• Tyypillinen alapuolisen prosessin palautumisaika vian jälkeen: 3 minuuttia
• Yläpuolinen prosessi jatkaa syöttöä näiden 3 minuutin ajan

Pienin teoreettinen varastointitila on:

180 ÷ 20 = 9 palettia

Lopullisessa suunnittelussa on otettava huomioon myös palettien välimatka, vapautuslogiikka tuotannon jatkumisen jälkeen ja riittävä varavara.

Teknisen tarkistuksen on lisäksi vahvistettava:

• Koko linja vai vain valitut vyöhykkeet kertyvät paletit
• Tuotteet voivat koskettaa toisiaan kertymisen aikana
• Kuinka monta palettia estin on kyettävä pitämään
• Vaativatko kertymäalueet osittaisia pysähdyksiä
• Käykö moottori koko kertyneen kuljetuslinjan läpi

Monet kuljettimet toimivat normaalisti tyhjinä, mutta ylikuormittuvat, värähtelevät tai pysähtyvät, kun kaikki paletit kertyvät. Useimmissa tapauksissa kertynyt kuorma ei ollut täysin otettu huomioon suunnittelussa.

05 Mikä on kuljettimen pituus ja työkorkeus?

Pidempi kuljettin ei ole pelkästään kysymys useista metristä alumiiniprofiilia.

Kun pituus kasvaa, ketjun paino, ohjauskitkan, palettien määrä ja kertynyt jännitys kasvavat myös. Tietyn pituuden ylittyessä suunnittelu saattaa vaatia:

• Useita moottoriosioita
• Lisävälietukia
• Suurempia runkoprosiileja
• Uudelleensuunnitellun ketjun jännitysrakenteen
• Vyöhykkeellinen säätö
• Huoltotila

Ketjun valintamenetelmät ottavat huomioon kuljetinradan pituuden, nopeuden, kitkakertoimen, enimmäiskuljetettavan massan ja käyttöympäristön ketjun jännityslaskelmissa. Hitaus on otettava myös huomioon, kun kuljetinradan käynnistys on nopea tai kun kuormaa työnnetään äkkinäisesti.

Työkorkeus on suunniteltava, ei valittava mielivaltaisesti.

Manuaalisissa kokoonpanolinjoissa on otettava huomioon työntekijän pituus, istumassa tai seisomassa tehtävä työ, työkalujen sijainti ja tuotteen työpinnan korkeus. Automaattisissa linjoissa on varmistettava, että robotit, tarkastusjärjestelmät, annoskoneet ja latauslaitteet ovat yhteensopivia.

Kahden tason palautuskuljetinradan suunnittelussa on lisäksi tarkistettava seuraavat asiat:

• Yläasennon työkorkeus
• Ala-asennon palautustila
• Nosto- ja siirtomekanismin korkeus
• Moottoreiden ja hammaspyöräjen tila
• Tasausjalkojen säätöalue

Työkorkeus vaikuttaa suoraan ergonomiaan ja laitteiden integrointiin, vaikka se näyttääkin yksinkertaiselta mitalta.

06 Onko nosto- ja sijoitustoiminto vaadittu?

Pysäytin voi pysäyttää paletin, mutta pysäyttäminen ei ole sama asia kuin tarkka sijoittaminen.

Manuaalinen kokoonpano, visuaalinen tarkastus ja perusskannaus saattavat vaatia ainoastaan, että paletti pysähtyy yleiseen alueeseen. Näissä toiminnoissa pysäytin saattaa riittää.

Nosto- ja sijoitusyksiköitä vaaditaan yleensä seuraaviin tehtäviin:

• Robottien nouto
• Automaattinen ruuvimeisseli
• Hajottaminen tai pinnoitus
• Paineesovite
• Laser-tarkastus
• Näkökuvaus
• Tarkka mittaus
• Hitsaus
• Automaattinen lataus ja purkaus

Nostus- ja paikannuslaite nostaa paletin pois kuljetusrullista ja paikanntaa sen käyttämällä piilejä, kuormituksia tai tarkkoja vertailupinta-aloja.

