Nhà sản xuất ACPT Inc. có trụ sở tại California đã làm việc với nhà cung cấp máy để thiết lập dây chuyền sản xuất bán tự động cải tiến được trang bị máy quấn dây tóc tự động. #workinprogress #Tự động hóa
Trục truyền động bằng sợi carbon tổng hợp của ACPT được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Nguồn ảnh, tất cả hình ảnh: Roth Composite Machinery
Trong nhiều năm, nhà sản xuất vật liệu composite Advanced Composites Products & Technology Inc. (Huntington Beach ACPT, California, Hoa Kỳ) đã cam kết phát triển và hoàn thiện thiết kế của vật liệu composite trục truyền động bằng sợi carbon-sợi carbon hoặc ống kim loại lớn nối với bộ phận phía trước và phía sau Hệ thống truyền động của hầu hết các loại xe. Mặc dù ban đầu được sử dụng trong lĩnh vực ô tô, các thành phần đa chức năng này cũng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng hàng hải, thương mại, năng lượng gió, quốc phòng, hàng không vũ trụ và công nghiệp. Trong những năm qua, ACPT đã nhận thấy nhu cầu về trục truyền động bằng composite sợi carbon tăng lên đều đặn. Khi nhu cầu tiếp tục tăng, ACPT nhận thấy nhu cầu sản xuất số lượng trục truyền động lớn hơn với hiệu suất sản xuất cao hơn—hàng trăm trục giống nhau mỗi tuần—dẫn đến những cải tiến mới trong tự động hóa và cuối cùng là việc thành lập các cơ sở mới.
Theo ACPT, lý do khiến nhu cầu về trục truyền động tăng lên là do trục truyền động bằng sợi carbon có sự kết hợp các chức năng độc đáo so với trục truyền động kim loại, chẳng hạn như công suất mô-men xoắn cao hơn, khả năng RPM cao hơn, độ tin cậy tốt hơn, trọng lượng nhẹ hơn và có xu hướng phân hủy thành sợi carbon tương đối vô hại dưới tác động mạnh và giảm tiếng ồn, độ rung và độ nhám (NVH).
Ngoài ra, so với trục truyền động bằng thép truyền thống, có thông tin cho rằng trục truyền động bằng sợi carbon trong ô tô và xe tải có thể tăng hơn 5% mã lực của bánh sau của ô tô, chủ yếu là do khối lượng quay nhẹ hơn của vật liệu composite. So với thép, trục dẫn động bằng sợi carbon nhẹ có khả năng hấp thụ lực tác động nhiều hơn và có công suất mô-men xoắn cao hơn, có thể truyền công suất động cơ tới các bánh xe nhiều hơn mà không khiến lốp bị trượt hay tách khỏi mặt đường.
Trong nhiều năm, ACPT đã sản xuất trục truyền động bằng composite bằng sợi carbon thông qua cuộn dây tóc tại nhà máy ở California. Để mở rộng đến mức yêu cầu, cần tăng quy mô cơ sở vật chất, cải tiến thiết bị sản xuất, đơn giản hóa việc kiểm soát quy trình và kiểm tra chất lượng bằng cách chuyển trách nhiệm từ kỹ thuật viên con người sang quy trình tự động hóa càng nhiều càng tốt. Để đạt được những mục tiêu này, ACPT quyết định xây dựng cơ sở sản xuất thứ hai và trang bị cho nó mức độ tự động hóa cao hơn.
ACPT làm việc với khách hàng trong các ngành công nghiệp ô tô, quốc phòng, hàng hải và công nghiệp để thiết kế trục truyền động theo nhu cầu của họ.
ACPT đã thành lập cơ sở sản xuất mới này tại Schofield, Wisconsin, Hoa Kỳ nhằm giảm thiểu sự gián đoạn trong quá trình sản xuất trục truyền động trong quá trình 1,5 năm thiết kế, xây dựng, mua và lắp đặt nhà máy và thiết bị sản xuất mới, trong đó 10 tháng dành riêng cho Xây dựng, Cung cấp và lắp đặt hệ thống quấn dây tóc tự động.
Mỗi bước của quy trình sản xuất trục truyền động hỗn hợp được đánh giá tự động: cuộn dây tóc, hàm lượng nhựa và kiểm soát độ ẩm, xử lý trong lò (bao gồm kiểm soát thời gian và nhiệt độ), loại bỏ các bộ phận khỏi trục gá và xử lý giữa mỗi bước của quy trình Trục gá. Tuy nhiên, vì lý do ngân sách và nhu cầu của ACPT về một hệ thống di động, ít cố định hơn để cho phép một số thử nghiệm R&D hạn chế nếu cần thiết, ACPT đã từ chối sử dụng các hệ thống tự động hóa giàn trên cao hoặc đặt trên sàn như một lựa chọn.
Sau khi thương lượng với nhiều nhà cung cấp, giải pháp cuối cùng là hệ thống sản xuất gồm hai phần: cuộn dây tóc tự động loại 1, hai trục với nhiều xe quấn từ hệ thống quấn dây của Roth Composite Machinery (Stephenburg, Đức); Hơn nữa, đây không phải là hệ thống tự động cố định mà là hệ thống xử lý trục xoay bán tự động được thiết kế bởi Globe Machine Manufacturing Co. (Tacoma, Washington, USA).
