Novinky a události

Podrobné vysvětlení: Výhody a vlastnosti systémů pro laserové řezání, nakládání a vykládání

S rozvojem odvětví zpracování plechů směrem k inteligenci, automatizaci a flexibilitě se systémy pro laserové řezání, nakládání a vykládání staly důležitou součástí moderních výrobních linek na zpracování kovů.

Automatizované nakládací a vykládací systémy, pomocí zařízení, jako jsou vakuové přísavky, robotická ramena, portálové jeřáby, zvedací plošiny, zařízení pro automatické oddělování plechů, inteligentní řídicí systémy a automatizované skladování, dosahují automatizovaného provozu plechů od skladování surovin, automatického vychystávání, přesného polohování, laserového řezání až po vykládku hotových výrobků.

1. Co je to systém pro laserové řezání, nakládání a vykládání?

Automatický systém nakládání a vykládání pro laserové řezání je pomocné zařízení pro automatizaci plechů, které integruje mechanickou automatizaci, inteligentní řízení, manipulaci s plechy, automatické polohování, vykládání hotových výrobků a řízení výroby.

Tento systém se používá hlavně u řezacích strojů s vláknovým laserem. Pomocí vakuových přísavek, robotických ramen, portálových jeřábů, zvedacích plošin, zařízení pro oddělování zubů vidlicemi a inteligentního řídicího systému dosahuje automatického nakládání plechů surovin, automatického vykládání po řezání a kolaborativního provozu s inteligentními skladovacími systémy.

Ve srovnání s tradičními metodami ručního nakládání a vykládání automatizované systémy nakládání a vykládání snižují ruční manipulaci, zkracují pomocný čas bez řezání, zlepšují využití zařízení a poskytují základ pro flexibilní, nepřetržitou a inteligentní výrobu v plechárnách.

Pro odvětví, jako jsou automobilové díly, podvozky a skříně, elektrická zařízení, stavební stroje, výroba výtahů, výrobky z nerezové oceli a kovový nábytek, nejsou automatizované nakládací a vykládací systémy jen pomocným zařízením pro zvýšení efektivity výroby, ale také důležitou součástí při budování inteligentních linek na výrobu plechů.

2. Složení a struktura automatizovaných systémů pro laserové řezání, nakládání a vykládání

Kompletní automatizovaný systém nakládání a vykládání obvykle se skládá z následujících základních modulů.

Základní komponenty	Hlavní funkce	Technické vlastnosti
Automatický podávací mechanismus	Vezměte plech ze sekce surovin a doručte ho k řezacímu stolu.	Vakuové přísavky, portálové nosníky, servopohony
Automatický vykládací mechanismus	Přeneste nařezané plechy nebo obrobky na určené místo.	Vidlice, tác, robotické rameno atd.
Vakuový adsorpční systém	Přilněte k plechům a stabilně je přepravujte.	Zónová adsorpce, detekce vakua
Zařízení pro oddělování listů	Snižte riziko současného zvednutí více listů.	Magnetické oddělení plechů, oddělení plechů foukáním vzduchu, detekce dvojitého plechu
Automatické polohovací zařízení	Zajistěte správnou polohu plechu na řezacím stole.	Mechanické polohování, detekce senzorů
Zvedací plošina	Uskladněte a zvedněte plechy ke zpracování.	Hydraulické nebo elektrické zvedání
Servopohonný systém	Ovládejte pohyb nakládacích a vykládacích mechanismů.	Servomotory, ozubená tyč a pastorek nebo lineární vedení
Řídicí systém PLC	Koordinujte činnosti zařízení a blokování.	Automatický cyklus, poruchový alarm, monitorování stavu
Bezpečnostní ochranný systém	Zabraňte vstupu osob do nebezpečných prostor pro pohyb.	Bezpečnostní ploty, světelné závory, nouzové zastavení, blokování
Inteligentní úložné rozhraní	Připojte skladovací prostor plechů k výrobní lince.	Automatické příchozí/odchozí zprávy, plánování úkolů

Je důležité si uvědomit, že skutečné konfigurace se liší u systémů od různých výrobců a na různých úrovních automatizace. Například základní nakládací a vykládací systém může být vybaven pouze jedním portálem s přísavkou a zvedací plošinou, zatímco velká flexibilní výrobní linka může integrovat vícevrstvé skladování materiálu, automatické třídění, logistiku AGV/AMR a systém MES.

