Проектування лінії конвеєрного транспортування палет: 10 параметрів, які потрібно визначити першими

Проектування лінії конвеєрного транспортування палет: 10 параметрів, які потрібно визначити першими

Henton Aluminum | Інженерія та підбір конвеєрів для палет

Багато клієнтів запитують комерційну пропозицію щодо конвеєра для палет, починаючи з одного запитання:

«Скільки коштує конвеєр довжиною 10 метрів?»

Однак лише довжина конвеєра не визначає правильне рішення.

Два конвеєрні лінії можуть мати однакову довжину — 10 метрів, але одна з них транспортує легкі електронні компоненти, тоді як інша перевозить модулі акумуляторів масою понад 100 кг. Одна лінія може лише безперервно переміщати продукцію, тоді як інша має також автоматично зупиняти, піднімати, позиціонувати, інспектувати та повертати палети.

Різні умови експлуатації вимагають різних ланцюгів, алюмінієвих профілів, палет, систем приводу та систем керування.

Стабільна конвеєрна лінія для палет базується на таких десяти параметрах.

01 Яка загальна вага продукту та палети?

Розрахунок навантаження не може ґрунтуватися лише на вазі продукту.

Фактичне рухоме навантаження включає:

Продукт + пристрій + палетна плита + аксесуари для палет

Наприклад, якщо вага продукту становить 20 кг, вага пристрою — 8 кг, а алюмінієвої палети — 7 кг, то фактичне навантаження на одну палету дорівнює 35 кг, а не 20 кг.

Інженерний огляд також має підтвердити:

Чи розташований центр ваги по центру

Розміри палет

Чи є навантаження ексцентричним

У яких місцях палета контактує з ланцюгами конвеєра

Скільки палет одночасно рухається по лінії

Скільки палет може накопичуватися за умов повного навантаження

Під час вибору ланцюга необхідно перевірити не лише загальне навантаження на конвеєр, а й навантаження на кожен ролик, кожен ланцюг, а також можливу різницю навантажень між лівим і правим ланцюгами.

Процедури вибору ланцюга з вільним ходом також вимагають, щоб інженери враховували масу палет, їхні габарити, кількість, швидкість конвеєра, довжину конвеєра та довжину зони накопичення разом, а не лише вагу продукту.

Для Гентона першим кроком є не вибір двигуна, а визначення найважчого режиму роботи всієї лінії.

02 Скільки продуктів має транспортуватися за хвилину?

«Чим швидше конвеєр, тим краще» — одна з найпоширеніших помилкових уявлень у проектуванні палетних конвеєрів.

Справжнім вимогам є не максимальна швидкість ланцюга, а кількість готових продуктів, яку лінія може надійно випускати за хвилину.

Якщо цільовий обсяг виробництва становить 6 продуктів за хвилину, а кожна палета перевозить 1 продукт, то середній інтервал між палетами дорівнює:

60 ÷ 6 = 10 секунд на палету

Якщо кожна палета перевозить 2 продукти, то допустимий інтервал між палетами стає:

60 × 2 ÷ 6 = 20 секунд на палету

Перш ніж визначати швидкість конвеєра, потрібно підтвердити наступне:

Цільовий випуск за хвилину

Кількість продуктів на кожному піддоску

Відстань між робочими станціями

Час, необхідний для запуску, зупинки та розміщення піддоску

Чи здійснюється завантаження та розвантаження вручну

Чи включені інспекції, відвертки, розповсюдження, зварювання або інші процеси проживання

Швидкість конвеєра є результатом процесу проектування, а не початковою точкою.

Швидший ланцюжок не збільшує продуктивність, якщо робочі станції залишаються заблокованими. Це може тільки збільшити удар, шум і знос.

03 Який цикл часу кожної робочої станції?

Вихід за хвилину визначає ціль виробництва. Час циклу робочої станції визначає, чи може лінія дійсно досягти цього.

Якщо один продукт повинен бути завершений кожні 10 секунд, жодна робоча станція не повинна постійно вимагати більше 10 секунд без додаткової потужності.

Справжня лінія може виглядати так:

Завантаження: 5 секунд

Сканування: 3 секунди

Закручування гвинтів: 18 секунд

Інспекція: 8 секунд

У цьому випадку станція закручування гвинтів тривалістю 18 секунд — а не швидкість конвеєра — є справжнім вузьким місцем виробництва.

Можливі рішення включають:

Додавання паралельного робочого місця

Перевезення кількох виробів на одному палеті

Розподіл одного процесу на кілька етапів

Додавання резервної потужності

Використання автоматичного обладнання

Перепланування розташування робочого місця

Конвеєр для палет — це не просто пристрій, що переміщує продукцію вперед. Він має організовувати процеси з різними циклами в узгоджений виробничий потік.

