Новые альтернативы традиционным конвейерным системам обеспечивают более высокую эффективность и гибкость, помогая увеличить производительность производства.

Рид Шук • Бизнес-менеджер сегмента OEM | Автоматизация Роквелла

При перемещении продукта в процессе производства или сборки на заводе традиционным выбором были конвейеры. Традиционный конвейер может состоять из отдельных осей роликов, установленных между металлической рамой или транспортными лентами, которые перемещают предметы по кольцевой дороге. Существует также некоторый тип источника питания, например двигатель, для приведения в действие процесса транспортировки. В то время как эти традиционные методы были рабочей лошадкой конвейерных систем, в последние годы наблюдается приток новых технологий, повышающих производительность.

Старые и более традиционные конвейеры, как правило, менее гибкие и более жесткие и, следовательно, более неэффективные, чем некоторые из доступных новых технологий. Хорошим примером является использование роликовых кроватей, подвесных конвейеров и сковородных конвейеров при сборке автомобилей. Этим механическим системам присуща неэффективность, которая приводит к растрате энергии и замедлению производства. А конфигурация и профилактическое обслуживание, которые им требуются, могут замедлить работу.

Новые системы предлагают более эффективные способы перемещения деталей. Например, интеллектуальные конвейерные системы (ИС) обеспечивают дополнительный контроль над позиционированием, а также большую гибкость. В этих системах используются независимые тележки, которые перемещаются по магнитной дорожке, что позволяет производить сборку нескольких изделий на одной линии. Замена цепей, ремней и шестерен с приводом от вращения в традиционных транспортных системах уменьшает количество замятий, поломок и отказов, которые могут возникнуть, при одновременном снижении затрат на техническое обслуживание.

Помимо повышения гибкости и скорости производства, интеллектуальные конвейерные системы также могут помочь уменьшить количество продуктов, необходимых для хранения на складе, при одновременном сокращении площади помещения и устранении необходимости в дополнительном оборудовании, необходимом для рольгангов и конвейеров для сковород. Все это также снижает стоимость владения.

Интеллектуальные конвейерные системы обеспечивают разработчикам гибкость и быструю замену продукта, позволяя осуществлять индивидуальный контроль продукта на протяжении всего процесса применения. Массивы постоянных магнитов на каждой тележке приводятся в действие катушками с независимым напряжением в стационарных двигательных модулях. Положительные или отрицательные токи различной величины приводятся в действие для создания локального магнитного поля, создающего суммарную силу для тележки. Тележки пассивно управляются с помощью сервоуправления с замкнутым контуром без необходимости питания на тележке, что устраняет необходимость в традиционных гибких кабелях и / или контактных кольцах.

Встроенные датчики в каждом двигателе непрерывно отслеживают уникальное положение каждой тележки в системе. Это устраняет необходимость во внешних датчиках, которые часто трудно выровнять, требуют жестких допусков при установке и чувствительны к засорению. Это может уменьшить или вовсе исключить необходимость во внешних устройствах идентификации. Эти устройства могут осуществлять мониторинг только в отдельных местах по сравнению с постоянным мониторингом с помощью ICS.

Магнитные решетки доступны в различных конфигурациях в зависимости от требований применения. Тяга основана на площади перекрытия магнита и катушек. Приложения, требующие небольших, плотно расположенных полезных нагрузок, могут использовать короткие массивы, в то время как для более крупных и тяжелых полезных нагрузок обычно используются более длинные массивы и / или более широкие катушки. Модифицированные решетки Halbach обеспечивают более высокую производительность конструкции, используемой для достижения более высокой плотности усилия и обеспечения воздушных зазоров до 20 мм. Большие воздушные зазоры обеспечивают более высокие механические допуски и уникальную способность изолировать двигатели для работы в суровых условиях.

Двигатели сконструированы с катушками вокруг традиционного железного сердечника для фокусировки напряженности поля или в виде двигателя с воздушным сердечником без наслоения железа. Двигатели с железным сердечником обеспечивают более высокую плотность усилия, когда конфигурация воздушного сердечника устраняет силу притяжения между магнитной решеткой и тележкой. Системы с воздушным сердечником обычно позволяют создавать недорогие раздвижные тележки там, где для двигателей с железным сердечником требуются колеса.

Системы организованы в группы двигателей, подключенных к ПЛК через контроллеры узлов нижнего уровня. Эти контроллеры узлов отслеживают положение тележек вдоль каждого пути, управляют транспортным потоком и передают команды от ПЛК отдельным двигателям.

Пробег по кирпичной стене (тормозной путь, необходимый для предотвращения столкновения, если ведущее транспортное средство столкнулось с препятствием) непрерывно контролируется для каждого транспортного средства на основе известной массы и ускорения. В зависимости от выбранного подхода к программированию это может быть использовано для автоматического предотвращения столкновений, защиты поддонов и транспортируемого продукта.