3. Princip fungování systémů pro nakládání/vykládání laserových řezacích strojů

Typický proces automatického nakládání a vykládání:

Sklad surovin/Inteligentní skladování materiálu: Příprava plechového materiálu a plánování úkolů
Automatické oddělení listů a vakuová adsorpce: Detekce jednotlivých listů a stabilní uchopení
Automatické nakládání a polohování portálu: Odeslání plechového materiálu na řezací stůl
Řezání vláknovým laserem: Kompletní zpracování plechového materiálu dle programu
Automatické vykládání a přesun: Vykládání celých listů, rámů nebo jejich částí
Klasifikace a stohování/Další proces: Přeprava hotového výrobku a záznam výrobních dat

Specifický pracovní postup:

Automatická příprava materiálu: Obsluha v řídicím systému vybere řezací program, specifikace plechového materiálu a produkční množství a systém potvrdí, že jsou suroviny připraveny.
Automatické oddělování archů: Nakládací mechanismus se přesune do oblasti surového materiálu a uchopí jednotlivé archy materiálu pomocí zařízení pro oddělování archů, vakuové přísavky a mechanismu detekce dvou archů.
Automatická doprava: Servopoháněný portál posouvá plech k výměnnému stolu laserového řezacího stroje nebo k určenému nakládacímu místu.
Automatické polohování: Mechanické polohování nebo senzory potvrzují polohu plechu, čímž zabraňují odsazení, kolizím a duplicitnímu načítání.
Řezání laserem: Laserový řezací stroj zpracovává plech podle přednastaveného programu.
Automatické vykládání: V závislosti na konstrukci zařízení se nařezané celé plechy, zarámované obrobky nebo oddělené díly vykládají do určené oblasti.
Kruhová výroba: Systém koordinuje nakládání/vykládání s provozem řezacího stroje, aby se dosáhlo nepřetržitého dávkového zpracování.
Důležitá poznámka: Standardní automatické vykládání není totéž co automatické třídění dílů. Pokud je třeba díly různých tvarů a velikostí stohovat odděleně, je obvykle nutné rozpoznávání obrazu, robotické třídění nebo specializovaný modul pro třídění dílů.

4. Deset hlavních výhod automatizovaného systému pro nakládání a vykládání laserových řezacích strojů

Výhoda 1: Výrazně vyšší efektivita výroby

Automaticky provádí uchopení, dopravu, polohování a vykládání plechů, čímž se snižuje ruční manipulace a čekací doba. V kombinaci s výměnným stolem lze některé nakládací/vykládací akce provádět souběžně s procesem řezání, což snižuje neproduktivní čas.

Výhoda 2: Snížená pracovní náročnost

Snižuje pracovní zátěž spojenou s ruční manipulací s velkými, těžkými a ostrohrannými plechy. Operátoři se mohou více soustředit na monitorování zařízení, kontrolu kvality a řízení výroby.

Výhoda 3: Zvýšené využití zařízení

Automatická příprava materiálu, automatické cyklování a plánování úloh snižují prostoje řezacích strojů způsobené předčasným ručním přívodem materiálu, což je činí obzvláště vhodnými pro velkoobjemovou a vícesměnnou výrobu.

Výhoda 4: Zlepšená stabilita při manipulaci s plechy

Vícebodová vakuová adsorpce, zónové řízení, mechanické polohování a detekce podtlaku pomáhají snižovat prokluzování plechů, škrábance a odchylky polohy během manipulace.

