16 Марта 2022
Автор и должность
Артем Кручинов, главный специалист
Отдел
ООО "Остек-АртТул"
Издание
Вектор высоких технологий №1(56) 2022
Посмотреть в формате pdf

В России современное обрабатывающее предприятие на фоне мирового роста цен на материалы уже не может позволить себе обходить вопрос внедрения культуры производства на всех этапах выпуска продукции. Если театр начинается с вешалки, то бережное отношение к заготовкам — с порядка при их хранении.

В машиностроительной отрасли есть материалы, которые представляют реальную проблему при их складировании. Это, в первую очередь, относится к металлическим листам, пруткам, панелям и пластинам. Из-за их особенностей — небольшая толщина при больших габаритах (например, 1,5 мм при сторонах листа 1250 × 2500 мм по ГОСТ 19903-2015) и требованиях к сохранению качества поверхности — им необходимы специальные индивидуальные решения. Они должны обеспечивать порядок, оптимизацию пространства и быстрый доступ для выдачи в производство без ущерба для безопасности персонала при отсутствии ошибок, вызванных, например, пересортицей или человеческим фактором.

В статье мы рассмотрим современные решения, которые помогут более эффективно по сравнению с традиционными методами организовать систему хранения крупных заготовок, чаще всего используемых в металлообработке (рис 1).

Вертикальная (башенная) автоматизированная система хранения листового и пруткового материала

Листовой металл, мраморные и прочие каменные плиты, деревянные и фанерные панели из-за своих размеров и веса требуют особых способов для их удобного хранения, учёта и выдачи. Например, размеры листов, даже если мы говорим только о стандартизованных, составляют до 6000 мм на 2000 мм с разными толщинами и могут быть из разных марок стали, поэтому вопрос свободных площадей для их хранения немаловажен. Также необходимо наличие погрузочно-разгрузочных систем желательно с максимально высокой безопасностью и эффективностью при работе с такими заготовками. Добавим к этому и необходимость хранения прутковых заготовок разных форм, размеров и разных сплавов.

Поэтому при разработке автоматической системы хранения листового металла, прутков, пластин и профилей должны быть учтены все потребности заказчика, которые можно сформулировать следующим образом:

  • максимальная вместимость хранилища с особым упором на необходимость хранения материалов при минимальной занимаемой площади и с наибольшей плотностью хранения;
  • унификация типа склада для хранения материалов, поступающих после промежуточной обработки, что обеспечит единую систему хранения, которая должна быть одновременно экономичной и гибкой для учета в любой момент времени.

Вертикальная (башенная) автоматизированная система отвечает всем перечисленным выше требованиям (рис 2, 3).

Такая система предназначена для хранения листов, прутков, различных профилей и подобных заготовок с высокой плотностью благодаря минимальному расстоянию между полками (от 190 мм) и размещению «под потолок» (обычно до 10 м). Существуют модели с одной и двумя башнями, которые обслуживаются при помощи подъемного механизма (рис 4). Для металлических листов предусмотрена рама с выталкивателями для удобства снятия с полки.

art4.png

1

Дверь для технического обслуживания

2

Привод подъемного механизма

3

Привод экстрактора

4

Система обеспечения безопасности

5

Полки хранения

6

Направляющие для полки

7

Подъёмник

8

Выталкиватели листового материала

Рис. 4 Основные части конструкции башенной автоматизированной системы хранения

Технические характеристики вертикальных автоматизированных систем можно оценить по стандартным моделям (Таблица 1). При необходимости под потребности заказчика могут быть изготовлены и специальные версии систем хранения.

К другим отличительным особенностям систем можно отнести: небольшую площадь застройки под систему хранения, исключение человеческого фактора при выдаче запрашиваемой заготовки благодаря контролю со стороны системы управления складом (WMS-системы), облегчение труда персонала склада, увеличение эффективности за счёт автоматизации загрузки/выдачи материала, удобный доступ к полке. Работа и техническое обслуживание проходят в полной безопасности благодаря защитным ограждениям, фотоэлектрическим барьерам и встроенной системе безопасности.

