×

Модулни рамки за системи за автоматизация, използващи алуминиеви профили

Ролята на Т-образните алуминиеви профили в рамите за автоматизация

Алуминиевите профили с Т-жлебове са станали почти задължителни в днешните автоматизирани системи. Те тежат около 40 процента по-малко в сравнение със стоманата, но все пак осигуряват същата структурна устойчивост, както е отбелязано в Доклада за автоматизацията от 2023 година. Онова, което прави тези профили толкова полезни, е специалната им система от жлебове, която позволява на инженерите бързо да сглобяват роботизирани работни станции, транспортни ленти и онези линейни насочващи системи, които се срещат навсякъде в заводите. Повече не е необходимо заваряване, тъй като всичко се монтира чрез болтове. И нека да сме честни – този модулен подход значително намалява времето за монтаж. Някои компании съобщават, че инсталациите се извършват за половината време в сравнение с традиционните заварени стоманени рамки, което обяснява защо толкова много производители преминават към този вариант сега.

Модулно проектиране на роботизирани клетки с използване на алуминиеви профили

Алуминиевите профили са станали предпочтително решение за производители, изграждащи гъвкави роботизирани работни клетки, които могат да следват промените в дизайна на продуктите при краткосрочни уведомления. Според проучване, публикувано в Automotive Manufacturing Solutions още през 2022 г., заводите, преминали към тези модулни алуминиеви системи, са отчели намаляване на простоюването с почти осем десети по време на сложните преходи между модели. Това, което наистина прави този подход ефективен, е T-образната конфигурация. Операторите могат лесно да преместват различни компоненти – от сензори до предпазни ограждения и точки за монтаж на инструменти – и да възстановят цялата система за малко над два часа и половина. Такава скорост има голямо значение в производствени съоръжения, където постоянно се превключва между различни продуктови линии и е необходима максимална гъвкавост без загуба на скъпоценно производствено време.

Преустройства за преопределяема автоматизация с лека рамка

Леки алуминиеви сглобяеми конструкции осигуряват възможност за промяна по искане на компоновката за автоматизирани системи с тегло над 1 тон. Производствените площи, използващи модулни алуминиеви рамки, отчитат значителни оперативни спестявания:

Метрика	Алуминиеви системи	Традиционни системи
Трудова стойност за преустройство	$320	$1,150
Консумация на енергия/кв. фут	18 kWh	29 kWh

Тези показатели подчертават ролята на алуминия при осъществяването на устойчиви и гъвкави производствени практики.

Примерно проучване: Внедряване на алуминиеви клетки в производствени линии за автомобили

Европейски производител на електрически превозни средства внедри автоматизирани клетки въз основа на алуминиев профил за сглобяване на батерийни модули. Промяната доведе до намаляване на разходите за строителство на клетки с 53%, като постигна вибрационни допуски под 0,12 мм – съответстващи на строгите изисквания за качество при производството на високоволтови компоненти.

Тенденция: Преход към гъвкави производствени системи, използващи алуминиеви профили

Глобалното търсене на автоматизирани компоненти въз основа на алуминиеви профили се увеличи с 19% годишно през 2023 г., подпомагано от производители на автомобили и електроника, които търсят мащабируеми производствени решения. За разлика от неподвижни заварени системи, алуминиевите рамки позволяват на фабриките постепенно да разширяват капацитета чрез модулни добавки, вместо напълно да заменят оборудването.

Конструкции за роботи и автономни мобилни роботи (AMR), изградени с алуминиеви профили

Рамки за монтиране на роботи, изградени с T-образни алуминиеви профили

Алуминиевите профили с Т-жлебове са станали предпочитан избор за роботизирани монтажни системи, тъй като предлагат както модулност, така и добро носещо усилие. Екструдираният каркас позволява на инженерите да сглобяват, настройват или разширяват работните клетки за роботи, без да е необходимо заваряване. Това е особено важно, тъй като според доклада от 2023 г. за материали, използвани в автоматизацията, около две трети от проектите по автоматизация изискват промени по средата на процеса. Онова, което отличава тези профили, е отворената им канална конструкция, която позволява сензори, пневматични тръби и кабели за управление да бъдат интегрирани директно в структурата. Времето за сглобяване намалява приблизително с 40 процента в сравнение с традиционните стоманени рамки, което спестява време и пари за монтажни разходи.