Výhoda 5: Optimalizované využití prostoru dílny

V kombinaci s automatizovaným systémem skladování materiálu umožňuje vícevrstvé centralizované skladování plechů, čímž se snižuje plocha pro rovinné stohování a usnadňuje se organizace správy surovin.

Výhoda 6: Zvýšená provozní bezpečnost

Snižuje četnost přímého kontaktu mezi personálem a těžkými plechy a nebezpečnými pohyblivými mechanismy a zmírňuje rizika pomocí bezpečnostních plotů, blokovacích zařízení a světelných závor.

Výhoda 7: Podporuje zpracování vícespecifikačních listových materiálů

V rámci možností uspořádání přísavky, efektivního zatížení a zdvihu zařízení se dokáže přizpůsobit plechům různých velikostí, tlouštěk a materiálů.

Výhoda 8: Podporuje kontinuální dávkovou výrobu

Ve spojení s materiálovým skladem a systémem pro správu úkolů může provádět dlouhodobou automatizovanou výrobu, pokud jsou splněny podmínky pro dostupnost materiálu, likvidaci odpadu a monitorování bezpečnosti.

Výhoda 9: Snižuje celkové výrobní náklady

Zkrácením doby ruční manipulace, zvýšením využití zařízení a zlepšením logistické efektivity se snižují celkové výrobní náklady na jednotku produktu.

Výhoda 10: Usnadňuje digitální upgrady

Může se propojit se systémy MES, ERP, WMS a plánování výroby pro dosažení správy výrobních úkolů, sledování materiálu a monitorování stavu zařízení.

5. Šest klíčových technických vlastností automatizovaného systému nakládky a vykládky

1) Automatické nakládání vakuovou přísavkou

Technologie vakuové adsorpce je jednou z klíčových technologií běžně používaných v automatizovaných systémech nakládání plošných materiálů.

Mezi klíčové vlastnosti patří:

Využívá vícebodovou přísavnou konstrukci k rozložení nosné síly deskového materiálu.
Vybírá vhodnou adsorpční oblast na základě velikosti materiálu desky.
Potvrzuje stav uchopení detekcí podtlaku.
U tenkých plechů velkého formátu může dobře navržené uspořádání přísavky snížit průhyb.
Kombinace technologií foukání vzduchu, magnetické separace a detekce dvojitého archu může zlepšit spolehlivost manipulace s materiálem.

U různých materiálů, jako je nerezová ocel, hliník a uhlíková ocel, by měl být materiál a množství přísavek vybrán na základě stavu povrchu, tloušťky, hmotnosti a tuhosti desky. Perforované desky, desky znečištěné olejem a desky s nerovným povrchem mohou vyžadovat speciální adsorpční roztoky.

2) Vysoce tuhá portálová příhradová konstrukce

Portálové příhradové nosníky obvykle používají ocelovou rámovou konstrukci, lineární vedení, servopohony a ozubené převody.

Jeho hlavními vlastnostmi jsou řiditelná trajektorie pohybu, velká oblast pokrytí a strukturální stabilita, díky čemuž je vhodný pro laserové řezací stroje 3015, 4020, 6020 a další.

U velkoformátových desek je třeba věnovat zvláštní pozornost tuhosti nosníku, rychlosti pohybu, řízení zrychlení/zpomalení a přesnosti polohování při zatížení.

3) Inteligentní technologie detekce dvojitého archu

Během automatického podávání mohou být dva tenké plechy současně zvednuty v důsledku olejového filmu, statické elektřiny nebo povrchové adheze.

Systém kontroly dvou archů snižuje riziko vkládání více archů najednou díky detekci tloušťky, vyhodnocení senzory a koordinaci mechanismu oddělování archů.

Tato funkce je obzvláště důležitá pro tenké plechy, plechy s vysokou kvalitou povrchu a kontinuální automatizovanou výrobu.

4) Automatické vykládání a řízení klasifikace

Metody automatického vykládání lze rozdělit do následujících kategorií.