Таблица 1 Технические характеристики вертикальных (башенных) автоматизированных систем производства «Ferretto Group» (Италия)

Модель

MMS3000

MBS3000

MMS4000

MBS4000

MMHS3000

MBHS3000

MMHS4000

MBHS4000

MBMB6000

Тип хранимого груза

Пластины, листы, полосы

Прутки и профили

Максимальная высота системы, мм

5075

5475

7880

7880

9880

Количество башен хранения, шт.

1 (для моделей ММ)

2 (для моделей MB)

2

Максимальное количество уровней размещения, шт.

20

32

25

Максимальный размер полки, мм

3048 × 1524

4064 × 1524

3048 × 1524

4064 × 1524

6260 × 720

Максимальная масса груза, кг

3 000

Максимальная высота груза, мм

90

300

Шаг между уровнями размещения, мм

190

210

360

В Таблице 1 представлены модели наиболее популярных автоматизированных башенных систем хранения. Возможно исполнение систем хранения с другими габаритами под конкретные помещения на территории производства, с требуемыми размерами полок и грузоподъемностью до 20 т на каждую с учётом необходимой высоты груза.

Для удобства загрузки/выгрузки заготовок система может быть оснащена поворотной кран-балкой (рис 5).

Стеллажная автоматизированная система хранения листа (AS/RS-система)

Система представляет собой эволюционное развитие башенных систем хранения, когда несколько башен располагаются в ряд, а грузы обрабатываются краном-штабелёром, который перемещается вдоль по рельсовому пути (рис 6). В зависимости от необходимой производительности и типа груза кран-штабелёр оснащен вилочным приспособлением для захвата и подъёма полки/палеты или цепным экстрактором (рис 7).

art7.png

1

Мостовая рама

2

Верхняя балка

3

Экстрактор

4

Привод подъемного механизма

5

Шкаф управления

6

Привод продольного перемещения

7

Нижняя балка

8

Лестница для обслуживания крана-штабелёра

Рис. 7 Основные части конструкции крана-штабелёра

Таблица 2 Технические характеристики стеллажных автоматизированных систем производства «Ferretto Group» (Италия)

Модель

SSF

SSD

Максимальная высота, мм

10 290

10 680

Минимальный шаг между уровнями хранения, мм

280

190

Максимальный размер полки, мм

4064 × 1524

Минимальный размер полки, мм

600 × 300

Максимальная нагрузка на полку, кг

3000...5000

Горизонтальная скорость, м/с

2,5

Горизонтальное ускорение, м/с2

0,5

Вертикальная скорость, м/с

0,5

Вертикальное ускорение, м/с2

0,5

Тип захвата

телескопические вилы

цепной экстрактор

Расстояние между полками

фиксированное или переменное

Как и в случае с башенной системой хранения, системы с краном-штабелером могут быть спроектированы под конкретные задачи заказчика в соответствии с его техническим заданием (рис 8).

Таблица 3 Сравнение стеллажных систем в зависимости от типа захвата

Тип захвата

Скорость обработки потока грузов

Объём хранения

Телескопические вилы

t3-1-.png t3-2.png

Цепной экстрактор

t3-3.png t3-4.png

Палетная автоматизированная система хранения материалов 

Крупные и тяжелые заготовки на металлообрабатывающем производстве не ограничиваются только листовой и прутковой формой. На предприятиях, которые производят детали и узлы для автомобильного или железнодорожного транспорта, для крупной сельскохозяйственной техники, для дальнейшей обработки используются большие отливки или поковки. Для хранение таких заготовок подойдёт палетная автоматизированная система хранения, в которой для обслуживания ячеек применяют тележки — шаттлы, управляемые в автоматическом режиме WMS-системой (рис 9). Шаттлы комплектуются индивидуальными аккумуляторными батареями, а специальные серии дают возможность работать при температуре до −30 °C, тем самым позволяя разместить основное хранилище в неотапливаемом помещении. В зависимости от частоты обращений к материальным ценностям рассчитывается требуемое количество шаттлов для безостановочной работы с учётом времени для подзарядки шаттлов.