Tämä tuo kaksi tärkeää hyötyä:

Ensinnäkin jalostus- ja puristusvoimat eivät siirty suoraan kuljetusketjuun ja rulluihin.

Toiseksi, paletin sijainti määritetään sijaintiyksikön eikä ketjun pysähtymisaseman perusteella.

Siksi ei riitä, että sanotaan, että tukki on tarpeen. Lisäksi on määriteltävä keskeyttyä suoritettavat prosessit.

07 Mikä sijainti tarkkuus vaaditaan?

Se, että asennus on tarpeen, ei riitä. Tarvittava toistettavuus on määriteltävä.

Eri prosesseilla on hyvin erilaiset tarkkuusvaatimukset:

• Käsinen kokoonpano vaatii vain vakaan pysähdyksessä olevan pallon
• Alkuperäiset anturit vaativat kohtuullisen johdonmukaista asennusta
• Robottien nosto vaatii vakaita toistettavuusarvoja
• Näkö-, tippa-, ruuvimekanismit ja tarkka puristus vaativat korkeampaa tarkkuutta

Kehittyneissä paletti-kuljetusjärjestelmissä erityiset sijoitusyksiköt voivat saavuttaa toistettavuuden noin ±0,1–±0,3 mm:n välillä. Todellinen suorituskyky riippuu paletin rakenteesta, sijoituspinsseistä ja -kupisteista, kuormasta, asennustarkkuudesta ja mekanismisuunnittelusta.

Yksi seikka on korostettava:

Sijoitustarkkuutta ei voida saavuttaa pelkällä luvulla teknisessä eritteessä.

Siihen vaikuttavat myös:

• Paletin jäykkyys
• Sijoituspinten ja -kupisteiden välinen sovitus
• Tuotteen sijoittuminen kiinnitysvarusteeseen
• Nostomekanismin synkronointi
• Rungon jäykkyys
• Onko kuormitus eksentrisenä
• Koneen perusta ja asennus
• Pitkäaikaisen kulutuksen jälkeinen huolto

Mitä tarkempi tarkkuusvaatimus, sitä epätodennäköisemmin yksinkertainen pysäytin riittää.

08 Yksitasoinen, kaksitasoinen vai silmukkainen palautus?

Kuljetinrakennetta tulisi valita saatavilla olevan lattiatilan, palettipalautusvaatimusten ja prosessivirran mukaan.

Yksitasoinen suorakulmainen kuljetin

Tämä on yksinkertaisin rakenne, jolla on alhaisemmat investointikustannukset ja helpompi huolto. Se soveltuu, kun työntekijät poistavat paletit linjan päässä tai kun automaattista palettipalautusta ei vaadita.

Sen tärkein rajoitus on, että tyhjät paletit on palautettava manuaalisesti.

Kaksitasoinen automaattinen palautus

Yläkerros käytetään kokoonpanoon ja kuormattujen palettien kuljetukseen, kun taas alakerros palauttaa tyhjät paletit. Nostimet, nosto- ja siirtolaitteet tai muut siirtomekanismit yhdistävät kaksi kerrosta.

Tämä suunnittelu säästää lattiatilaa ja tarjoaa automaattisen palettiympyrän, mikä tekee siitä sopivan suorille kokoonpanolinjoille.

Lisätyt nosto-, siirto- ja ohjausmekanismit lisäävät kuitenkin myös vaatimuksia suojausjärjestelmille ja vian estämiselle.

Vaakasuuntainen silmukkakuljettaja

Paletit kiertävät jatkuvasti vaakasuuntaista silmukkaa. Tämä järjestely sopii, kun työasemat sijaitsevat kuljettajan ympärillä ja kun haaroja, tarkastusasemia tai korjausalueita voidaan lisätä.

Silmukkajärjestely on joustava, mutta se vie yleensä enemmän lattiatilaa ja vaatii enemmän kääntö- ja siirtomekanismeja.

