Načrtovanje sestavnega traktnega sistema za palete: 10 parametrov, ki jih je treba najprej določiti

Načrtovanje sestavnega traktnega sistema za palete: 10 parametrov, ki jih je treba najprej določiti

Henton Aluminum | Inženiring in izbor transportnih trakov za palete

Številni stranki za ponudbo transportnega traku za palete začnejo z eno vprašanjem:

«Koliko stane 10-metrski transportni trak?»

Vendar dolžina transportnega traka sama po sebi ne določa prave rešitve.

Dva transportna traka lahko imata obe dolžino 10 metrov, a eden prenaša lahke elektronske dele, drugi pa module baterij, ki tehtajo več kot 100 kg. Eden prenaša izdelke neprekinjeno, drugi pa mora palete avtomatsko ustavljati, dvigovati, pozicionirati, pregledovati in vračati.

Različni obratni pogoji zahtevajo različne verige, aluminijaste profila, palete, pogonske sisteme in krmilne sisteme.

Stabilna sestava transportnega traku za palete temelji na naslednjih desetih parametrih.

01 Kolikšna je skupna teža izdelka in palete?

Izračun obremenitve ne more temeljiti le na teži izdelka.

Dejanska premična obremenitev vključuje:

Proizvod + armatura + plošča za palete + dodatki za palete

Če na primer izdelek tehta 20 kg, armatura 8 kg in aluminijasta paleta 7 kg, je dejanska obremenitev na paleti 35 kg, ne 20 kg.

Tehnični pregled mora tudi potrditi:

• Ali je središče teže središče
• Dimenzije palete
• Ali je obremenitev ekscentrična
• Ko paleta pride v stik s transportnimi verigami
• Koliko palet se hkrati vozi na črti
• Koliko palet se lahko kopiči v pogojih polne obremenitve

Pri izbiri verige je treba preveriti ne le skupno obremenitev transportnega trakovnika, temveč tudi obremenitev na vsakem valju, na vsaki verigi in morebitno razliko obremenitve med levi in desno verigo.

Postopki izbire verige prostega pretoka zahtevajo tudi, da inženirji upoštevajo maso palet, dimenzije, količino, hitrost prevoznega trakta, dolžino prevoznega trakta in dolžino kopičenja skupaj, ne pa da bi uporabili samo težo izdelka.

Za Henton je prvi korak izbira motorja. Najprej je treba določiti najtežji obratni pogoj celotne linije.

02 Koliko izdelkov je treba prenašati na minuto?

«Hitrejši transportni trak je vedno boljši» je ena najpogostejših napačnih predstav pri načrtovanju transportnih trakov za palete.

Prava zahteva ni najvišja hitrost verige, temveč število končanih izdelkov, ki jih linija zanesljivo izda na minuto.

Če je ciljna proizvodnja 6 izdelkov na minuto in vsaka plošča nosi 1 izdelek, je povprečni čas med dvema sosednjima ploščama:

60 ÷ 6 = 10 sekund na ploščo

Če vsaka plošča nosi 2 izdelka, dovoljen čas med dvema sosednjima ploščama postane:

60 × 2 ÷ 6 = 20 sekund na ploščo

Pred določitvijo hitrosti transportnega traku je treba potrditi naslednje:

• Ciljna izda na minuto
• Število izdelkov na vsakem paletu
• Razdalja med delovnimi postajami
• Čas, potreben za zagon, zaustavitev in pozicioniranje paleta
• Ali je nalaganje in raznalaganje ročno
• Ali so vključeni pregled, privijanje vijakov, odmerjanje, varjenje ali drugi postanki

Hitrost transportnega traku je rezultat procesa načrtovanja, ne pa začetna točka.

Hitrejša veriga ne poveča proizvodnje, če delovne postaje ostanejo blokirane. Lahko le poveča udarne obremenitve, hrup in obrabo.

03 Kakšen je ciklusni čas vsake delovne postaje?

Izdelek na minuto določa cilj proizvodnje. Ciklusni čas delovne postaje določa, ali se ta cilj dejansko lahko doseže.