Без узгодження тривалості циклу збільшення розміру ланцюга, потужності двигуна або розміру рами не вирішить проблему потужності.

04 Скільки палет повинно накопичуватися одночасно?

Одна з головних переваг конвеєра для палет із вільним рухом полягає в тому, що ланцюг може продовжувати рухатися, тоді як палети зупиняються й утворюють чергу перед зупинним пристроєм.

Однак потенціал накопичення не є необмеженим.

Більше палет і довші зони накопичення збільшують тертя, навантаження на привід та знос роликів.

Потрібну потужність накопичення зазвичай розраховують із урахуванням можливої простої нижчестоящого процесу.

Наприклад:

Цикл виробництва: 20 секунд на палету

Типовий час відновлення роботи нижчестоящого процесу після несправності: 3 хвилини

У цей період верхчестоящий процес продовжує подавати матеріали

Мінімальний теоретичний буфер становить:

180 ÷ 20 = 9 палет

Остаточний проект також має враховувати відстань між палетами, логіку звільнення палет після відновлення виробництва та відповідний запас.

Інженерний огляд має додатково підтвердити:

Чи накопичуються палети на всій лінії чи лише в окремих зонах

Чи можуть вироби торкатися один одного під час накопичення

Скільки палет повинен утримувати стопор

Чи потрібно зупиняти конвеєр у зонах накопичення окремими ділянками

Чи може привід обслуговувати повністю накопичену лінію

Багато конвеєрів працюють нормально, коли порожні, але перевантажуються, вібрають або зупиняються, коли всі палети накопичуються. У більшості випадків накопичене навантаження повністю не враховувалося при проектуванні.

05 Яка довжина конвеєра та робоча висота?

Довший конвеєр — це не просто додавання кількох метрів алюмінієвого профілю.

Із збільшенням довжини зростають вага ланцюга, тертя напрямних, кількість палет і накопичене натягнення. Поза певною довжиною проект може вимагати:

Кількох привідних ділянок

Додаткових проміжних опор

Більших рамних профілів

Переробленої конструкції натягнення ланцюга

Керування зонами

Доступ до технічного обслуговування

Методи вибору ланцюга враховують довжину конвеєра, швидкість, коефіцієнт тертя, максимальну масу вантажу та умови експлуатації як ключові параметри для розрахунку натягу ланцюга. Інерцію також потрібно враховувати, коли конвеєр починає рухатися різко або раптово штовхає вантаж.

Робочу висоту також слід проектувати, а не вибирати довільно.

У ручних збірних лініях необхідно враховувати зріст оператора, роботу сидячи чи стоячи, розташування інструментів та робочу поверхню виробу. У автоматизованих лініях необхідно забезпечити сумісність із роботами, системами інспекції, дозувальними машинами та обладнанням для завантаження.

Для конвеєра з двома рівнями повернення проект має також передбачати перевірку наступних параметрів:

Верхню робочу висоту

Зазор нижнього повернення

Висоту механізму підйому й передачі

Простір для двигунів та зірочок

Діапазон регулювання опорних ніжок

Робоча висота, здається, є простою розмірністю, але безпосередньо впливає на ергономіку та інтеграцію обладнання.

06 Чи потрібне підйомно-позиційне встановлення?

Стопор може зупинити палету, але зупинка — це не те саме, що й точне позиціонування.

Для ручної збірки, візуального огляду та базового сканування може бути достатньо, щоб палета зупинилася в загальній зоні. Для таких операцій стопор може бути достатнім.

Підйомно-позиційні пристрої зазвичай потрібні для:

Роботизованого забирання

Автоматичного закручування гвинтів

Дозування або нанесення покриття

Press fitting

Лазерного огляду

Візуального іміджингу

Точне вимірювання

Зварювання

Автоматична завантаження та роззавантаження

Блок підйому та фіксації піднімає палету над роликами конвеєра й фіксує її за допомогою штирів, втулок або прецизійних опорних поверхонь.

Це забезпечує дві важливі переваги:

По-перше, сили обробки та пресування не передаються безпосередньо ланцюгу та роликам конвеєра.

По-друге, положення палети визначає блок фіксації, а не положення зупинки ланцюга.

Отже, недостатньо просто заявити, що потрібен стопор. Також слід визначити процеси, які виконуються після зупинки.

07 Яка точність позиціювання потрібна?

Недостатньо лише заявити, що потрібне позиціювання. Потрібно визначити необхідну повторюваність.