Metody vykládky	Klíčové vlastnosti	Použitelné scénáře
Automatické vykládání celých palet	Vyloží nařezaný plech spolu s jeho rámem.	Konvenční zpracování plechů
Vykládka vysokozdvižného vozíku	Plech nebo rám je podepřen vidlicemi.	Velkoformátový plech
Vykládka výměny palet	Výměnný stůl a předávací mechanismus spolupracují na uchopení a třídění jednotlivých nařezaných dílů.	Kontinuální dávkové řezání
Třídění roboty	Díly jsou uchovávány na základě identifikace dílu a informací o poloze.	Výroba více druhů dílů
Vizuální inteligentní třídění	Vyloží nařezaný plech spolu s jeho rámem.	Flexibilní automatizovaná výroba

U vysoce přesného třídění dílů je třeba věnovat zvláštní pozornost tomu, zda byly nařezané díly zcela odděleny od rámu a zda se na nich nevyskytují deformace, překrytí nebo mikrospoje.

5) Inteligentní řízení PLC a propojení zařízení

Řídicí systém PLC dokáže koordinovat laserový řezací stroj, nakládací a vykládací mechanismy, zvedací plošiny a skladovací zařízení.

Mezi hlavní funkce patří automatické cyklování, blokování akcí, poruchové alarmy, detekce plechů, zobrazení stavu zařízení a provozní záznamy.

Prostřednictvím komunikace s řídicím systémem laserového řezacího stroje může také dosahovat funkcí, jako je příjem signálů o dokončení řezání, potvrzení stavu výměnné platformy a zahájení automatického nakládání a vykládání.

6) Modulární struktura a flexibilní rozšiřování

Modulární konstrukce umožňuje postupnou modernizaci systému automatického nakládání a vykládání v závislosti na rozsahu výroby.

Cesta modernizace automatizačního systému: Základní automatizované nakládání a vykládání: Jeden laserový řezací stroj + Nakládací/vykládací portál + Stůl pro suroviny
Systém kontinuální výroby: Automatizované nakládání a vykládání + Výměnný stůl + Vícepolohová manipulace s materiálem
Inteligentní integrační systém skladu: Automatizované nakládání a vykládání + Víceúrovňové skladování materiálu + Správa zásob
Inteligentní flexibilní linka na výrobu plechů: Skladování materiálu + Více laserových řezacích strojů + Automatizované třídění + MES

6. Porovnání automatizovaného nakládání a vykládání s tradičním ručním nakládáním a vykládáním

Porovnávací položky	Ruční nakládání a vykládání	Automatizované nakládání a vykládání
Způsob krmení	Ruční manipulace nebo asistované zvedání	Automatizovaná manipulace s přísavkami a portálem
Požadavky na pracovní sílu	Vyžaduje neustálou účast	Primárně pro monitorování a doplňování zásob
Kontinuita práce	Ovlivněno personálními opatřeními	Schopný nepřetržitého cyklování
Konzistence pozic	Ovlivněno provozními zkušenostmi	Opakovaně umístěno podle programu
Manipulace s těžkými pláty	Obvykle vyžaduje pomoc jeřábu	Automaticky zpracovává zátěž podle jmenovité nosnosti
Bezpečnost	Mnoho zaměstnanců pracuje s deskovými materiály	Snižuje manuální obsluhu v nebezpečných prostorách
Vícesměnná výroba	Závisí na počtu zaměstnanců	Snadnější organizace vícesměnného provozu
Počáteční investice	Relativně nízké náklady	Relativně vysoké náklady
Údržba zařízení	Relativně jednoduché	Vyžaduje údržbu elektrických a mechanických systémů
Možnost rozšíření	Omezený	Lze integrovat se systémy pro skladování materiálu a řízení výroby

Automatizace není vždy absolutní výhodou. U továren s malými velikostmi dávek, častými změnami typů plechových materiálů a nízkým využitím řezacích strojů by prvním krokem mělo být posouzení investice do zařízení oproti skutečně ušetřenému pracovnímu času, aby se zabránilo dlouhodobému prostojům automatizovaných zařízení.

