เครื่องขึ้นรูปม้วนชั้นวางตรง: วิธีการทำงานและคู่มือการซื้อ

อะไรนะ เครื่องขึ้นรูปม้วนแร็คตรง ผลิตผล

เครื่องขึ้นรูปม้วนชั้นวางแนวตั้งเป็นสายการผลิตที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะซึ่งจะแปลงแถบเหล็กขดให้เป็นคอลัมน์แนวตั้งที่มีรูพรุนและขึ้นรูปเย็น ซึ่งใช้ในระบบชั้นวางพาเลท ชั้นวาง และระบบจัดเก็บ คอลัมน์แนวตั้งหรือที่เรียกว่าเสาตั้งตรงหรือคอลัมน์โครงตั้งตรงเป็นกระดูกสันหลังเชิงโครงสร้างของระบบชั้นวางใดๆ และรูปทรง รูปแบบการเจาะ และความสม่ำเสมอของมิติจะกำหนดความสามารถในการรับน้ำหนักและความเข้ากันได้ของชุดประกอบชั้นวางที่เสร็จแล้ว

แตกต่างจากสายการผลิตการขึ้นรูปม้วนทั่วไป เครื่องชั้นวางแบบตั้งตรงได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมมาโดยเฉพาะสำหรับตระกูลโปรไฟล์นี้ ภาพตัดขวางของชั้นวางแนวตั้งโดยทั่วไปจะเป็นช่อง C ส่วนกล่อง หรือคอลัมน์แบบเปิดด้านหลังที่มีชุดการเจาะรูปหยดน้ำ สี่เหลี่ยมจัตุรัส หรือทรงกลม โดยเจาะที่ระยะห่างปกติ โดยทั่วไปคือ 50 มม. หรือ 75 มม. ตามแนวรางและหน้าแปลน การเจาะรูเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นจุดเชื่อมต่อสำหรับขั้วต่อลำแสง ทำให้สามารถปรับความสูงของลำแสงได้โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือ การผลิตส่วนผสมของรูปทรงเรขาคณิตขึ้นรูปเย็นที่แม่นยำและการเจาะรูที่แม่นยำที่ความเร็วการผลิต 15–25 เมตรต่อนาที ต้องใช้เครื่องจักรที่รวมฟังก์ชันการลอกออก การยืดผม การเจาะล่วงหน้า การขึ้นรูปม้วน และการตัดตามความยาวไว้ในสายการผลิตต่อเนื่องเส้นเดียว

ความแม่นยำด้านมิติของเหล็กตั้งตรงที่เสร็จแล้ว—โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสม่ำเสมอของระยะพิตช์ของรูและความเป็นสี่เหลี่ยมของหน้าตัด—จะกำหนดโดยตรงว่าชั้นวางที่ประกอบนั้นผ่านมาตรฐานการทดสอบโหลดหรือไม่ เช่น EN 15512 ในยุโรป, RMI ในอเมริกาเหนือ หรือ AS 4084 ในออสเตรเลีย การซ้อนพิกัดความคลาดเคลื่อนบนเสาตั้งหลายอันมีความสำคัญอย่างยิ่งในการติดตั้งแบบหลายช่อง เครื่องจักรที่ผลิตเสาตรงที่ขีดจำกัดล่างของพิกัดความเผื่อมิติทำให้ตัวเชื่อมต่อลำแสงผูกหรือพอดีอย่างหลวมๆ ทำให้เกิดปัญหาในการประกอบและความเสี่ยงด้านโครงสร้าง

ส่วนประกอบสำคัญของสายการขึ้นรูปม้วนชั้นวางตรง

สายการขึ้นรูปม้วนชั้นวางแนวตั้งที่สมบูรณ์ประกอบด้วยสถานีต่อเนื่องหลายสถานี โดยแต่ละสถานีทำหน้าที่เฉพาะ การทำความเข้าใจว่าแต่ละสถานีทำอะไรและตัวชี้วัดคุณภาพใดบ้างที่ใช้ช่วยให้ผู้ซื้อประเมินข้อมูลจำเพาะของเครื่องจักรอย่างมีความหมาย