Če se mora vsakih 10 sekund dokončati en izdelek, nobena delovna postaja ne sme redno potrebovati več kot 10 sekund brez dodatne zmogljivosti.

Prava proizvodna linija lahko izgleda tako:

• Nalaganje: 5 sekund
• Skeniranje: 3 sekunde
• Vijanje: 18 sekund
• Preverjanje: 8 sekund

V tem primeru je dejanska proizvodna zamača postaja za vijanje, ki traja 18 sekund – ne hitrost transportnega traku.

Možne rešitve vključujejo:

• Dodajanje vzporednega delovnega mesta
• Prevoz več izdelkov na enem paletnem nosilcu
• Razdelitev enega procesa na več korakov
• Dodajanje rezervne zmogljivosti
• Uporaba avtomatske opreme
• Ponovna ureditev postaje

Transporter za podstavke ni preprosto naprava, ki premika izdelke naprej. Morajo s tem organizirati procese z različnimi ciklusnimi časi v uravnotežen proizvodni tok.

Brez uravnavanja ciklusnih časov povečanje velikosti verige, moči motorja ali velikosti okvirja ne bo rešilo težave z zmogljivostjo.

04 Koliko podstavkov se mora hkrati nakopičiti?

Ena od glavnih prednosti transporterja za podstavke s prostim tokom je, da se veriga lahko nadaljuje z gibanjem, medtem ko se podstavki ustavijo in zbirajo pred preprečilom.

Vendar je zmogljivost za nakupljanje omejena.

Več podstavkov in daljša območja nakupljanja povečata trenje, obremenitev pogona in obrabo valjarjev.

Zahtevana zmogljivost za nakupljanje se običajno izračuna iz mogočega izpadanja spodnjega procesa.

Na primer:

• Proizvodni cikel: 20 sekund na paleto
• Tipičen čas obnovitve spodnje postaje po napaki: 3 minute
• Zgornja postaja med temi tremi minutami nadaljuje z oskrbo

Najmanjša teoretična zaloga je:

180 ÷ 20 = 9 palt

Končna konstrukcija mora upoštevati tudi razmik med paltami, logiko sprostitve po ponovnem zagonu proizvodnje ter ustrezno rezervo.

Inženirski pregled mora dodatno potrditi:

• Ali se palete nakopičijo po celotni liniji ali le v izbranih conah
• Ali se izdelki med nakopčevanjem lahko dotaknejo med seboj
• Koliko palt mora zadržati ustavnik
• Ali za akumulacijske cone zahteva sekcijsko ustavljanje
• Ali pogon zmore obratovati v celoti obremenjeno progo

Številni transportni trakovi normalno delujejo, ko so prazni, vendar se ob polni akumulaciji podstavkov preobremenijo, vibrirajo ali ustavijo. V večini primerov skupna akumulirana obremenitev ni bila v celoti upoštevana pri načrtovanju.

05 Kakšna je dolžina transportnega traku in delovna višina?

Daljši transportni trak ni preprosto zadeva dodajanja nekaj metrov aluminijastega profila.

Z naraščanjem dolžine se povečajo tudi teža verige, trenje v vodilih, število podstavkov in akumulirana napetost. Prek določene dolžine lahko načrt zahteva:

• Več pogonskih sekcij
• Dodatne sredinske podporne konstrukcije
• Večje okvirne profile
• Prenovo strukture za nastavitev napetosti verige
• Kontrola po conah
• Dostop do vzdrževanja

Pri izbiranju verige upoštevamo dolžino transportnega traku, njegovo hitrost, koeficient trenja, največjo prenašano maso in obratno okolje kot ključne vhodne podatke za izračun napetosti verige. Inercijo je treba vključiti tudi takrat, ko se trak začne hitro gibati ali nenadoma potiska breme.

Delovno višino je prav tako treba izdelati in ne izbrati naključno.

Pri ročnih sestavnih linijah je treba upoštevati višino operaterja, delo sede ali stoj, položaj orodja in delovno površino izdelka. Pri avtomatiziranih linijah morajo biti roboti, sistemi za pregled, dozirne naprave in oprema za nalaganje med seboj usklajeni.