7. Klíčové technické parametry automatizovaných nakládacích a vykládacích systémů

Následující příklad uvádí portálový nakládací a vykládací systém s laserovým řezacím strojem specifikace 3015 pro výčet běžných technických parametrů pro výběr. Rozsahy v tabulce slouží pouze pro referenci při návrhu schématu a neměly by být považovány za technické specifikace výrobce pro konkrétní produkty.

Technické parametry	Referenční konfigurační nebo výběrový průvodce
Kompatibilní řezací stroje	3015 Vláknový laserový řezací stroj
Jmenovitá velikost listu	3000 × 1500 mm
Použitelný plechový materiál	Uhlíková ocel, nerezová ocel, hliníkový plech atd.
Jmenovité zatížení pro krmení	Vyberte podle hmotnosti desky, například třídu 300–1000 kg
Mechanismus podávání	Portálový typ
Metoda uchopení	Typ s vakuovou přísavkou
Způsob přenosu	Servomotor, ozubená tyč nebo jiný mechanismus
Metoda polohování	Mechanické polohování, detekce senzorů
Funkce oddělování listů	Konfigurace dle požadavků
Detekce dvojitého archu	Doporučená konfigurace
Metoda vykládky	Typ vidlice, typ tácu nebo jiná řešení
Řídicí systém	PLC + HMI
Provozní režim	Manuální, poloautomatické, plně automatické
Typ tabulky	Pevná plošina nebo zvedací plošina
Rozhraní úložiště	Volitelné inteligentní rozhraní pro ukládání materiálu
Bezpečnostní konfigurace	Plot, nouzové zastavení, bezpečnostní blokování a detekce ochrany

Například standardní deska z uhlíkové oceli o rozměrech 3000 × 1500 × 6 mm a hustotě 7850 kg/m³:

m = 3,0 × 1,5 × 0,006 × 7850

m ≈ 211,95 kg

Proto je při výběru podávacího systému nutné zvážit nejen hmotnost jednoho ocelového plechu, ale také hmotnost přísavek a uchopovačů, excentrické zatížení, dynamické zatížení při zrychlení a zpomalení a nezbytné bezpečnostní rezervy.

8. Hlavní odvětví použití automatizovaných nakládacích a vykládacích systémů

Průmysl elektrických skříní: Používá se pro dávkové řezání plechů pro rozvaděče, rozvodné skříně a komunikační skříně.
Průmysl automobilových dílů: Vhodné pro výrobu automobilových konzol, kovových konstrukčních dílů a dávkových dílů.
Průmysl výrobků z nerezové oceli: Snižuje ruční manipulaci s plechy a zlepšuje efektivitu logistiky zpracování.
Stavební strojírenství: Vhodné pro automatizovanou manipulaci s velkými a těžkými plechy.
Výroba výtahů: Vhodné pro zpracování plechů pro výplně dveří výtahů, konstrukční díly automobilů atd.
Průmysl kovového nábytku: Podporuje řezání a výrobu více dávek kovových dílů různých specifikací.

9. Jak vybrat vhodný automatizovaný systém nakládání a vykládání pro laserové řezání?

Při výběru systému je třeba komplexně zvážit faktory, jako je velikost a hmotnost plechu, doba výrobního cyklu, uspořádání dílny a budoucí rozšíření automatizace.

Typy systémů	Hlavní konfigurace	Doporučit uživatele
Ekonomický typ	Jeden řezací stroj + základní mechanismus podávání materiálu	Malé a střední závody na zpracování plechů
Standardní typ	Automatické podávání + automatické vykládání + dvojité stoly s materiálem	Podniky se středněsériovou výrobou
Vysoce účinný typ	Dvoustaniční nakládka a vykládka + výměnný stůl + automatické plánování	Vícesměnné dávkové výrobní podniky
Inteligentní typ skladování	Automatické nakládání a vykládání + knihovna materiálů pro vícevrstvé desky	Podniky zabývající se výrobou plechů s více specifikacemi
Flexibilní typ výrobní linky	Inteligentní knihovna materiálů + více laserových strojů + automatické třídění + MES	Velké inteligentní továrny na plech