Yleispätevää parasta järjestelyä ei ole. Oikea järjestely on se, joka vastaa prosessia ja saatavilla olevaa tehdastilaa.

09 Vaaditaanko ESD-, pölysuojaa tai korkean lämpötilan kestävyyttä?

Palettit kuljetetaan ei ainoastaan tavallisissa työpajoissa.

Elektroniikan kokoonpano, akkujen valmistus, tarkkuuslaitteet, puhtaat tilat, korkean lämpötilan prosessit ja metallien konepellitys asettavat erilaisia vaatimuksia materiaaleille ja rakenteelle.

EHD-herkkä ympäristö

Yhden komponentin korvaaminen ”antistaattisella ketjulla” ei ole täydellinen EHD-ratkaisu.

Täydelliseen EHD-suunnitteluun voi kuulua myös:

• Johtavat tai staattisen purkautumisen estävät paletit
• Sopivat ketju- ja ohjausmateriaalit
• Paletin ja kuljettimeen johtava yhteys
• Alumiinirungon maadoitus
• Yhdistämisnauhat
• Sähkökomponenttien suojaus
• Lopullinen vastustestaus

ESD-turvallisuus on käsiteltävä järjestelmätasoisena sovellusvaatimuksena, ei yhden eristetyn komponentin ominaisuutena.

Pöly- ja metallihiukkasympäristöt

Suunnittelussa on otettava huomioon ketjukanavakannakset, hiukkasten poisto, ohjauspuhdistus ja kunnossapitokäytävät.

Alumiini- tai teräshiukkasten ja pölyn jatkuva pääsy ketjuun ja hammaspyöräalueelle nopeuttavat kulumista ja voivat lopulta aiheuttaa lukkiutumisen.

Korkealämpötilaisuudet

Seuraavia kohtia on tarkistettava uudelleen:

• Ketjun ja pyörivän osan materiaalit
• Kulumisnauhojen lämpötilarajat
• Lumivaihtokeino
• Moottorin ja vaihteiston sijainti
• Antureiden, putkien ja kaapelien lämpötilaluokitus
• Rungon ja palettien lämpölaajeneminen

Standardityöpajan konfiguraatiota ei voida soveltaa suoraan kaikkiin käyttöympäristöihin.

10 Kuinka moottoriteho ja turvatekijät lasketaan?

Moottorin valintaa ei voida vähentää säännöksi, kuten "tietty määrä watteja metriä kohden".

Vaadittu kuljettimen voima on sisällettävä vähintään neljä osaa:

Kokonaisvastus = kitkavastus + käynnistyshitaus + korkeuserovastus + lisävastus

Alustava arvio vaakasuoralle kuljettimelle:

Kitkavastus F₁ = μ × M × g

Mistä:

• μ on ketjun, rullien ja ohjausjärjestelmän ekvivalenttinen kitkakerroin
• M on kokonaismassa, joka liikkuu
• g on painovoiman kiihtyvyys

Käynnistys aiheuttaa myös hitausvoiman:

Hitausvoima F₂ = M × a

jossa a on kuljetinmekanismin kiihtyvyys.

Kaltevalla liikkeellä tai korkeuseroilla vaaditaan lisäpainovoimakomponentti. Kerääntyneet paletit, ketjun jännitys, kääntömekanismi, laakerit ja muut lisävarusteet on myös otettava huomioon lisävastuksena.

Kun kokonaishyttövoima F on määritetty, voidaan alustava teho laskea seuraavasti:

Laskettu teho P = F × v ÷ (1000 × η)

Mistä:

• P on kilowatteina (kW)
• F on kokonaishyttövoima newtoneina (N)
• v on ketjun nopeus metreinä sekunnissa
• η on moottorin, vaihteiston, hammaspyörän ja voimansiirtojärjestelmän yhdistetty hyötysuhde

Moottoria ei tule valita tarkalleen lasketun arvon mukaisesti.