ACPT tuyên bố rằng một trong những ưu điểm và yêu cầu chính của hệ thống quấn dây tóc Roth là khả năng tự động hóa đã được chứng minh của nó, được thiết kế để cho phép hai trục quay sản xuất các bộ phận cùng một lúc. Điều này đặc biệt quan trọng vì trục truyền động độc quyền của ACPT yêu cầu thay đổi vật liệu nhiều lần. Để cắt, xâu chuỗi và kết nối lại các sợi khác nhau một cách tự động và thủ công mỗi khi vật liệu được thay đổi, chức năng Cắt và Đính kèm Roving (RCA) của Roth cho phép máy quấn tự động thay đổi vật liệu thông qua nhiều xe đẩy sản xuất. Công nghệ kéo sợi và ngâm nhựa Roth cũng có thể đảm bảo tỷ lệ làm ướt sợi và nhựa chính xác mà không bị bão hòa quá mức, cho phép máy đánh ống chạy nhanh hơn máy đánh ống truyền thống mà không lãng phí quá nhiều nhựa. Sau khi quấn xong, máy quấn sẽ tự động ngắt trục gá và các bộ phận ra khỏi máy quấn.
Bản thân hệ thống cuộn dây được tự động hóa nhưng vẫn để lại phần lớn quá trình xử lý và chuyển động của trục gá giữa mỗi bước sản xuất, vốn trước đây được thực hiện thủ công. Điều này bao gồm việc chuẩn bị các trục trần và nối chúng với máy quấn, di chuyển trục gá có các bộ phận được quấn vào lò để xử lý, di chuyển trục gá có các bộ phận đã được xử lý và tháo các bộ phận ra khỏi trục gá. Để tìm giải pháp, Công ty Sản xuất Máy Globe đã phát triển một quy trình bao gồm một loạt xe đẩy được thiết kế để chứa trục gá đặt trên xe đẩy. Hệ thống quay trong xe đẩy được sử dụng để định vị trục gá sao cho có thể di chuyển vào và ra khỏi máy cuộn và máy vắt, đồng thời quay liên tục trong khi các bộ phận được làm ướt bằng nhựa và xử lý trong lò.
Những xe đẩy trục gá này được di chuyển từ trạm này sang trạm khác, được hỗ trợ bởi hai bộ tay băng tải gắn trên mặt đất - một bộ trên máy cuộn và bộ kia trong hệ thống trích xuất tích hợp - với trục gá. trục còn lại cho mỗi quá trình. Mâm cặp tùy chỉnh trên xe đẩy sẽ tự động kẹp và nhả trục chính, phối hợp với mâm cặp tự động trên máy Roth.
Lắp ráp thùng nhựa chính xác hai trục Roth. Hệ thống được thiết kế cho hai trục chính bằng vật liệu composite và được vận chuyển đến toa cuốn vật liệu chuyên dụng.
Ngoài hệ thống chuyển trục gá này, Globe còn cung cấp hai lò bảo dưỡng. Sau khi xử lý và chiết trục gá, các bộ phận được chuyển sang máy cắt có chiều dài chính xác, sau đó là hệ thống điều khiển số để xử lý các đầu ống, sau đó làm sạch và bôi keo bằng phụ kiện ép. Kiểm tra mô-men xoắn, đảm bảo chất lượng và theo dõi sản phẩm được hoàn thành trước khi đóng gói và vận chuyển cho khách hàng sử dụng cuối.
Theo ACPT, một khía cạnh quan trọng của quy trình là khả năng theo dõi và ghi lại dữ liệu như nhiệt độ cơ sở, độ ẩm, độ căng của sợi, tốc độ sợi và nhiệt độ nhựa cho từng nhóm cuộn dây. Thông tin này được lưu trữ cho hệ thống kiểm tra chất lượng sản phẩm hoặc theo dõi sản xuất và cho phép người vận hành điều chỉnh điều kiện sản xuất khi cần thiết.
Toàn bộ quy trình do Globe phát triển được mô tả là “bán tự động” vì người vận hành vẫn phải nhấn nút để bắt đầu trình tự quy trình và di chuyển xe đẩy vào và ra khỏi lò theo cách thủ công. Theo ACPT, Globe hình dung ra mức độ tự động hóa cao hơn cho hệ thống trong tương lai.
Hệ thống Roth bao gồm hai trục quay và ba cuộn dây độc lập. Mỗi xe đẩy quanh co được thiết kế để tự động vận chuyển các vật liệu composite khác nhau. Vật liệu composite được áp dụng cho cả hai trục xoay cùng một lúc.
Sau năm đầu tiên sản xuất tại nhà máy mới, ACPT báo cáo rằng thiết bị đã chứng minh thành công rằng nó có thể đạt được mục tiêu sản xuất đồng thời tiết kiệm nhân công và vật liệu cũng như cung cấp các sản phẩm chất lượng cao một cách nhất quán. Công ty hy vọng sẽ lại được hợp tác với Globe và Roth trong các dự án tự động hóa trong tương lai.
For more information, please contact ACPT President Ryan Clampitt (rclamptt@acpt.com), Roth Composite Machinery National Sales Manager Joseph Jansen (joej@roth-usa.com) or Advanced Composite Equipment Director Jim Martin at Globe Machine Manufacturing Co. (JimM@globemachine.com).
Sau hơn 30 năm phát triển, tích hợp tại chỗ sắp thực hiện lời hứa loại bỏ ốc vít và nồi hấp, đồng thời hiện thực hóa một thân máy tích hợp đa chức năng.
Yêu cầu về khối lượng lớn và trọng lượng nhẹ của vỏ pin xe buýt điện đã thúc đẩy sự phát triển của hệ thống nhựa epoxy chuyên dụng và dây chuyền sản xuất composite tự động của TRB Lightweight Structures.
Người tiên phong về xử lý không hấp trong các ứng dụng hàng không vũ trụ đã trả lời một câu trả lời đầy đủ nhưng đầy nhiệt tình: Có!
Thời gian đăng: 07-08-2021