Структурна интеграция в автономни мобилни роботи (AMR)

Съотношението между якост и тегло на алуминия е много по-добро от това на стоманата, когато сравним плътностите им (около 0,097 lb на кубичен инч в сравнение с около 0,282 за стоманата). Това прави алуминия наистина добър избор за изграждане на шасита на AMR и високите сензорни мачти. Повечето производители използват персонализирани алуминиеви профили, тъй като могат да създават най-различни форми. Тези конструкции в крайна сметка носят всичко – от батерии до лидарни сензори и навигационни устройства. Цялата идея е общото тегло на робота да остане под 150 паунда. Защо това е толкова важно? По-леките роботи могат да работят по-дълго време между зарежданията. Говорим за поне осем часа работа в повечето складови среди, което е абсолютно критично за ежедневните операции.

Използване на алуминиеви профили в машини за пик-анд-плейс и роботизирани ръце

Алуминиевите профили, обработени с технология CNC, предлагат необходимата размерна стабилност за бързо движещи се делта роботи и SCARA манипулатори, като обикновено се задържат в допуски от ±0,1 mm. Когато става въпрос за опаковъчни линии, крайните ефектори, изработени от алуминиеви профили, могат да издържат над 200 цикъла на минута, което е доста впечатляващо, като се има предвид, че инерцията им е приблизително с 32 процента по-ниска в сравнение с тези от стомана. Онова, което наистина отличава алуминия, е неговата естествена способност да гаси вибрациите – нещо, което значително повишава точността при позициониране на микрониво, където за дейности като обработка на полупроводници се изисква абсолютна прецизност.

Анализ на противоречия: Алуминий срещу стомана в роботизирани конструкции с висока товароподемност

Фaktор	Алуминиеви профили	Стоманено ограждане
Максимална товароподемност	2200 lbs (статично натоварване)	5 500 lbs
Устойчивост на корозия	Превъзходно (без покритие)	Изисква галванизация
Време за преформатиране	15-30 минути	2-4 часа (заваряване)
Обща цена (10-годишен период)	$18,000	$24,000

Докато стоманата остава доминираща в системите за порти, надвишаващи 5 тона, алуминиевите профили доминират 78% от пазара на съвместни роботи под 3 тона поради преконфигурируемостта и ергономията, съобразена с OSHA. Последните изпитвания на умората показват, че алуминий 6063-T6 издържа на 10^7 напрежения при 40 MPa - достатъчно за повечето монтажни и материали за работа.

Конвейерни и материали за обработка на материали с алуминиеви екструзии

Алуминиеви рамки в конвейерни системи и промишлено оборудване

Според доклада на Института за обработка на материали от 2023 г., около 72% от всички логистични конвейерни системи днес включват алуминиеви профили, защото предлагат такава голяма модулност. Дизайнът на T-slot прави сглобяването на рамките много по-бързо, а тези алуминиеви рамки всъщност могат да държат до 900 килограма на метър, въпреки че са значително по-леки от стоманените. Говорим за половината тегло в сравнение с традиционните стоманени опции. От фармацевтичните производствени етажи до автомобилните конвейери, компаниите от различни сектори разчитат на тези екструдирани алуминиеви части, тъй като те са с ширини между 300 и 2400 милиметра. Освен това, те се вписват в съществуващите компоненти като валки, двигатели и тези порти за сортиране, които помагат за управлението на потока от продукти. Последните проучвания, проведени през 2023 г., показаха нещо доста впечатляващо също: фабриките, които преминаха към конвейерни системи на алуминиева основа, видяха времето за монтаж да намалява с почти три четвърти, когато се наложи да сменят производствените линии.

Структури за монтиране на релси с линейно съвместимост на движението

Алуминиевите ръководителни релси, които са прецизно подредени, могат да достигнат точност на позицията около ± 0,1 mm, което ги прави идеални за преместване на деликатни части като полупроводникови пластини без увреждане. Когато производителите свързват тези релси с V-слотни профили и линейни лагери, те получават плъзгащи се системи, които не изискват почти никаква поддръжка и могат да работят доста бързо. Някои модели достигат скорост от около 5 метра в секунда. Това, което наистина се откроява е дизайнът на T-slot. Операторите могат да променят паралелизма на релсите на място, без да разкъсват цели части от машините. Тази характеристика е много важна в бутилиращите операции, където линиите обработват близо 1200 контейнера всяка минута. Ако можеш да правиш бързи промени, ще спестиш време и ще поддържаш продукцията безпроблемна, когато нещата станат забързани.

