Utformning av en palltransportörmonteringslinje: 10 parametrar som måste definieras först

Utformning av en palltransportörmonteringslinje: 10 parametrar som måste definieras först

Henton Aluminum | Konstruktion och urval av palltransportörer

Många kunder begär ett offertförslag för en palltransportör genom att ställa en fråga:

"Hur mycket kostar en 10 meter lång transportör?"

Dock avgör endast transportörlängden inte den rätta lösningen.

Två transportörslinjer kan båda vara 10 meter långa, men den ena transporterar lättviktiga elektronikdelar medan den andra transporterar batterimoduler som väger mer än 100 kg. Den ena kan bara flytta produkter kontinuerligt, medan den andra även måste kunna stoppa, lyfta, positionera, inspektera och återföra pallar automatiskt.

Olika driftsförhållanden kräver olika kedjor, aluminiumprofiler, pallar, drivsystem och styrutrustning.

En stabil palltransportörmonteringslinje utgår från följande tio parametrar.

01 Vad är den sammanlagda vikten av produkten och palen?

Lastberäkning kan inte baseras enbart på produktens vikt.

Den faktiska rörliga lasten inkluderar:

Produkten + armaturen + pallplattan + pallets tillbehör

Om produkten t.ex. väger 20 kg, armaturen väger 8 kg och aluminiumpallarna väger 7 kg är den faktiska lasten per palet 35 kg, inte 20 kg.

Teknisk granskning ska också bekräfta

• Om tyngdpunkten är centrerad
• Pallmått
• Om belastningen är excentrisk
• När paletten kommer i kontakt med transportkedjorna
• Hur många pallar körs på linjen samtidigt
• Hur många pallar som får samlas under fulllastning

Vid val av kedja måste inte bara den totala transportrullen kontrolleras, utan också belastningen på varje rullande, varje kedja och eventuell belastningsskillnad mellan vänster och höger kedja.

I samband med val av en fritt flödande kedja måste ingenjörerna också överväga pallets massa, dimensioner, mängd, transportörshastighet, transportörens längd och ackumuleringslängd tillsammans, snarare än att använda produktvikten ensam.

För Henton är det första steget inte att välja motor. Det identifierar det tyngsta driftsförhållandet på hela linjen.

02 Hur många produkter måste transporteras per minut?

ju snabbare transportören är, desto bättre är ett av de vanligaste missförståelserna i utformningen av palletttransportörer.

Det verkliga kravet är inte den högsta kedjehastigheten, utan antalet färdiga produkter som linjen kan leverera på ett tillförlitligt sätt per minut.

Om produktionsmålet är 6 produkter per minut och varje palet bär en produkt är den genomsnittliga tiden för att lägga paletten:

60 ÷ 6 = 10 sekunder per palet

Om varje palet bär två produkter blir den tillåtna tiden för att lägga paletten:

60 × 2 ÷ 6 = 20 sekunder per palet

Innan transportörens hastighet bestäms ska följande bekräftas:

• Målutgång per minut
• Antal produkter på varje pall
• Avstånd mellan arbetsstationer
• Tid krävs för att starta, stoppa och positionera pallar
• Om lastning och lossning sker manuellt
• Om inspektion, skruvning, dosering, svetsning eller andra väntprocesser ingår

Transportbandets hastighet är en utmatning från designprocessen, inte utgångspunkten.

Ett snabbare kättingband ökar inte produktionen när arbetsstationer fortfarande är blockerade. Det kan endast öka stötlaster, buller och slitage.

03 Vad är cykeltiden för varje arbetsstation?

Utmattning per minut definierar produktionsmålet. Cykeltiden för arbetsstationen avgör om linjen faktiskt kan uppnå det.

Om en produkt måste slutföras varje 10:e sekund, bör ingen arbetsstation konsekvent kräva mer än 10 sekunder utan ytterligare kapacitet.

En verklig linje kan se ut så här:

• Laddning: 5 sekunder
• Sökning: 3 sekunder
• Skruvning: 18 sekunder
• Inspektion: 8 sekunder

I detta fall är skruvningsstationen på 18 sekunder – inte transportbandets hastighet – den faktiska produktionsflaskhalsen.

Möjliga lösningar inkluderar:

• Att lägga till en parallell arbetsplats
• Att transportera flera produkter på en och samma pall
• Att dela upp en process i flera steg
• Att lägga till buffertkapacitet
• Använda automatisk utrustning
• Omfördela arbetsplatsens layout

En palltransportör är inte bara en anordning som flyttar produkter framåt. Den måste organisera processer med olika cykeltider till en balanserad produktionsflöde.