Різні процеси мають дуже різні вимоги до точності:

Ручна збірка потребує лише стабільної зупинки палети

Базовий огляд за допомогою сенсорів потребує достатньо узгодженого позиціювання

Роботизована збірка вимагає стабільної повторюваності

Зорове сприйняття, дозування, закручення гвинтів та точне пресування вимагають вищої точності

У встановлених системах конвеєрів палет спеціалізовані одиниці позиціювання можуть забезпечити повторюваність у приблизному діапазоні ±0,1 мм до ±0,3 мм. Фактична продуктивність залежить від конструкції палети, фіксуючих штирів і втулок, навантаження, точності монтажу та конструкції механізму.

Один момент слід наголосити:

Точність позиціювання не досягається просто шляхом вказання числа в технічних характеристиках.

Вона також залежить від:

Жорсткості палети

Посадки між фіксуючими штирями й втулками

Способу фіксації виробу в пристосуванні

Синхронізації підіймального механізму

Жорсткість рами

Чи є навантаження ексцентричним

Основа машини та її встановлення

Обслуговування після тривалого зношування

Чим вищі вимоги до точності, тим менше ймовірно, що простий стопор сам по собі буде достатнім.

08 Одноповерховий, двоповерховий чи циклічний повернення?

Конвеєрну конструкцію слід вибирати з урахуванням наявного площі підлоги, вимог до повернення палет і технологічного потоку.

Одноповерховий прямолінійний конвеєр

Це найпростіша конструкція з нижчими інвестиціями та простішим обслуговуванням. Вона підходить, коли оператори знімають палети в кінці лінії або коли автоматичне повернення палет не потрібне.

Головне обмеження — порожні палети мають повертатися вручну.

Двоповерхове автоматичне повернення

Верхній рівень використовується для збирання та транспортування навантажених палет, а нижній — для повернення порожніх палет. Підйомники, підйомно-переміщувальні блоки або інші механізми переміщення з’єднують два рівні.

Цей дизайн економить площу підлоги та забезпечує автоматичне циркулювання палет, що робить його придатним для прямих ліній збірки.

Однак додаткові механізми підйому, переміщення та керування також збільшують вимоги до охорони та блокування несправностей.

Горизонтальний кільцевий конвеєр

Палети безперервно циркулюють навколо горизонтального кільця. Таке розташування підходить, коли робочі місця розміщені навколо конвеєра, а також коли можуть бути додані бічні гілки, станції інспектування або зони повторної обробки.

Кільцева схема є гнучкою, але зазвичай вона займає більше площі підлоги й потребує більшої кількості механізмів повороту та переміщення.

Універсально найкращої схеми не існує. Правильна схема — це та, що відповідає технологічному процесу й наявній площі заводу.

09 Чи потрібна електростатична розрядостійкість (ESD), захист від пилу чи стійкість до високих температур?

Конвеєри для палет використовуються не лише в звичайних цехах.

Збірка електронних компонентів, виробництво акумуляторів, точні прилади, чисті зони, процеси при високих температурах та обробка металів створюють різні вимоги до матеріалів і конструкції.

Середовища, чутливі до електростатичного розряду

Заміна одного компонента на «антистатичний ланцюг» не є повним рішенням для захисту від електростатичного розряду.

Повне рішення для захисту від електростатичного розряду може також вимагати:

Провідних або статично-розсіювальних палет

Відповідних матеріалів для ланцюгів і направляючих

Провідного з’єднання між палетою та конвеєром

Заземлення алюмінієвого каркасу

Струмопровідних стрічок

Захисту електричних компонентів

Остаточне тестування на стійкість

ЕСР має розглядатися як вимога до системного застосування, а не як властивість окремого ізольованого компонента.

Середовища з пилом та металевими стружками

У проекті мають бути враховані кришки ланцюгових каналів, видалення стружки, очищення напрямних та доступ для обслуговування.

Постійне потрапляння алюмінієвої або сталевої стружки чи пилу у зону ланцюга та зірочок прискорює знос і може призвести до заклинювання.

Високотемпературних середовищ

Необхідно ще раз перевірити наступне:

Матеріали ланцюга та роликів

Температурні межі зносостійких накладок

Метод смазування

Розташування двигуна та редуктора

Температурний клас датчиків, трубок та кабелів

Термічне розширення рами та піддонів

Стандартну конфігурацію майстерні не можна безпосередньо застосувати в кожному експлуатаційному середовищі.

10. Як обчислюються потужність двигуна та коефіцієнти запасу безпеки?