Decoiler และที่หนีบผมตรง

เครื่อง decoiler จะยึดขดลวดเหล็ก—โดยทั่วไปจะมีแถบเหล็กชุบสังกะสีหรือเหล็กเคลือบสีไว้ล่วงหน้าหนา 1.5–3.0 มม. กว้าง 80–200 มม. ขึ้นอยู่กับขนาดโปรไฟล์—และป้อนเข้าด้วยแรงตึงที่ควบคุมได้เข้าไปในเส้น เครื่องขยายการขยายตัวแบบไฮดรอลิกรองรับเส้นผ่านศูนย์กลางภายในคอยล์ได้หลากหลาย (โดยทั่วไปคือ 508 มม. หรือ 610 มม.) และน้ำหนักคอยล์สูงถึง 5–10 ตัน เครื่องหนีบผมจะตามมาทันที โดยใช้ชุดม้วนออฟเซ็ตเพื่อถอดชุดคอยล์ (ความโค้งตามธรรมชาติที่เกิดจากขดลวด) ออกจากแถบก่อนที่จะเข้าสู่สถานีเจาะ การยืดผมที่ไม่เพียงพอทำให้เกิดการโค้งงอในแนวตั้งที่เสร็จแล้วตลอดความยาว ซึ่งเป็นข้อบกพร่องที่ทำให้เกิดปัญหาความพอดีในการติดตั้ง และอาจทำให้ผลิตภัณฑ์ขาดคุณสมบัติจากการทดสอบโหลด

กดก่อนเจาะ

เครื่องกดก่อนเจาะเป็นสถานีที่ใช้กลไกมากที่สุดบนแร็คไลน์แนวตั้ง ใช้ชุดดายที่ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวหรือไฮดรอลิกเพื่อเจาะรูปแบบหยดน้ำตาหรือรูตัวเชื่อมต่ออื่น ๆ ลงในแถบแบนก่อนที่จะเริ่มการขึ้นรูปม้วน การชกในแนวราบก่อนที่จะขึ้นรูปโปรไฟล์ จะตรงไปตรงมามากกว่าการเจาะหลังจากการขึ้นรูป และช่วยลดการบิดเบี้ยวรอบๆ รูที่เกิดจากการเจาะหลังขึ้นรูป ความแม่นยำของระยะพิทช์ของรูเป็นข้อกำหนดสำคัญในที่นี้ เครื่องจักรที่ดีที่สุดมีความคลาดเคลื่อนของระยะพิทช์ที่ ±0.1 มม ในขณะที่เครื่องจักรราคาประหยัดอาจยอมให้ ±0.3–0.5 มม. ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้ทั่วทั้งช่องชั้นวางพาเลท ระบบป้อนที่ควบคุมด้วยเซอร์โวให้ความแม่นยำของระยะพิทช์ที่แน่นกว่าฟีดเชิงกลที่ขับเคลื่อนด้วยข้อเหวี่ยง และเป็นมาตรฐานสำหรับเครื่องจักรการผลิตที่มีคุณภาพ

การเข้าถึงวัสดุแม่พิมพ์และการบำรุงรักษาส่งผลต่อต้นทุนการดำเนินงานอย่างมาก การเจาะและดายสำหรับการเจาะรูรูปหยดน้ำในเหล็กชุบสังกะสี 2.0–2.5 มม. โดยทั่วไปจะต้องมีการลับคมใหม่ทุกๆ 500,000–1,000,000 จังหวะ ขึ้นอยู่กับความแข็งของเหล็กและประเภทการเคลือบ เครื่องจักรที่มีการเจาะเหล็กกล้าเครื่องมือ (D2 หรือเทียบเท่า) และระบบเปลี่ยนแม่พิมพ์ที่สามารถเข้าถึงได้ ช่วยลดเวลาหยุดทำงานในระหว่างรอบการบำรุงรักษาเครื่องมือ