art.jpg

1

Датчик обнаружения паллеты/полки

2

Антенна

3

Сенсорная кромка, клавиша экстренной остановки, датчик слежения движения

4

Система управления

5

Полиуретановые колёса

6

Литиевая аккумуляторная батарея (24 В)

7

Рамная конструкция

8

Рёбра жёсткости

9

Направляющие

Рис. 9. Основные элементы палетной автоматизированной системы хранения материалов

Таблица 4 Технические характеристики тележек-шаттлов производства «Ferretto Group» (Италия)

Модель

Flexy 800

Flexy 1000

Flexy 1200

Размеры, мм

970 × 1086

970 × 1286

970 × 1486

Размеры груза, мм

800 × 1200

1000 × 1200

1200 × 1200

Максимальная масса груза, кг

1500

Рабочие температуры окружающей среды

+5 / +40 °C (стандартная версия)

-30 / +5 °C (для низких температур)

Время подъёма, с

3

Скорость без груза, м/с

1,1

Скорость при полной загрузке, м/с

0,65

Время работы батареи, ч

8

Время зарядки батареи, ч

3

Конструкция данной системы позволяет организовать хранение в несколько рядов по принципам: «последний вошёл — первым вышел» и «первым вошёл — первым вышел» (рис 10, 11).

Благодаря WMS-системе таким образом можно хранить не только исходные заготовки, но и частично обработанные, а также готовые детали и узлы без риска возникновения путаницы. Возможно специальное исполнение в зависимости от формы заготовки (рис 8).

О внедрении автоматизированных систем в производственную цепочку

Как мы уже говорили, представленные типы систем могут хранить не только заготовки, но и полуфабрикаты и полностью готовые детали, а при необходимости и крупногабаритную технологическую оснастку. Однако гибкость их использования этим не ограничивается. Системы могут быть внедрены непосредственно в производственные линии, когда после выдачи заготовка попадает сразу на обрабатывающий станок (рис 12). Например, возможна интеграция с листообрабатывающим оборудованием, где в качестве связующего звена между хранилищем и установкой лазерной резки выступает робот-манипулятор, задача которого переложить заготовку на подающий стол станка, а затем другой робот переместит ее на листогибочный пресс (рис 13).

В этом случае автоматизированная система хранения становится не просто местом складирования и учёта заготовок, полуфабрикатов и готовой продукции, но и диспетчерско-логистическим центром, объединяющим обрабатывающие станки, что дает возможность автоматизировать не только складское хозяйство, но и всё производство, повысив его эффективность. Автоматизированные складские системы — это не только порядок при хранении, но и чётко отслеживаемое производство. Они относятся к числу логистических решений, которые наилучшим образом отвечают потребностям компаний, занятых в металлообработке в условиях серийного производства.

ООО «Остек-АртТул» выполняет расчёт и проектирование автоматизированных систем хранения любой сложности. Мы рассмотрели три основные категории автоматических решений для хранения крупногабаритных заготовок и готовой продукции:

  • Вертикальная (башенная) автоматизированная система хранения листового и пруткового материала.
  • Стеллажная автоматизированная система хранения листа (AS/RS-система).
  • Палетная автоматизированная система хранения материалов.

Эти системы отличаются друг от друга по вместимости, типу хранения, количеству мест приёма-выдачи и методам объединения с производством.

Если перед вашим производством стоят вопросы автоматизации хранения и внутрипроизводственной логистики, наша компания предложит решение и поможет в переходе на новый уровень производства.