Utan balansering av cykeltid kommer ökning av kedjans storlek, motorstyrka eller ramstorlek inte att lösa kapacitetsproblemet.

04 Hur många pallar måste ackumuleras samtidigt?

En av de främsta fördelarna med en friflödespalltransportör är att kedjan kan fortsätta röra sig medan pallar stannar och ställer sig i kö vid en stoppbar.

Ackumuleringskapaciteten är dock inte obegränsad.

Fler pallar och längre ackumuleringszoner ökar friktionen, drivlasten och rullarnas slitage.

Den krävda ackumuleringskapaciteten beräknas vanligtvis utifrån den möjliga driftstoppet för den nedströms belägna processen.

Till exempel:

• Produktionscykel: 20 sekunder per pall
• Typisk återställningstid nedströms efter ett fel: 3 minuter
• Den uppströms belägna processen fortsätter att mata in under dessa 3 minuter

Den minsta teoretiska bufferten är:

180 ÷ 20 = 9 pall

Den slutliga konstruktionen måste också ta hänsyn till pallavstånd, släpplogik efter produktionsåterstart och en lämplig reserv.

Teknisk granskning måste ytterligare bekräfta:

• Om hela linjen eller endast utvalda zoner ackumulerar pall
• Om produkterna får komma i kontakt med varandra under ackumuleringen
• Hur många pall en stoppklots måste kunna hålla
• Om ackumuleringszoner kräver avsnittsvis stoppning
• Om drivningen kan hantera en fullt ackumulerad linje

Många transportband fungerar normalt när de är tomma, men överbelastas, vibrerar eller stannar när alla pallar ackumuleras. I de flesta fall inkluderades den fullt ackumulerade lasten inte helt i konstruktionen.

05 Vad är transportbandets längd och arbets höjd?

Ett längre transportband är inte bara en fråga om att lägga till flera meter aluminiumprofil.

När längden ökar ökar även kedjans vikt, ledningsfriktionen, antalet pallar och den ackumulerade spänningen. Utöver en viss längd kan konstruktionen kräva:

• Flera drivavsnitt
• Ytterligare mellanstöd
• Större ramprofiler
• En reviderad kedjespänningskonstruktion
• Zonkontroll
• Underhållsåtkomst

Kedjvalsmetoder tar hänsyn till transportbandets längd, hastighet, friktionskoefficient, maximal transporterad massa och driftmiljö som nyckelindata för beräkning av kedjspänning. Tröghet måste också inkluderas om transportbandet startar snabbt eller plötsligt skjuter en last.

Arbetshöjd måste också konstrueras i stället för att väljas godtyckligt.

Manuella monteringslinjer måste ta hänsyn till operatörens längd, arbete sittande eller stående, verktygens placering och produktens arbetsyta. Automatiserade linjer måste anpassas till robotar, inspektionsystem, doseringsmaskiner och lastutrustning.

För ett tvånivåigt returtransportband måste designen även kontrollera:

• Övre arbethöjd
• Undre returklarhöjd
• Höjd för lyft-och-överför-mekanism
• Uttrymme för motorer och kugghjul
• Justeringsomfång för nivelleringsfötter

Arbetshöjd verkar vara en enkel dimension, men den påverkar direkt ergonomin och integreringen av utrustning.

06 Krävs lyft-och-placera-positionering?

En stoppklots kan stoppa en pall, men att stoppa är inte detsamma som precisionspositionering.

Manuell montering, visuell inspektion och grundläggande skanning kan kräva att pallen endast stannar inom ett allmänt område. En stoppklots kan vara tillräcklig för dessa operationer.

Lyft-och-placera-enheter krävs vanligtvis för:

• Robotplockning
• Automatisk skruvdragning
• Dosering eller beläggning
• Tryckfitting
• Laserinspektion
• Visionsoptik
• Precisionsmätning
• Svetsning
• Automatiskt laddning och avladdning

En lyft- och positioneringsenhet lyfter pallen bort från transportbandets rullar och positionerar den med hjälp av stift, bushingar eller precisionsreferensytor.

Detta ger två viktiga fördelar:

För det första överförs bearbetnings- och presskrafterna inte direkt till transportbandets kedja och rullar.

För det andra definieras pallens position av positioneringsenheten snarare än av kedjans stoppposition.

Därför räcker det inte att ange att en stoppenhet behövs. Processerna som utförs efter stopp måste också specificeras.