โรงรีดขึ้นรูป

โรงรีดขึ้นรูปเป็นแกนหลักของเครื่องจักร ซึ่งเป็นชุดสถานีลูกกลิ้งที่จับคู่กัน โดยแต่ละสถานีจะค่อยๆ ดัดแถบเหล็กให้ใกล้กับหน้าตัดที่เสร็จแล้ว โดยทั่วไปแล้ว โปรไฟล์ชั้นวางแนวตั้งจะต้องมีสถานีลูกกลิ้ง 14–24 แห่ง ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของโปรไฟล์และความหนาของวัสดุ แต่ละสถานีขับเคลื่อนด้วยเพลาทั่วไปหรือเซอร์โวมอเตอร์แต่ละตัว และมีม้วนบนและล่างที่กลึงอย่างแม่นยำจากเหล็กกล้าเครื่องมือชุบแข็ง จำนวนสถานีขึ้นรูปมีความสำคัญ เนื่องจากสถานีไม่เพียงพอทำให้เกิดการโค้งงอมากเกินไปในแต่ละรอบ ทำให้เกิดการสปริงกลับ การแตกร้าวของขอบ และความไม่เสถียรของขนาด ผู้ผลิตเครื่องจักรที่มีชื่อเสียงจะคำนวณจำนวนสถานีที่ต้องการโดยพิจารณาจากกำลังรับผลผลิตของเหล็กและรูปทรงของโปรไฟล์ ผู้ซื้อควรขอการจำลองลำดับการขึ้นรูปหรือรายงานการตรวจสอบโปรไฟล์ที่เสร็จสิ้นแล้วเมื่อประเมินเครื่องจักร

ระบบตัดตามความยาว

เหล็กกระดูกงูของชั้นวางผลิตขึ้นตามความยาวเฉพาะ โดยทั่วไปคือ 1,800 มม. ถึง 6,000 มม. สำหรับชั้นวางพาเลทมาตรฐาน และต้องตัดอย่างแม่นยำโดยไม่ทำให้โปรไฟล์ที่ขึ้นรูปบิดเบี้ยว ระบบฟลายอิ้งเฉือนและระบบหยุดและตัด (หลังการตัด) เป็นสองแนวทางหลัก กรรไกรบินตัดได้ทันทีในขณะที่โปรไฟล์ยังคงเคลื่อนไหว โดยรักษาความเร็วในการผลิตให้สูงขึ้นแต่เพิ่มความซับซ้อนทางกล ระบบหลังการตัดจะหยุดวัสดุชั่วขณะเพื่อทำการตัด ทำให้กลไกง่ายขึ้นแต่ทำให้ความเร็วลดลงเล็กน้อย สำหรับการผลิตแบบตั้งตรงในชั้นวาง กรรไกรตัดกิ่งที่ขับเคลื่อนด้วยไฮดรอลิกหรือเซอร์โวซึ่งมีความทนทานต่อความยาว ±1 มม. เป็นมาตรฐานสำหรับเครื่องจักรระดับการผลิต บางครั้งมีการใช้ชุดตัดเลื่อยวงเดือนกับวัสดุที่มีความหนากว่า ซึ่งการตัดเฉือนด้วยแรงเฉือนทำให้โปรไฟล์ส่วนปลายบิดเบี้ยว

ระบบควบคุม PLC

สายการผลิตการขึ้นรูปม้วนชั้นวางแนวตั้งที่ทันสมัยได้รับการควบคุมโดยตัวควบคุมลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้ (PLC) พร้อมหน้าจอสัมผัสอินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร (HMI) ระบบควบคุมจะจัดการความเร็วในการผลิต จังหวะเซอร์โวระยะพิทช์ของรู การนับตามความยาวตัด และบันทึกชุดการผลิต คุณภาพของระบบควบคุมมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพการผลิตในแต่ละวัน —อินเทอร์เฟซที่ใช้งานง่ายช่วยลดเวลาการตั้งค่าเมื่อสลับระหว่างโปรไฟล์แนวตั้งหรือความยาว และการวินิจฉัยข้อผิดพลาดที่ครอบคลุมช่วยลดเวลาในการแก้ไขปัญหาระหว่างการหยุดโดยไม่ได้วางแผน PLC ของ Siemens, Mitsubishi และ Allen-Bradley เป็นแพลตฟอร์มที่พบบ่อยที่สุดในเครื่องจักรคุณภาพจากผู้ผลิตที่มีชื่อเสียง ตัวควบคุมที่เป็นกรรมสิทธิ์ของเครื่องจักรราคาประหยัดอาจให้บริการได้ยาก หากซัพพลายเออร์เครื่องจักรให้การสนับสนุนหลังการขายอย่างจำกัด