Sedm klíčových faktorů pro výběr laserového řezacího stroje:

Specifikace plechů: Maximální a minimální rozměry, tloušťka a hmotnost plechů.
Kompatibilita zařízení: Značka laserového řezacího stroje, typ pracovního stolu, protokol rozhraní a dostupný prostor.
Doba cyklu nakládání/vykládání: Doba nakládání a vykládání na arch a zda je možný paralelní provoz.
Materiálové vlastnosti: Povrchová úprava, olejové skvrny, otvory, deformace a přilnavost tenkých plechů.
Požadavky na vykládku: Vykládat pouze celé plechy, nebo je nutné automatizované třídění a paletizace dílů?
Bezpečnost a údržba: Posouzení rizik, blokování zařízení, ochrana proti selhání vakua a prostor pro údržbu.
Budoucí rozšíření: Ať už je vyžadováno připojení k automatizovanému systému skladování a vyzvedávání (AS/RS), AGV, MES nebo k více laserovým řezacím strojům.

10. Směry budoucího vývoje automatizovaných systémů nakládání a vykládání pro laserové řezání

S tím, jak se odvětví výroby plechů vyvíjí směrem k inteligenci, flexibilitě a digitalizaci, se automatizované systémy pro laserové řezání, nakládání a vykládání vyvíjejí následujícími směry:

1) Integrované inteligentní skladování

Kombinace skladů vícevrstvých deskových materiálů s automatizovanými systémy nakládky a vykládky pro dosažení integrovaného řízení skladování surovin, automatizovaného skladování, laserového řezání a zpětného odběru odpadního materiálu.

2) Společná výroba více laserových řezacích strojů

Prostřednictvím centrálního plánovacího systému je inteligentní skladovací a logistický systém propojen s několika laserovými řezacími stroji a přiděluje plechy podle výrobních úkolů.

3) Automatizovaná identifikace a třídění dílů

Kombinace vizuálního rozpoznávání, robotického uchopení a technologií klasifikace obrobků pro snížení nutnosti ruční demontáže a třídění po řezání.

4) Monitorování výrobních dat v reálném čase

Sběr dat, jako je provoz zařízení, postup výroby, množství zpracování a záznamy o poruchách, prostřednictvím průmyslové komunikace a systémů MES.

5) Flexibilní výroba a automatizované plánování

Kombinace výrobních zakázek, skladových zásob plechů, řezacích programů a stavu zařízení pro dosažení flexibilnějšího plánování malosériové výroby s více druhy materiálu.

11. Shrnutí

Hlavní hodnota automatizovaných systémů pro laserové řezání, nakládání a vykládání nespočívá jen v nahrazení ruční manipulace, ale také ve zlepšení kontinuity výroby, využití zařízení a efektivity řízení výroby prostřednictvím hluboké integrace automatizované logistiky a technologie laserového řezání.

Pro malé a střední podniky zabývající se zpracováním plechů mohou standardní automatizované systémy nakládání a vykládání efektivně zkrátit dobu pomocných operací. Pro velké výrobní podniky je integrace automatizovaného nakládání a vykládání s inteligentní skladování materiálu, automatizované třídění a systémy MES mohou dále vybudovat kompletní inteligentní linku na výrobu flexibilních plechů.

Pozicování klíčových produktů: Vysoce efektivní nakládka a vykládka, inteligentní řízení, flexibilní výroba, automatizovaná logistika a digitální správa.

Od automatizovaného nakládání a vykládání jedním strojem až po inteligentní výrobní linky s více laserovými řezacími stroji pracujícími v tandemu se automatizované systémy pro nakládání a vykládání laserovým řezáním stávají klíčovým vybavením pro moderní podniky vyrábějící plechy, které zvyšuje výrobní kapacitu a podporuje inteligentní výrobu.