Comment les convoyeurs et les systèmes de convoyage alimentent-ils la fabrication électrique moderne ?

Par Huang Xiaolei | Benlong Automation

Chez Benlong Automation, notre processus de conception pour chaque ligne clé en main commence par la planification de la méthode de convoyage, puis se poursuit par les stations. Il n’y a pas de choix concernant les convoyeurs dans le plan. La mauvaise famille de convoyeurs peut vous coûter de l’argent et de l’efficacité comparé au convoyeur parfaitement adapté au produit fabriqué. De plus, dans cet article, nous présentons les quatre types de convoyeurs que nous utilisons dans la fabrication de dispositifs électriques basse tension et les décrivons en détail ainsi que le rôle qu’ils jouent dans le coût global de fabrication.

Pourquoi la couche de convoyage détermine votre débit réel

Les gens considèrent le convoyeur simplement comme un moyen de transport, quelque chose qui peut déplacer des articles du point A au point B. Cependant, dans la production automatisée de dispositifs électriques, il joue un rôle beaucoup plus large, car une bonne conception d’un convoyeur peut définir la vitesse de la ligne, fournir un tampon entre les processus afin qu’une opération lente ne bloque pas une opération rapide, séparer les cas de contamination de la ligne, etc. En bref, un convoyeur bien conçu ne laisse aucune chance aux défaillances de la ligne d’apparaître ; sinon, vous pourriez observer de nombreuses dysfonctionnements, comme des robots à l’arrêt en attente de leurs pièces. Et pour que le flux de production soit organisé efficacement, vous devez mettre en œuvre ce que l’on appelle un flux avec système d’interverrouillage.

L’idée la plus importante est le flux avec interverrouillage. Sur une ligne correctement construite, les unités se déplacent automatiquement entre les stations, et chaque station est interverrouillée de sorte qu’une défaillance ou un résultat hors tolérance dévie l’unité affectée sans arrêter le reste de la ligne. C’est exactement ainsi que notre Ligne d'assemblage et de test automatique MCCB continue de fonctionner même lorsqu’un seul boîtier moulé échoue à un contrôle en milieu de ligne. Le système de convoyage est ce qui rend ce comportement ininterrompu possible, car il fournit les tampons et les chemins de déviation qui permettent aux bonnes unités de continuer à circuler tandis que les mauvaises s’écartent.

Les quatre types de systèmes de convoyage utilisés dans les installations électriques.

Il n’existe pas de meilleur type de convoyeur. Chaque type résout une tâche spécifique, tandis que les systèmes les plus performants emploient plusieurs types de convoyeurs. Ci-dessous, les descriptions des quatre types de convoyeurs que nous utilisons le plus fréquemment, leurs applications et leurs limites.

Système de convoyeur à bande : produit à bas prix et fonctionnement fluide.

Un convoyeur à bande utilise une bande continue en PU ou PVC placée sur une plateforme plate pour transférer différents articles. Ce type de convoyeur est le plus simple et le moins cher, parfaitement adapté au transport d’articles en vrac ou légers. Les bandes sont utilisées sur les lignes électriques pour alimenter les petites pièces dans les cellules d’assemblage, transférer les produits en vrac entre le nourrisseur à cuvette et le point de prélèvement, faire passer les articles devant la fenêtre d’inspection, et déplacer délicatement les produits finis vers la zone d’emballage. Grâce à la surface lisse de la bande, celle-ci permet le transport de pièces telles que le convoyeur arrête les petits composants instables sans les heurter. Les limites des convoyeurs à bande sont qu’ils ne peuvent pas être utilisés efficacement pour accumuler le produit, déplacer des palettes d’outillage lourdes, ni pour mettre en œuvre un contrôle précis d’arrêt et de positionnement.

Ligne de convoyeur à rouleaux : articles lourds et accumulation sans pression.

Un système de convoyeur à rouleaux avec de nombreux rouleaux peut être motorisé ou simplement fonctionner par gravité. Ce type de convoyeur est utilisé pour le transfert de charges avec une base plate et rigide telles que les emballages, plateaux, planches d’outillage, et même des éléments lourds. Le système de convoyeur à rouleaux se distingue par sa capacité à accumuler les produits. Dans une section d’accumulation à rouleaux sans pression, le produit peut s’accumuler sans aucune collision entre les pièces. Cette conception permet de préserver les assemblages délicats et agit comme une politique de mouvement du produit dans les opérations des stations en aval même lorsqu’elles subissent un arrêt court sur la ligne en amont. Zone MDR.