Pri načrtovanju dvonivojskega povratnega transportnega traku je treba preveriti tudi:

• Zgornjo delovno višino
• Spodnji povratni prostor
• Višino mehanizma za dvig in prenos
• Prostor za motorje in zobnike
• Obseg nastavitve nivelirnih nog

Delovna višina se zdi preprosta dimenzija, vendar neposredno vpliva na ergonomijo in integracijo opreme.

06 Je zahtevano dvigovanje in točno pozicioniranje?

Zapornik lahko ustavi paleto, a ustavitev ni enako natančnemu pozicioniranju.

Ročna sestava, vizualni pregled in osnovno skeniranje morda zahtevajo le, da se paleta ustavi znotraj splošnega območja. Za te operacije je zapornik lahko dovolj.

Enote za dvigovanje in točno pozicioniranje so običajno zahtevane za:

• Robotsko izbiranje
• Samodejno vijanje vijakov
• Distribucijo ali prevleko
• Pritiskni fiting
• Laserjski pregled
• Slikovno opazovanje
• Točno merjenje
• Varjenje
• Samodejni nalaganje in razlaganje

Enota za dvig in določitev položaja dvigne paletno ploščo stran od prevoznih valjcev in jo določi z uporabo špic, buš ali natančnih referenčnih površin.

To prinaša dve pomembni koristi:

Prvič, sile obdelave in stiskanja se ne prenašajo neposredno na transportni verig in valje.

Drugič, položaj palete je opredeljen s lokalizacijsko enoto in ne s položajem zaustavitve verige.

Zato ni dovolj, da se izreče, da je potreben zamašek. Treba je tudi opredeliti postopke, ki se izvajajo po zaustavitvi.

07 Kakšna natančnost določanja položaja je potrebna?

Ne zadostuje samo, da rečeš, da je potrebno postaviti. Treba je opredeliti zahtevano ponovljivost.

Različni procesi imajo zelo različne zahteve glede natančnosti:

• Ročna montaža zahteva le stabilno ustavljeno paletno
• Osnovni pregled senzorjev zahteva razumno dosledno pozicioniranje
• Robot za izbiranje potrebuje stabilno ponovljivost
• Naloge, kot so vid, odmerjanje, vijanje in natančno pritiskanje, zahtevajo višjo natančnost

V uveljavljenih sistemih za prenašanje palete lahko specializirane enote za pozicioniranje dosežejo ponovljivost približno v obsegu ±0,1 mm do ±0,3 mm. Dejanska zmogljivost je odvisna od konstrukcije palete, lokacijskih klinov in vstavkov, obremenitve, natančnosti namestitve in načina izvedbe mehanizma.

Eno točko je treba poudariti:

Natančnost pozicioniranja ni mogoče doseči le zapisom številke v specifikaciji.

Odvisna je tudi od naslednjega:

• Trdnosti palete
• Ujemanja med lokacijskimi klini in vstavki
• Načina, kako je izdelek pritrjen v pripravku
• Sinhronizacije dvigalnega mehanizma
• Trdnost okvirja
• Ali je obremenitev ekscentrična
• Temelj stroja in namestitev
• Vzdrževanje po dolgotrajni obrabi

Večja zahtevana natančnost pomeni manjšo verjetnost, da bo osnovna ustavka sama po sebi zadostovala.

08 Enonivojski, dvonivojski ali zankast povrat?

Konvejersko strukturo je treba izbrati glede na razpoložljivo talno površino, zahteve glede povrata paletnic in procesni tok.

Enonivojski ravni konvejer

To je najpreprostejša struktura z nižjimi investicijami in lažjim vzdrževanjem. Primerna je, kadar operaterji paletnice odstranijo na koncu linije ali kadar avtomatski povrat paletnic ni potreben.

Glavna omejitev je, da se prazne paletnice morajo vrniti ročno.