ตัวเลือกโปรไฟล์และข้อมูลจำเพาะของวัสดุ

โดยทั่วไปแล้วเครื่องขึ้นรูปม้วนชั้นวางแนวตั้งจะถูกสร้างขึ้นสำหรับตระกูลโปรไฟล์ที่เฉพาะเจาะจง แม้ว่าผู้ผลิตหลายรายจะเสนอความสามารถในการเปลี่ยนเครื่องมือเพื่อสร้างโปรไฟล์หลายขนาดในบรรทัดเดียว

ประเภทโปรไฟล์ตรงทั่วไป

ส่วน C แบบเปิดด้านหลังที่มีริมฝีปากพับเข้าด้านในเป็นโปรไฟล์แบบตั้งตรงของชั้นวางที่มีการผลิตกันอย่างแพร่หลายทั่วโลก โดยให้อัตราส่วนความแข็งแรงต่อวัสดุสูง สามารถใช้งานร่วมกับตัวเชื่อมต่อลำแสงมาตรฐาน และการขึ้นรูปแบบม้วนที่ไม่ซับซ้อน เสาแบบส่วนกล่อง (ปิด) มีความแข็งในการบิดที่ดีกว่า และได้รับการระบุไว้สำหรับชั้นวางแบบไดรฟ์อินที่ใช้งานหนักและระบบจัดเก็บข้อมูลอัตโนมัติแบบช่องสูง โปรไฟล์คอลัมน์โครงสร้างที่มีหน้าตัดแบบโค้งหลายส่วนที่ซับซ้อน ซึ่งพบได้ทั่วไปในชั้นวางแบบไดรฟ์ทรูและแบบดันกลับ ต้องใช้สถานีขึ้นรูปและเครื่องมือที่ซับซ้อนมากกว่าโปรไฟล์ส่วน C มาตรฐาน ไลน์เครื่องจักรที่ระบุสำหรับโปรไฟล์ประเภทหนึ่งนั้นไม่สามารถนำไปปรับใช้กับโปรไฟล์ประเภทอื่นได้ทันทีเสมอไปโดยไม่ต้องลงทุนด้านเครื่องมือจำนวนมาก

ความหนาและเกรดของวัสดุ

วัสดุชั้นวางแบบมาตรฐานมีความหนาตั้งแต่ 1.5 มม. ถึง 3.0 มม. โดยหนา 1.8–2.5 มม. ครอบคลุมปริมาณการผลิตส่วนใหญ่ เกรดเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงกว่า — S350GD, S450GD หรือเทียบเท่า ช่วยให้เกจวัสดุที่บางกว่าสามารถรับน้ำหนักได้เท่ากันกับทางเลือกที่มีความแข็งแรงต่ำกว่าที่หนากว่า ซึ่งช่วยลดต้นทุนวัสดุต่อเมตรของการผลิตแบบตั้งตรง ต้องระบุเครื่องขึ้นรูปม้วนสำหรับการผสมวัสดุที่แข็งที่สุดและหนาที่สุดในช่วงการผลิต ม้วนขึ้นรูปสำหรับเหล็กเหนียวหนา 1.5 มม. จะสึกหรอก่อนเวลาอันควรและสูญเสียความแม่นยำของมิติเมื่อใช้วัสดุที่มีความแข็งแรงสูง 2.5 มม. อย่างต่อเนื่อง ผู้ผลิตเครื่องจักรควรให้ข้อมูลความแข็งของวัสดุม้วน (โดยทั่วไปคือ HRC 58–62 สำหรับการขึ้นรูปม้วนในการผลิตแบบชั้นวาง) และตัวเลขอายุม้วนโดยประมาณสำหรับข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุเป้าหมาย