Ligne de convoyeur à châssis squelette : l’épine dorsale de l’assemblage précis

Le ligne de convoyeur à châssis squelette, connue dans les usines chinoises sous le nom de ligne de quille, est une chaîne modulaire à plateau plat ou à lattes fonctionnant sur un cadre rigide en extrusion d’aluminium. La fonction de l’appareil est de tirer les palettes d’outillage, ou les montages, qui maintiennent les composants précisément en place pendant le processus de fabrication. Avec un cadre rigide combiné à une chaîne fiable, les palettes peuvent être levées, fixées en position, et placées à une station avec la possibilité pour un robot ou une presse de travailler avec une précision au millième de pouce. Le type de matériau utilisé sur l’appareil est résistant à l’huile, aux adhésifs, et à la chaleur impliqués dans les opérations de rivetage, collage, et soudage. Alors que la bande est utilisée pour le transfert, et un rouleau pour l’accumulation, la chaîne à châssis squelette est destinée au positionnement précis.

Convoyeur à chaîne à double vitesse : le cheval de bataille de l’assemblage hybride

Le convoyeur à chaîne à double vitesse, appelée chaîne multiplicatrice de vitesse en chinois, est sans doute la famille la plus importante pour l'assemblage de qualité électronique. Les palettes se déplacent sur des rouleaux entraînés par une chaîne unique, et en raison de la configuration, les palettes vont environ deux à deux fois et demie plus vite que la vitesse prévue de la chaîne. La beauté de la construction réside dans l'aspect d'accumulation : la chaîne continue son mouvement sans aucun effet sur le produit lorsqu'un arrêt pneumatique ou servo maintient la palette. Ainsi, tout le processus continue librement, sans influencer négativement le produit. Ce comportement constant d'aller-retour est très utile dans les endroits combinant des stations manuelles et automatiques, rendant les temps de cycle continuellement variables ou dans les situations où les processus nécessitent un vieillissement du produit et des boucles de rodage, pendant lesquelles une grande quantité de produits reste en lot.

Adaptation des convoyeurs et systèmes de convoyage à votre produit

La bonne configuration n'est jamais un seul type de convoyeur de bout en bout. C'est un mélange délibéré choisi en fonction de la taille, du poids, du rythme et de la propreté du produit. Voici comment le mélange change à travers les trois familles de produits que Benlong équipe le plus souvent.

Disjoncteurs : lignes MCB, MCCB et RCCB

Les disjoncteurs miniatures sont petits, légers et produits à cadence très élevée, souvent à un rythme d'environ quatre-vingt-dix secondes par unité avec de nombreuses stations courtes et un mélange de travail manuel et automatique. Ce profil pointe directement vers une colonne vertébrale à chaîne double vitesse transportant des palettes d'outillage à travers l'assemblage, avec des alimentateurs à bande apportant de petites pièces et une accumulation par rouleaux créant des tampons avant les tests et l'emballage. La section d'inspection et de test mérite une attention particulière, car les tests parallèles sur plusieurs stations sont là où un convoyeur rentabilise son coût. Notre convoyeur d'inspection MCB fait exactement cela, et la même philosophie de convoyage traverse notre ligne de production automatisée intelligente MCB et la Ligne de test automatique MCB.

Le disjoncteur moulé modifie l'approche des calculs. Le boîtier MCCB est plus grand et plus lourd, son appareil peut dépasser 200 kilogrammes, et il implique des charges mécaniques plus élevées sur les stations. La chaîne à cadre squelette sera utilisée ici, où des transferts à rouleaux seront insérés entre les segments et tout appareil défectueux sera dévié de la ligne d'assemblage. L'une des erreurs de planification les plus populaires et les plus coûteuses est de rendre les palettes pour disjoncteurs lourds à la fois solides et faibles, car le choix du cadre pour les palettes légères MCB les rendra peu fiables pour les appareils MCCB.