Dvonivojski avtomatski povrat

Zgornjo raven uporabljamo za sestavo in prevoz palete z blagom, spodnjo raven pa za vračanje praznih palet. Dvižna orodja, dvižno-premikovne enote ali drugi prenosni mehanizmi povezujejo obe ravni.

Ta načrt prihrani površino tal in zagotavlja samodejno cirkulacijo palet, kar ga naredi primernega za ravninske sestavne linije.

Vendar dodatni dvižni, prenosni in krmilni mehanizmi povečajo tudi zahteve glede varnostnih ovir in medsebojnega blokiranja napak.

Horizontalni zankasti transportni sistem

Palete neprekinjeno krožijo okoli horizontalne zanke. Ta razporeditev je primerna, kadar so delovna mesta postavljena okoli transportnega sistema in kadar se lahko dodajo veje, kontrolna mesta ali območja za popravke.

Zankasta razporeditev je fleksibilna, vendar običajno zasede več površine tal in zahteva več mehanizmov za obračanje in prenašanje.

Ni univerzalno najboljše razporeditve. Pravilna razporeditev je tista, ki ustreza procesu in razpoložljivi tovarški površini.

09 Ali so zahtevane lastnosti za zaščito pred elektrostatičnim razbremenitvijo (ESD), zaščita pred praškom ali odpornost proti visokim temperaturam?

Transportni trakovi za palete se ne uporabljajo le v običajnih delavnah.

Sestava elektronike, proizvodnja baterij, natančni instrumenti, čiste sobe, visokotemperaturni procesi in obdelava kovin vsak posebej določajo različne zahteve glede materialov in konstrukcije.

Okolja občutljiva na elektrostatične razbitke (ESD)

Zamenjava enega sestavnega dela z »protielektrostatično verigo« ni popolna rešitev za ESD.

Popolna ESD konstrukcija lahko zahteva tudi:

• Vodljive ali statično razpršilne palete
• Ustrezen material verige in vodil
• Vodljivo povezavo med paletami in transportnim trakom
• Zazemljitev aluminijaste okvirje
• Povezovalne trakove
• Zaščita električnih komponent
• Končno testiranje odpornosti

ESD je treba obravnavati kot zahtevo na ravni sistema, ne kot lastnost posamezne izolirane komponente.

Okolje z praškom in kovinskimi ostružki

Oblikovanje mora upoštevati pokrovce verižnih kanalov, odstranjevanje ostružkov, vodilno čiščenje in dostop za vzdrževanje.

Neprekinjeno vdiranje aluminijastih ostružkov, jeklenih ostružkov ali praška v območje verige in zobnikov pospešuje obrabo in lahko na koncu povzroči zaklepanje.

Okolja z visokimi temperaturami

Naslednje je treba ponovno pregledati:

• Materiali verige in valjčkov
• Temperaturne meje obrabljivih trakov
• Način smarjanja
• Namestitev motorja in menjalnika
• Ocenjevanje temperature senzorjev, cevi in kablov
• Toplotno raztezanje okvirja in palest

Standardna delavnica konfiguracija ne more biti neposredno uporabljena v vsakem obratovalnem okolju.

10 Kako se izračunajo moč motorja in varnostni faktorji?

Izbira motorja ne more biti zmanjšana na pravilo, kot je »določeno število vatov na meter«.

Zahtevana sila transportnega traku mora vključevati vsaj štiri dele:

Skupni upor = trenje + začetna vztrajnost + upor zaradi višinske razlike + dodatni upor

Za začetno oceno horizontalnega transportnega traku:

Upor zaradi trenja F₁ = μ × M × g

Kjer:

• μ je ekvivalentni koeficient trenja verige, valjčkov in vodilnega sistema
• M je skupna gibajoča masa
• g je pospešek zaradi gravitacije

Zagon povzroča tudi vztrajnostno silo:

Vztrajnostna sila F₂ = M × a

kjer je a pospešek transportnega traku.

Pri poševnem gibanju ali spremembi višine je potrebna dodatna komponenta gravitacije. Kot dodatni upor je treba vključiti tudi nabrane palete, napetost verige, obratne mehanizme, ležaje in druge dodatke.