ความเร็วในการผลิต การวางแผนกำลังการผลิต และการกำหนดค่าสายการผลิต

โดยปกติแล้วสายการผลิตม้วนขึ้นรูปชั้นวางตั้งตรงจะผลิตที่ความเร็ว 15–25 เมตรต่อนาทีสำหรับโปรไฟล์ส่วน C มาตรฐานในวัสดุ 1.8–2.5 มม. ที่ความเร็ว 20 ม./นาที โดยมีความยาวแนวตั้งเฉลี่ย 3,000 มม. ไลน์กะเดียวจะสร้างแนวตั้งประมาณ 400 เส้นต่อชั่วโมง หรือประมาณ 3,000–3,200 เสาในกะการทำงาน 8 ชั่วโมง ช่วยให้สามารถเปลี่ยนคอยล์ ตรวจสอบเครื่องมือ และการหยุดเล็กน้อย ผลผลิตต่อปีสำหรับการทำงานกะเดียวในห้าวันมีจำนวนเสาตั้ง 750,000 เสา ซึ่งสอดคล้องกับข้อกำหนดเสาตั้งประมาณ 65,000–80,000 เสาชั้นวางพาเลท ขึ้นอยู่กับความสูงและการกำหนดค่าของช่อง

ผู้ซื้อควรคำนวณผลผลิตที่ต้องการตามปริมาณการสั่งซื้อในปัจจุบันและที่คาดการณ์ไว้ ก่อนที่จะระบุความเร็วของเครื่องจักร —เครื่องจักรที่ทำงานที่ 60–70% ของกำลังการผลิตที่กำหนดจะมีอายุการใช้งานเครื่องมือที่ดีขึ้น อัตราการคัดแยกที่ต่ำกว่า และช่องว่างในการบำรุงรักษามากกว่าเครื่องที่ทำงานอย่างสม่ำเสมอด้วยความเร็วสูงสุด การระบุเครื่องจักรที่มีความจุเกิน 30–40% เมื่อเทียบกับความต้องการในปัจจุบันถือเป็นแนวทางปฏิบัติมาตรฐานในหมู่ผู้ผลิตชั้นวางที่มีประสบการณ์

การกำหนดค่าสายการผลิตยังส่งผลต่อข้อกำหนดโครงร่างของโรงงานด้วย แร็คไลน์แนวตั้งที่สมบูรณ์ซึ่งรวมถึงเครื่องถอดรหัส เครื่องยืดผม เครื่องเจาะ เครื่องรีดขึ้นรูป และระบบตัดตามความยาว โดยทั่วไปจะใช้ความยาวพื้น 20–35 เมตร โดยต้องมีความกว้าง 4–6 เมตรสำหรับรอยเท้าไลน์ บวกด้วยระยะห่างสำหรับการจัดการคอยล์และการซ้อนชิ้นส่วนที่เสร็จแล้ว สายการผลิตที่มีระบบซ้อนและรวมกลุ่มอัตโนมัติช่วยขยายพื้นที่แต่ช่วยลดการใช้แรงงานคนในการขนย้ายที่ทางออก ซึ่งเป็นการพิจารณาต้นทุนการดำเนินงานที่สำคัญสำหรับการผลิตในปริมาณมาก

สิ่งที่ต้องประเมินเมื่อจัดหาเครื่องขึ้นรูปม้วนชั้นวางตรง

การตัดสินใจจัดซื้อเครื่องจักรในการขึ้นรูปม้วนมีผลกระทบที่สำคัญ สายการผลิตแสดงถึงความมุ่งมั่นด้านทุนหลายปี และความแตกต่างระหว่างส่วนประกอบของเครื่องจักรที่มีการระบุอย่างดีและที่ระบุไม่ดีในชั่วโมงการทำงานหลายพันชั่วโมง เกณฑ์การประเมินต่อไปนี้เป็นผลที่ตามมามากที่สุด