Слънчеви и светлинни сигнали

Най-новите алюминиеви конвейерни рамки са оборудвани със стандартни M6 и M8 наклонени слотове, разположени на интервали от 40 mm, което позволява да се инсталират фотоелектрически сензори и RFID четки без инструменти. Факторът на удобство е доста впечатляващ. Според Automation World от миналата година, компаниите са видели разходите си за монтаж на сензори да спадат с около 34% само в заводите за опаковане. За тези, които се интересуват от безопасността на работното място, тези системи често включват специално проектирани странични канали, където могат да бъдат поставени бутони за аварийно спиране и лазерни сканиращи устройства. Това помага за изпълнението на тези важни изисквания на ISO 13849 за безопасността на машините, нещо, което мениджърите на предприятията вземат много сериозно при оценката на риска.

Защита на машините, работните места и спазване на изискванията за безопасност с алуминиеви рамки

Алуминиевите профили са станали незаменими за създаването на безопасни и гъвкави индустриални среди. Комбинацията от здравина, устойчивост на корозия и модулност позволява на производителите да спазват строгите изисквания за безопасност, като в същото време запазват оперативната гъвкавост. По-долу разглеждаме две ключови области на приложение, при които алуминиевата рамка подобрява безопасността и ефективността на работното място.

Алуминиеви профили при изработването на машинни ограждения за спазване на изискванията за безопасност

Алуминиевите профили с Т-жлеб значително улесняват изграждането на машинни огради, които отговарят на стандарти OSHA и защитават работниците от опасни движещи се части и летящи отломки. Едно голямо предимство са гладките ръбове на тези материали, което означава липса на остри ъгли, които биха могли да нарани някого. Освен това модулната природа на системите с Т-жлеб позволява на фабриките бързо да променят конфигурациите на оградите при модернизация на оборудването. Заводите, които изискват стриктно спазване на безопасносни стандарти, намират алуминиевите рамки за особено полезни, тъй като те се комбинират отлично с прозрачни поликарбонатни панели и сигурни заключващи врати. Най-забележимо обаче е колко опростена става поддръжката благодарение на предварително пробитите отвори и стандартните съединители в цялата система. Техниците могат лесно да демонтират секции за инспекция или ремонт, без да се нуждаят от специални инструменти, което значително намалява времето на престой в сравнение с по-старите методи.

Ергономични работни места с персонализируеми алуминиеви конструкции

Леката, но здрава природа на алуминия прави възможно създаването на работни станции, които се настройват на различни височини според нуждите на операторите по време на работните им смени. Тези модулни рамки могат да съдържат всевъзможни неща като инструменти, специални матове, които помагат за предотвратяване на болки в краката след дълго стоене, и стрели, които поддържат кабелите организирани, вместо да са навсякъде преплетени. Според проучване от миналата година, работниците в автомобилни фабрики отбелязали около 18% повишаване на продуктивността при използване на тези регулируеми системи. Друго предимство? Алуминият провежда електричество достатъчно добре, за да заземява чувствителни електронни компоненти по време на производствени процеси без никакви проблеми. Освен това, тъй като повечето съвременни системи не изискват болтове за сглобяване, компаниите могат просто да сменят конфигурациите на работните станции според нуждите при промяна на производствените линии, което означава, че добрата ергономия не остава назад, докато операциите растат или се преустройват.

Интеграция на линейни системи за движение и управление чрез използване на алуминиеви профили

Подпорни конструкции за системи за линейно движение и компоненти за автоматизация

Алуминиевите профили служат като прецизно проектирани основи за всички видове компоненти за линейно движение, като топлинни винтове и сервомотори. Строгият контрол върху размерите на тези профили, обикновено около плюс или минус 0,1 мм, осигурява правилното подравняване на линейните водачи и лагерите. Този вид прецизност е от решаващо значение при бързо протичащи операции, като опаковъчни машини и CNC оборудване, където дори малки несъответствия могат с времето да причинят големи проблеми. Все повече фабрики в последно време използват T-образни екструзии за изграждане на рамки. Тези модулни системи позволяват монтирането на стъпкови мотори, различни сензори и дори смазочни системи директно в сърцето на автоматизирани производствени линии, създавайки гъвкави конфигурации, които добре се адаптират към променящите се производствени нужди.