Вибір двигуна не можна звести до правила на кшталт «певна кількість ват на метр».

Необхідна сила конвеєра має включати щонайменше чотири складові:

Загальний опір = опір тертя + інерція пуску + опір підйому + додатковий опір

Для попередньої оцінки горизонтального конвеєра:

Опір тертя F₁ = μ × M × g

Де:

μ — еквівалентний коефіцієнт тертя ланцюга, роликів та направляючої системи

M — загальна рухома маса

g - гравітаційне прискорення

Запуск також вводить інерцію:

Інерційна сила F2 = M × a

де a - прискорення конвеєра.

Нахильний рух або зміни висоти вимагають додаткового компоненту гравітації. Нагромаджені піддодні, ланцюгове напруження, обертальні механізми, підшипники та інші аксесуари також повинні бути включені в якості додаткового опору.

Після встановлення загальної сили приводу F, початкову потужність можна розрахувати як:

Розрахована потужність P = F × v ÷ (1000 × η)

Де:

P в кВт

F - загальна сила приводу в N

v - швидкість ланцюжка в м/с

η — це загальний ККД двигуна, редуктора, зірочки та системи передачі

Двигун не слід вибирати точно за розрахунковим значенням.

Необхідно застосувати коефіцієнт запасу (сервіс-фактор):

Обраний потужність двигуна ≥ розрахункова потужність × коефіцієнт запасу

Коефіцієнт запасу не є фіксованим числом. Він залежить від:

Частоти пуску та зупинки

Тривалість неперервної роботи

Нагромадження вантажу по всій довжині лінії

Робота в прямому та зворотному напрямках

Ударні навантаження

Потрібного часу прискорення

Температура навколишнього середовища

Варіації фактичного навантаження

Попередній запас у межах приблизно 1,3–1,5 може бути достатнім для стабільного, безперервного транспортування. При частому пуску, великому нагромадженні вантажу або коливаннях навантаження може знадобитися запас 1,5–2,0. У важких умовах експлуатації, при ударних навантаженнях або реверсивному режимі роботи потрібна окрема перевірка замість застосування фіксованого коефіцієнта.

Вибір двигуна також має передбачати перевірку:

Крутящого моменту на виході редуктора

Пусковий момент

Крутящого моменту на зірочковому валу

Швидкість мотора

Передавальне співвідношення

Теплова ємність

Частоти запуску-зупинки

Максимально допустимого натягу ланцюга

Професійні методи вибору двигунів оцінюють інерцію, крутний момент і швидкість у комплексі, тоді як методи вибору ланцюгів перевіряють максимальний натяг ланцюга, швидкісні фактори та умови експлуатації.

Недостатньо потужний двигун може не змогти запуститися під повним навантаженням. Надмірно потужний двигун може збільшити навантаження на ланцюг, зірочки та редуктор. Правильний підхід — підібрати весь привідний комплекс, а не просто збільшувати потужність двигуна.

Підготуйте цю інформацію до замовлення рішення для конвеєра для палет

При замовленні лінії конвеєрів для палет від Henton така інформація допомагає нам підготувати більш точне рішення та комерційну пропозицію:

Назва продукту, його габарити та вага

Розміри палети, вага та матеріал

Кількість виробів на кожній палеті

Цільовий випуск за хвилину

Час циклу кожної робочої станції

Необхідна довжина, ширина та робоча висота конвеєра

Максимальна кількість накопичених палет

Вимоги до зупинки, підйому та точного позиціонування

Необхідна точність позиціонування

Одноповерхова, двоповерхова або кільцева схема повернення

Умови експлуатації та щоденний час роботи

Інтеграція з роботами, обладнанням для інспекції або системами керування

Конвеєр для палет може здаватися лише транспортною лінією, але він пов’язує тривалість виробничого циклу, пристосування, автоматизоване обладнання, операторів та заводську логістику.

Швидка комерційна пропозиція має незначну цінність, якщо інженерні параметри не були визначені правильно.

Henton не проектує конвеєр для палет просто шляхом додавання алюмінієвих профілів та ланцюгів за довжиною. Ми оцінюємо навантаження на продукт, тривалість виробничого циклу, кількість накопичення, вимоги до позиціонування та робоче середовище, а потім проектуємо ланцюг, раму, палету, привід та систему керування як єдине комплексне рішення.

Клієнтам потрібен не просто конвеєр, що переміщує вантаж.

Їм потрібна виробнича лінія, яка запускається при повному навантаженні, накопичує вантаж без заклинювання, забезпечує точне позиціонування, надійно працює протягом тривалого часу та підтримує необхідний темп виробництва.