Пользователи могут управлять своей системой с помощью программирования на основе назначения или профиля движения. Программирование на основе назначения (асинхронное) сродни использованию такси, где тележка направляется в определенное место, и система направляет ее по наиболее эффективному маршруту, используя при этом «кирпичную стену», чтобы избежать столкновений, автоматически выстраиваясь в очередь там, где это необходимо. Это значительно сокращает объем программирования и управления трафиком, которым должен управлять пользователь.

Программирование профиля движения (синхронное) сродни вождению автомобиля, когда пользователь полностью программирует профиль движения тележки. Такой подход выгоден при синхронизации тележек с внешними осями для процессов «на лету».

Сборочные линии, которые обрабатывают множество деталей с помощью традиционных систем транспортировки, часто требуют многократных механических регулировок и физического вмешательства для проведения переналадок. Это может повлиять на производство, замедляя его.

Интеллектуальная конвейерная система использует рабочие места оператора и системное программирование для выполнения этих переналадок, так что производство может быстро переходить от одной детали к другой. В мире автомобилестроения это делает более целесообразным производство нескольких моделей автомобилей на одном заводе.

Линейные синхронные двигатели с интеллектуальными контроллерами обеспечивают эту возможность. Они позволяют тележкам перемещаться независимо, а операторы могут регулировать расстояние между тележками с помощью программирования. Это ключевое преимущество, позволяющее производить переналадку одним нажатием кнопки.

Интеллектуальная конвейерная система также может обрабатывать детали любых размеров с полностью регулируемым шагом конвейера или расстоянием между носителями. Система может работать с потолка, под перевернутым углом или вертикально. Благодаря исключению ремней, тормозов и цепей система ICS освобождает место на заводе.

Конвейеры с роликовыми станинами и сковородами могут двигаться только с той скоростью, с какой работает их самая медленная станция. Интеллектуальная конвейерная система освобождает операции от этого ограничения. Это позволяет тележкам работать с независимыми скоростями и ускорениями. Это может повысить скорость работы и производительность всей установки, поскольку каждая деталь способна двигаться в оптимальном темпе.

А увеличение скорости производства может открыть путь к другим улучшениям. Например, автопроизводители, внедрившие на своих заводах интеллектуальные конвейерные системы, добились повышения эффективности использования роботов на 25%.

Причина в том, что движение более быстрыми темпами сокращает деятельность, не создающую добавленной стоимости, и увеличивает использование активов, создающих добавленную стоимость, таких как роботы. Это фокусирует операции на том, чтобы получить больше пользы от гибких производственных линий.

Отслеживать каждую деталь, которая входит в состав транспортного средства, еще сложнее, когда на одном заводе производится несколько моделей. Традиционные конвейерные системы позволяют отслеживать детали в незаметных местах. Но они требуют, чтобы работники сканировали штрих-коды или RFID-метки, а затем вводили данные в систему. Эта задача отнимает много времени и оставляет место для человеческой ошибки.

Интеллектуальная конвейерная система может непрерывно идентифицировать каждую единицу оборудования, которую она транспортирует. Информация автоматически регистрируется в системе управления вместе с информацией о времени и пункте назначения. Это дает операторам список того, что находится в каждом транспортном средстве, вместе с отметками времени производства.

Когда детали отслеживаются на сборочной линии, операция также может быть более быстрой в случае отзыва. Вместо того чтобы обобщать, где могла возникнуть проблема на производстве, операторы могут точно определить, где и когда она произошла. Кроме того, они могут изолировать пострадавшие транспортные средства быстрее и эффективнее.

Дополнительные компоненты не только делают механические конвейеры менее гибкими, но и требуют технического обслуживания и запасных частей. Они также повышают вероятность того, что что-то пойдет не так или сломается во время производства. Интеллектуальная конвейерная система может значительно снизить затраты на техническое обслуживание и время простоя. Тележки приводятся в движение с помощью магнита, поэтому для приведения тележек в движение не требуется контакта, что снижает износ и увеличивает время безотказной работы.

В дополнение к сокращению пространства, ICS может экономить энергию, подавая питание только тогда, когда это необходимо для перемещения транспортного средства. Традиционно ленты или цепи должны приводить в действие и перемещать всю 50-футовую секцию конвейера только для того, чтобы транспортировать одну деталь всего на несколько дюймов.

Традиционные транспортные системы не обеспечивают маневренности и эффективности, необходимых для производства нескольких транспортных средств на одном заводе. Интеллектуальная конвейерная система может обеспечить гибкость и эффективность, сократить количество физических взаимодействий и необходимых запасных частей, а также обеспечить большую наглядность процесса сборки.

MagneMotion — компания по автоматизации Rockwell • www.magnemotion.com