Прецизно подравняване и гасене на вибрации в алуминиеви рамки

Когато става въпрос за намаляване на хармоничния резонанс, анодизирани алуминиеви профили предлагат значително предимство спрямо стоманени рамки, като според изследване на MHI от 2023 г. намаляват вибрациите с около 40 до 60 процента. Това ги прави особено ценни за роботи за деликатно обработване на полупроводникови кръгчета, където дори малки смущения могат да причинят проблеми. Конструкцията на тези екструдирани канали дава възможност на инженерите да вградят гумени амортизатори директно в самите структурни елементи, което помага за поддържане на позиционна точност под 5 микрометра, дори при непрекъсната работа. И не бива да забравяме и топлинната стабилност. С класация плюс или минус 0,03 мм на метър на градус Целзий, този материал устойчиво издържа деформации в зони, където температурата може да се променя до 30 градуса Целзий в рамките на деня.

Кейс Стъди: Високоскоростна опаковъчна линия, използваща алуминиеви насочващи релси

Когато производителят на шоколадови пръчки смени старите стоманени насочващи релси с алуминиеви профили, скоростта на производството се увеличи от 450 до 550 бройки в минута, което представлява общо подобрение от 23%. По-леките алуминиеви компоненти намалиха инерцията на системата с около 18 кг на квадратен метър, което означаваше, че могат да използват по-малки серво мотори, без да губят производителност. Тази промяна им спести около 14% от енергийните разходи. Друго предимство дойде от персонализираните алуминиеви скоби, които позволяват на работниците да регулират лентите за продуктите много по-бързо при смяна между различни артикулни номера (SKU). За всеки, който управлява високопроизводителна сладкарска линия, този тип подобрения прави голяма разлика за запазване на конкурентоспособността, без да се заделят големи средства за поддръжка и електроенергия.

Интегрирани рамки на системи за управление с използване на T-образни алуминиеви профили

Профилите с T-образни пазове улесняват централизираното монтиране на ПЛК, HMI и захранвания в роботизирани работни клетки. Анализ на индустрията показва, че 87% от доставчиците от първо ниво в автомобилната промишленост вече интегрират командни табла директно в алуминиеви рамкови системи, което намалява времето за инсталиране от 8 часа на само 90 минути на станция.

Управление на кабели и монтаж на табла в автоматизирани производствени системи

Използването на екструдирани кабелни канали от алуминий може да съкрати работата по окабеляване с около 35% в сравнение с традиционните системи с кабелни лоткове. Това, което прави тези канали наистина полезни, е вградената DIN-релса, която позволява на електротехниците да монтират автоматични предпазители и терминални блокове точно там, където са им необходими. Освен това, наличието на удобните T-образни системи позволява регулиране на панели с докосваем екран без изобщо да се изискват инструменти. Един производител всъщност отчая рязко намалени времена за преустройство след внедяването на тези решения. Вместо да прекарва почти час за смяна между различни серийни продукти, сега целият процес се извършва за по-малко от седем минути.

ЧЗВ

Какви са предимствата от използването на алуминиеви профили с Т-образни слотове в системите за автоматизация?

Алуминиевите профили с Т-образни слотове предлагат модулност и по-малка маса в сравнение със стоманата, което позволява бърза сглобка, пренареждане и по-кратки времена за настройка. Те премахват нуждата от заваряване, което води до по-ниски трудови разходи и спестяване на време.

Защо да изберете алуминий вместо стомана за изграждане на роботизирани и автоматизирани конструкции?

Алуминият осигурява по-добро съотношение между якост и тегло, превъзходна устойчивост на корозия и позволява по-бързи времена за преустройство. Той е особено предимен в приложения, където модулността, точността и гасенето на вибрациите са от решаващо значение.

Как повлиява използването на алуминиеви профили върху производствените разходи и ефективността?

Използването на алуминиеви профили може значително да намали производствените разходи чрез съкращаване на времето за преустройство, енергопотреблението и поддръжката. Те също така повишават производствената ефективност благодарение на по-бързото монтиране и адаптивност.