Ko je določena skupna pogonska sila F, se lahko predhodno izračuna moč kot:

Izračunana moč P = F × v ÷ (1000 × η)

Kjer:

• P je v kW
• F je skupna pogonska sila v N
• v je hitrost verige v m/s
• η je kombinirana učinkovitost motorja, menjalnika, zobnega kolesa in sistema menjalnika

Motor se ne sme izbrati točno po izračunani vrednosti.

Uporabiti je treba faktor storitve:

Izbrana moč motorja ≥ izračunana moč × delovni faktor

Faktor storitev ni fiksna številka. Odvisno od:

• Pogostost zagona in zaustavitve
• Neprekinjeno delovno čas
• Celotna akumulacija
• Napredni in povratni obrat
• Nadomorske obremenitve
• Zahtevani čas pospeševanja
• Temperatura okolja
• Sprememba dejanske obremenitve

Za stabilen in neprekinjen prenos je primerna predhodna rezerva približno 1,3 do 1,5. Pogosti zagoni, težka nakupljanja ali nihajoče obremenitve zahtevajo približno 1,5 do 2,0. Za težke obratovalne pogoje, udarne obremenitve ali obratno vrtijoče se sisteme je potrebna posamična preverba namesto fiksne rezerve.

Izbira motorja mora prav tako preveriti:

• Izhodni navor prenosnika
• Začetni navor
• Navor verižnega kolesa na gredi
• Hitrost motorja
• Zmerni obseg
• Toplotna zmogljivost
• Pogostost zagonov in ustavitev
• Največ dovoljena napetost verige

Strokovne metode izbire motorja skupaj ocenjujejo vztrajnost, navor in hitrost, medtem ko metode izbire verige preverjajo največjo dovoljeno napetost verige, faktorje hitrosti in obratovne pogoje.

Premajhen motor morda ne bo mogel zagnati ob polni obremenitvi. Prevelik motor lahko poveča obremenitev verige, verižnih koles in prenosnika. Pravilni pristop je usklajevanje celotnega pogonskega sistema, ne le povečevanje moči motorja.

Pripravite te podatke, preden zahtevate rešitev za transportni sistem s paleto

Pri naročanju montažne linije za transportne palete pri podjetju Henton nam naslednje informacije pomagajo pripraviti natančnejšo rešitev in ponudbo:

• Ime izdelka, dimenzije in masa
• Razmerja, teža in material palet
• Število proizvodov, ki se prevažajo na vsaki paleti
• Ciljna izda na minuto
• Čas cikla vsake delovne postaje
• Zahtevana dolžina, širina in delovna višina prevoznega trakta
• Največje število zbranih palet
• Zahteve za ustavitev, dvig in natančno pozicioniranje
• Zahtevana natančnost položaja
• Razporeditev vrnitve na eni ravni, na dveh ravneh ali v zanki
• Delovno okolje in dnevni delovni čas
• Integracija z roboti, opremo za pregled ali nadzornimi sistemi

Transporter za palete se lahko zdi le prevozna linija, vendar povezuje čas proizvodnega cikla, pritrdilne elemente, avtomatizirano opremo, operaterje in tovarniško logistiko.

Hitra ponudba nima velike vrednosti, če inženirski parametri niso pravilno določeni.

Henton ne oblikuje transporterskega sistema za palete le tako, da po dolžini dodaja aluminijaste profile in verige. Ocenujemo obremenitev izdelka, čas proizvodnega cikla, količino nakupljanja, zahteve glede pozicioniranja in delovno okolje ter nato oblikujemo verigo, okvir, paleto, pogonski sistem in nadzorni sistem kot celovito rešitev.

Stranke ne potrebujejo samo transporterskega sistema, ki premika.

Potrebujejo proizvodno linijo, ki se začne z delovanjem pri polni obremenitvi, nakuplja brez zamaikanja, natančno pozicionira, zanesljivo deluje skozi čas in sledi zahtevani proizvodni zmogljivosti.