• การตรวจสอบตัวอย่างโปรไฟล์ก่อนสั่งซื้อ: ร้องขอตัวอย่างการผลิตที่ทำงานบนเครื่องจักร หรือบนเครื่องจักรที่ได้รับมอบหมายแบบเดียวกันที่ลูกค้าอ้างอิง และวัดเทียบกับแบบร่างเป้าหมาย ตรวจสอบระยะพิทช์ของหลุมในหลุมติดต่อกันอย่างน้อย 10 หลุม ขนาดหน้าตัดหลายจุดตลอดความยาว และความตรงโดยรวม เอกสารข้อมูลการกล่าวอ้างเกี่ยวกับเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนไม่สามารถทดแทนตัวอย่างที่วัดได้
• การขึ้นรูปวัสดุม้วนและการรับรองความแข็ง: สอบถามเกรดเหล็กและข้อกำหนดความแข็งของม้วนขึ้นรูปและขอใบรับรองการรักษาความร้อน ม้วนที่ทำจากเหล็กกล้าเครื่องมือคุณภาพต่ำหรือม้วนที่มีการชุบแข็งไม่เพียงพอจะสึกหรอเร็วขึ้นและจำเป็นต้องเปลี่ยนบ่อยขึ้น ส่งผลให้ทั้งเวลาหยุดทำงานและต้นทุนสิ้นเปลืองตลอดอายุการใช้งานของเครื่องจักร
• เวลาเปลี่ยนแม่พิมพ์เจาะและค่าเครื่องมือ: สำหรับผู้ผลิตที่ผลิตรูหลายรูปแบบหรือขนาดตั้งตรง เวลาในการเปลี่ยนแม่พิมพ์จะส่งผลโดยตรงต่อความยืดหยุ่นในการผลิต ขอสาธิตขั้นตอนการเปลี่ยนแม่พิมพ์และตรวจสอบความพร้อมใช้งานและราคาของชุดพั้นช์และดายทดแทนจากผู้ผลิต การใช้เครื่องมือที่เป็นกรรมสิทธิ์ร่วมกับซัพพลายเออร์จากแหล่งเดียวทำให้เกิดความเสี่ยงต่อต้นทุนในระยะยาว
• การจัดหา PLC และส่วนประกอบไฟฟ้า: ตรวจสอบว่าส่วนประกอบทางไฟฟ้าที่สำคัญ เช่น PLC, เซอร์โวไดรฟ์, HMI มาจากแบรนด์ที่ได้รับการยอมรับในระดับสากลพร้อมเครือข่ายบริการในท้องถิ่น เครื่องจักรที่มีโครงสร้างทางกลที่มีคุณภาพ แต่มีส่วนประกอบทางไฟฟ้าที่เป็นกรรมสิทธิ์หรือคลุมเครือ ทำให้เกิดการซ่อมบำรุงโดยผู้สร้างเครื่องจักร ซึ่งอาจมีค่าใช้จ่ายสูงและช้าเมื่อเกิดปัญหาจากระยะไกล
• โครงสร้างการสนับสนุนหลังการขาย: ระบุอย่างชัดเจนก่อนซื้อว่ารวมการสนับสนุนหลังการขายใดบ้าง: การควบคุมการติดตั้งและทดสอบการใช้งาน ระยะเวลาการฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงาน ระยะเวลาการรับประกันและขอบเขตความคุ้มครอง ความพร้อมใช้งานของอะไหล่ และความสามารถในการวินิจฉัยระยะไกล สำหรับผู้ซื้อในตลาดที่ห่างไกลจากฐานของผู้สร้างเครื่องจักร ความเพียงพอของการสนับสนุนระยะไกล เช่น การแก้ไขปัญหาโดยใช้วิดีโอช่วย การเข้าถึง PLC ระยะไกล มีความสำคัญอย่างยิ่งในการลดเวลาหยุดทำงานในระหว่างอายุการใช้งานของเครื่อง
• อ้างอิงการเยี่ยมชมของลูกค้า: ขอรายละเอียดการติดต่อสำหรับลูกค้าปฏิบัติการอย่างน้อยสองรายที่ใช้การกำหนดค่าเครื่องเดียวกันหรือเทียบเท่า ผู้ผลิตเครื่องจักรไม่เต็มใจที่จะให้การอ้างอิงการรับประกันด้วยความระมัดระวัง ผู้ที่อำนวยความสะดวกในการเยี่ยมชมไซต์สายการผลิตแสดงให้เห็นถึงความมั่นใจในประสิทธิภาพภาคสนามของผลิตภัณฑ์ของตน