07 Vilken positionsnoggrannhet krävs?

Att bara ange att positionering krävs räcker inte. Den krävda upprepbarheten måste specificeras.

Olika processer har mycket olika krav på noggrannhet:

• Manuell montering kräver endast en stabil, stillastående pall
• Grundläggande sensorinspektion kräver rimligt konsekvent positionering
• Robotens plockfunktion kräver stabil upprepelighet
• Vision, dosering, skruvning och precisionspressning kräver högre noggrannhet

I etablerade palltransportsystem kan specialdesignade positionsenheter uppnå upprepelighet i intervallet ungefär ±0,1 mm till ±0,3 mm. Den faktiska prestandan beror på pallens konstruktion, positioneringsstift och bushingar, lasten, installationsnoggrannheten och mekanismens design.

En punkt måste betonas:

Positions­noggrannhet kan inte uppnås enbart genom att ange ett tal i en specifikation.

Den beror också på:

• Pallens styvhet
• Passningen mellan positioneringsstift och bushingar
• Hur produkten positioneras i spännanordningen
• Synkroniseringen av lyssmekanismen
• Ramstelthet
• Om belastningen är excentrisk
• Maskinens grund och installation
• Underhåll efter långvarigt slitage

Ju högre precision som krävs, desto mindre sannolikt är det att en enkel propp är tillräcklig.

08 Enstaka, dubbelnivå eller slängåtergång?

Förarstrukturen bör väljas utifrån tillgänglig golvyta, krav på palettreserver och processflöde.

Enstaka räta transportörer

Detta är den enklaste strukturen, med lägre investeringar och lättare underhåll. Den är lämplig när operatörerna tar bort paletterna i slutet av linjen eller när automatisk palettrespons inte krävs.

Den huvudsakliga begränsningen är att tomma pallar måste returneras manuellt.

Automatisk återbetalning på två nivåer

Den övre nivån används för montering och lastad pallettransport, medan den nedre nivån returnerar tomma pallar. Hissar, hiss-och-överföringsenheter eller andra överföringsmekanismer ansluter de två nivåerna.

Denna konstruktion sparar golvyta och ger automatisk palletsirkulation, vilket gör den lämplig för raka monteringslinjer.

De tillkomna lyft-, överförings- och styrmekanismerna ökar emellertid också kraven på skydd och fellåsning.

Förare med horisontell slinga

Palléer cirkulerar kontinuerligt runt en horisontell slinga. Detta är lämpligt när arbetsplatser placeras runt transportören och när grenar, kontrollstationer eller omarbetningsområden kan läggas till.

En släng är flexibel, men tar oftast mer golvyta och kräver fler vridnings- och överföringsmekanismer.

Det finns ingen universell bästa layout. Den korrekta layouten är den som matchar processen och det tillgängliga fabriksutrymmet.

09 Behövs ESD, dammskydd eller högtemperaturbeständighet?

Förarpallar används inte bara i vanliga verkstäder.

Elektronikmontering, tillverkning av batterier, precisionsinstrument, rena områden, högtemperaturprocesser och bearbetning av metall ställer olika krav på material och struktur.

ESD-känsliga miljöer

Att ersätta en komponent med en antistatisk kedja är inte en fullständig lösning för ESD.

En fullständig ESD-design kan också kräva

• Med en bredd av högst 150 mm
• Lämpliga kedje- och vägledningshjälpmedel
• En ledningsväg mellan paletten och transportören
• Jordning av aluminiumramen
• Andra, av järn eller stål
• Skydd av elektriska komponenter
• Slutlig motståndstestning

ESD måste behandlas som ett krav på systemnivå, inte som en egenskap hos en enskild komponent.

Damm- och metallspånmiljöer

I konstruktionen skall hänsyn tas till kedjan-kanalsskydd, avlägsnande av chip, rengöring av guider och tillgång till underhåll.

Om aluminiumspån, stålspån eller damm får komma in i kedjan och tandhjulområdet på ett kontinuerligt sätt, påskyndar det slitage och kan så småningom orsaka kvävning.

Högtemperatursmiljöer

Följande måste ses över igen:

• Material för kedjor och rullar
• Temperaturgränser för slitageband
• Lubrikationsmetod
• Motorns och växellåsens placering
• Temperaturvärden för sensorer, rör och kablar
• Termisk utvidgning av ramen och pallarna

En standardverkstadskonfiguration kan inte tillämpas direkt på varje driftsmiljö.