Palvelukerrointa on sovellettava:

Valittu moottoriteho ≥ laskettu teho × palvelukerroin

Palvelukerroin ei ole kiinteä luku. Se riippuu seuraavista tekijöistä:

• Käynnistys- ja pysäytystaajuudesta
• Jatkuvan käyttöajan
• Kokonaislinjan kertymisestä
• Eteenpäin- ja taaksepäinajosta
• Iskukuormat
• Vaaditusta kiihtymisajasta
• Ympäristön lämpötila
• Tosiasiallisen kuorman muutos

Alustava varasto, joka on noin 1,3-1,5, voi olla sopiva vakaalle, jatkuvalle kuljetukselle. Useat käynnistymiset, suuret kertymät tai vaihtelevat kuormitukset saattavat vaatia noin 1,5-2,0 asteen. Vaativat erillisen todentamisen eikä kiinteän tekijän.

Moottorivalinnan on myös tarkistettava:

• Veto- ja vaihteistolaitteiden lähtömomentti
• Käynnistysvääntö
• Sähköpyöräakselin vääntömomentti
• Moottorin nopeus
• Vähennyskerroin
• Lämpökapasiteetti
• Aloitus-pysähdystaajuus
• Suurin sallittu ketjun jännitys

Ammattimaiset moottorin valintamenetelmät arvioivat inertiaa, vääntömomentin ja nopeuden yhdessä, kun taas ketjun valintamenetelmät tarkistavat ketjun enimmäisjännite, nopeuskertoimet ja käyttöolosuhteet.

Pienimuotoinen moottori ei ehkä käynnisty täyden kuormituksen alaisena. Jos moottori on valittu tarpeettoman suureksi, se voi lisätä iskuja ketjuun, pyörälevyihin ja vaihteistoon. Oikea lähestymistapa on sovittaa koko ajokonejärjestelmä, ei vain lisätä moottorin tehoa.

Valmista tämä tieto ennen kuin pyydät palettikuljetusratkaisua

Kun pyydämme Hentonin palettikuljetuslaitteen kokoonpanulinjaa, seuraavat tiedot auttavat meitä valmistamaan tarkemman ratkaisun ja tarjouksen:

• Tuotteen nimi, mitat ja paino
• Paletin mitat, paino ja materiaali
• Kuljetettujen tuotteiden lukumäärä kunkin pallon päällä
• Tavoitteellinen tuotos minuutissa
• Jokaisen työaseman syklin kesto
• Vaadittu kuljettajan pituus, leveys ja käyttökorkeus
• Kumoutuneet pallot
• Pysäytymisen, nostamisen ja tarkkan sijainnin vaatimukset
• Vaadittu sijaintitarkkuus
• Yksitason, kaksitasoisen tai silmukan palautusjärjestely
• Toimintaympäristö ja päivittäiset toiminta-ajat
• Integrointi robottien, tarkastuslaitteiden tai ohjausjärjestelmien kanssa

Pallettikuljettimen saattaa näyttää vain kuljetuslinjalta, mutta se yhdistää tuotantosyklin keston, kiinnityslaitteet, automaatiolaitteet, käyttäjät ja tehtaan logistiikan.

Nopealla tarjouksella on vähän arvoa, jos tekniset parametrit eivät ole määritetty oikein.

Henton ei suunnittele pallettikuljettimia yksinkertaisesti lisäämällä alumiiniprofiileja ja ketjuja pituuden mukaan. Arvioimme tuotteen kuorman, tuotantosyklin keston, varastointimäärän, sijoitustarpeet ja toimintaympäristön, ja suunnittelemme sen jälkeen ketjun, kehikon, palletin, voimanottojärjestelmän ja ohjausjärjestelmän yhtenä kokonaisratkaisuna.

Asiakkaat eivät tarvitse kuljettinta, joka vain liikuttaa.

He tarvitsevat tuotantolinjan, joka käynnistyy täyskuormalla, varastoi ilman tukoksia, sijoittaa tarkasti, toimii luotettavasti ajan kuluessa ja säilyttää vaaditun tuotantotehon.