Piles de recharge EV : boîtiers grands, hauts et lourds

La manutention des bornes de recharge est une toute autre affaire. Une unité peut peser jusqu'à 200 kg, atteindre 2 m de hauteur et couvrir une surface d'environ 1 m². Cela signifie que vous ne pouvez pas simplement la poser sur un convoyeur. Pour cette raison, la ligne de bornes de recharge DC doit s'appuyer sur une structure très robuste, et utiliser des systèmes de convoyage lourds, des palans à haute capacité, des rouleaux pour transporter les armoires entre les zones d'assemblage et de test, ainsi que des équipements AGV qui aident à compléter la boucle logistique entre les zones. Parce que la borne passe par les processus d'assemblage de l'armoire, de montage des modules d'alimentation, des contacteurs et relais, de pose des faisceaux de câbles, et enfin par les tests de fin de ligne, le système de convoyage doit gérer la charge avec un centre de gravité élevé de manière sûre et stable et acheminer les produits de poste en poste. Notre ligne de production automatisée de bornes de recharge DC combine ces éléments de convoyage avec une manutention robotisée afin que les armoires lourdes circulent dans l'usine sans levage manuel.

Compteurs d'énergie : petits, basés sur PCBA, et sensibles à la propreté

Les compteurs d'énergie intelligents sont complètement différents des stations de recharge que l'on trouve dans les véhicules électriques. Ces appareils sont de petite taille et sont construits avec des composants complexes impliquant une quantité considérable d'électricité statique et une grande propreté tout au long du processus de fabrication du produit, incluant les tests hi-pot, la calibration, le scellement et le vieillissement. La meilleure solution ici est d'utiliser une combinaison de sections de courroie antistatique pour une manipulation délicate des cartes exposées lors de l'assemblage, et une chaîne à double vitesse qui aidera lors du processus d'assemblage et de vieillissement, qui consiste en un long burn-in et des tests de fiabilité, et permettra d'accumuler un grand nombre d'appareils sur des palettes. Notre ligne de production automatique de compteurs d'énergie triphasés intègre précisément ce type de convoyage mixte à travers le nettoyage des PCBA, les tests haute tension, la calibration semi-automatique, et un banc de vieillissement intégré.

Comment Benlong intègre plusieurs systèmes de convoyage en une seule ligne

Dans une ligne de production réelle, un système hybride est employé ; ainsi, l'ingénierie repose sur le transfert fluide des marchandises d'un type de convoyeur à un autre. Plus précisément, le fonctionnement d'un convoyeur à rouleaux typique commence par un alimentateur à bande, inclut un système de chaîne à vitesse, puis progresse à travers des tampons de convoyeur à rouleaux vers les sections de test, et enfin déplace les unités plus grandes vers un convoyeur à ossature pour effectuer des tests de pression et de capacité. L'opération se termine par la livraison des palettes vides et des cartons d'emballage à l'entrepôt par un système de véhicule à guidage automatique (AGV). La transition de la bande à la chaîne, puis au convoyeur à rouleaux, et enfin au système AGV crée des points de défaillance potentiels.

Trois éléments lient toute la couche de convoyage ensemble. Premièrement, une boucle de retour de palettes maintient les dispositifs en circulation afin que la ligne ne manque jamais de supports. Deuxièmement, un système de transport automatisé ne vaut que par sa couche de contrôle, ainsi les capteurs, un PLC et des butées servo-commandées coordonnent chaque arrêt, levage et déviation en temps réel. Troisièmement, la traçabilité par code-barres couvre toute la longueur de la ligne, reliant chaque unité à ses données de processus et de test dans le MES dès son chargement. Ensemble, ces éléments transforment un ensemble de convoyeurs séparés en un flux unique et auto-géré. Cette même logique d’intégration pilote la manipulation robotique dans notre intégration de systèmes robotiques travail, où le convoyeur et le robot doivent partager un seul sens du timing.

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Il n’est pas essentiel d’avoir un diplôme en génie mécanique pour choisir le système de convoyage correct pour votre ligne d’assemblage. Ce que vous devez faire à la place, c’est répondre à quelques questions qui aideront votre fournisseur à concevoir l’ensemble du système. Donc, avant de faire une demande de prix, assurez-vous d’être capable de fournir certaines informations sur :

Caractéristiques du produit. Les exigences pour les cadres et plateformes sont différentes pour un produit pesant un kilogramme et un produit pesant deux cents kilogrammes.