10 Hur beräknas motorers effekt och säkerhetsfaktorer?

Motorsval kan inte reduceras till en regel som "en viss antal watt per meter".

Den krävda transportbandkraften måste inkludera minst fyra delar:

Totalt motstånd = friktionsmotstånd + starttröghet + höjdresistans + ytterligare motstånd

För en preliminär uppskattning av ett horisontellt transportband:

Friktionsmotstånd F₁ = μ × M × g

Där:

• μ är den ekvivalenta friktionskoefficienten för kedjan, rullarna och guidsystemet
• M är den totala rörliga massan
• g är gravitationsaccelerationen

Start introducerar också tröghet:

Tröghetskraften F₂ = M × a

där a är transportbandets acceleration.

Rörelse på lutning eller höjdändringar kräver en ytterligare gravitationskomponent. Ackumulerade pallar, kedjans spänning, vridmekanismer, lager och andra tillbehör måste också inkluderas som ytterligare motstånd.

När den totala drivkraften F har fastställts kan preliminär effekt beräknas enligt:

Beräknad effekt P = F × v ÷ (1000 × η)

Där:

• P är i kW
• F är den totala drivkraften i N
• v är kedjans hastighet i m/s
• η är den sammanlagda verkningsgraden för motorn, växellådan, kuggret och drivsystemet

Motorn bör inte väljas exakt till det beräknade värdet.

En säkerhetsfaktor måste tillämpas:

Vald motor effekt ≥ beräknad effekt × säkerhetsfaktor

Säkerhetsfaktorn är inte ett fast tal. Den beror på:

• Frekvensen av start och stopp
• Kontinuerlig driftstid
• Full-linje-ackumulering
• Framåt- och bakåtkörsel
• Stödbelastningar
• Krävd accelerations tid
• Omgivningstemperatur
• Variation i den faktiska belastningen

En preliminär reserv på cirka 1,3–1,5 kan vara lämplig för stabil, kontinuerlig transport. Frekventa startstopps, tung ackumulering eller varierande belastningar kan kräva en reserv på cirka 1,5–2,0. För tungt arbete, stötbelastning eller omvänd drift krävs separat verifiering i stället för en fast faktor.

Motors val måste också verifiera:

• Växellådans utgångsmoment
• Startmoment
• Kuggskenans axelmoment
• Motorns hastighet
• Reduktionsförhållande
• Termisk Kapacitet
• Start-stopp-frekvens
• Maximalt tillåtet kedjanspänning

Professionella metoder för motorsval utvärderar tröghet, moment och hastighet tillsammans, medan metoder för kedjeval verifierar maximal kedjanspänning, hastighetsfaktorer och driftförhållanden.

En för liten motor kan misslyckas att starta under full belastning. En onödigt stor motor kan öka påverkan på kedjan, kuggskenorna och växellådan. Rätt tillvägagångssätt är att anpassa hela drivsystemet, inte bara öka motoreffekten.

Förbered denna information innan du begär en palltransportlösning

När du begär en palltransportörslinje från Henton hjälper följande information oss att förbereda en mer exakt lösning och offert:

• Produktnamn, dimensioner och vikt
• Pallens dimensioner, vikt och material
• Antal produkter som transporteras på varje pall
• Målutgång per minut
• Cykeltid för varje arbetsstation
• Obligatorisk transportörlängd, bredd och arbets höjd
• Maximalt antal ackumulerade pallar
• Krav på stopp, lyft och exakt positionering
• Obligatorisk positioneringsnoggrannhet
• Enkelnivå, dubbelnivå eller slingreturlayout
• Driftsmiljö och daglig driftstid
• Integration med robotar, inspektionsutrustning eller styrsystem

En palltransportör kan verka vara endast en transportlinje, men den kopplar samman produktionens cykeltid, fästningar, automatiserad utrustning, operatörer och fabrikens logistik.

En snabb offert har liten värde om ingen korrekt definition av tekniska parametrar har gjorts.

Henton designar inte en palltransportör genom att enbart lägga till aluminiumprofiler och kedjor efter längd. Vi utvärderar produktnytta, produktionens cykeltid, ackumuleringsmängd, positionskrav och driftsmiljö, och utformar sedan kedjan, ramen, pallarna, drivsystemet och styrsystemet som en komplett lösning.

Kunder behöver inte en transportör som bara flyttar.

De behöver en produktionslinje som startar under full belastning, ackumulerar utan att blockera, positionerar exakt, fungerar pålitligt under tidens gång och håller takten med den krävda produktionsvolymen.