Temps de cycle et temps takt. Le volume de production en un poste définit la vitesse de la chaîne de convoyage et le nombre de tests de travail en parallèle.

Ratio manuel vs automatisé. Un convoyeur opéré par des personnes et des robots nécessitera normalement une chaîne fonctionnant deux fois plus vite.

Exigences d’accumulation. Un convoyeur doit permettre l’accumulation des produits.

Empreinte du système. Les virages, descentes, élévateurs du convoyeur et l’application de convoyeurs latéraux définissent le choix du type de système de convoyage applicable à certaines sections du système.

Environnement. Faites attention à l’environnement dans lequel votre produit fonctionnera. Certains composants sont sensibles à l’électricité statique.

Traçabilité. Pensez à la technologie de codage-barres bien à l’avance.

Potentiel de flexibilité. Il est préférable de choisir un système de convoyage pouvant changer le mode de fonctionnement.

L’importance de choisir la bonne solution de convoyage

La plupart des problèmes de convoyage proviennent de la planification plutôt que de problèmes matériels. Plusieurs erreurs dans le convoyage sont facilement évitables.

L'erreur la plus courante est de sélectionner le même système de convoyage dans tout le système pour faciliter les opérations. Bien que cela puisse sembler judicieux, utiliser le mauvais convoyeur pour une application cause des problèmes à long terme. Un cas de cela est lorsqu'une bande transporteuse est utilisée pour placer une palette ou un cadre de quille est utilisé pour transporter des outils. Deuxièmement, il y a l'omission de prendre en compte l'accumulation ; cela signifie que si l'une des stations s'arrête, toutes les stations en amont et en aval s'arrêteront également. La troisième erreur est de sous-dimensionner le type de palette et le cadre pour les articles lourds. Cela entraînera sans aucun doute des problèmes de précision de localisation. La quatrième erreur est d'oublier la boucle de retour. Lorsque cela se produit, les travailleurs sont obligés de ramener les éléments manuellement. La cinquième et assez courante erreur est de considérer le système de convoyage comme quelque chose de secondaire par rapport à tout autre équipement. Le choix du convoyage doit être fait avant tout le reste car tout dépend du choix correct du convoyage.

Pourquoi le bon choix du convoyage est-il si important pour les fabricants à haut volume ?

Les grossistes opérant sur des marchés en rapide développement tels que l'Inde, la Turquie et le Brésil vivent une période exceptionnelle. C’est parce que toutes les commandes qu’ils reçoivent sont importantes et répétitives ; ainsi, la productivité de l’entreprise dépend du type de convoyeur. Ne pas utiliser le bon convoyeur entraînera des arrêts fréquents conduisant à des pertes qui ne seront pas visibles dans les chiffres. De plus, il est crucial d’avoir une certaine flexibilité et d’utiliser un système de convoyage spécialisé pour qu’une seule ligne puisse desservir plusieurs lignes de produits.

Choisir le bon partenaire de convoyage

Les bandes transporteuses, rouleaux, cadres squelettes et chaînes à double vitesse ne sont pas des alternatives mais des composants complémentaires dans un système de production parfaitement conçu. Chaque élément de ce processus de production doit être à la bonne place pour optimiser la productivité. En pratique, un intégrateur expérimenté doit fournir un point optimal de transfert des composants et utiliser les bons mécanismes de surveillance afin d’atteindre la coordination et le contrôle nécessaires du processus. Pour toute installation de fabrication produisant des disjoncteurs, des stations de recharge pour véhicules électriques ou des compteurs d’énergie contrôlables, trouver ce mélange parfait est l’une des tâches les plus importantes car il définit la limite du niveau de débit pour l’ensemble du fonctionnement du mécanisme.

Benlong Automation a créé des systèmes de convoyage mixtes pour les fabricants de produits électriques basse tension depuis 2008, en commençant par les épines pour l’assemblage simplifié des disjoncteurs modulaires (MCB) et en terminant par des lignes automatisées complètes pour la production de stations de recharge et de compteurs d’énergie contrôlables. Si vous travaillez sur une nouvelle ligne de production ou optimisez celle existante, nos spécialistes sont prêts à examiner toutes les solutions de convoyage possibles adaptées à vos exigences de produit et de capacité.