SMT sta introducendo sul mercato la sua macchina combinata per inserimento ed espansione di bobine per statore. La nuova architettura dell'apparecchiatura porta l'inserimento delle bobine, il trasferimento interno controllato dello statore e l'espansione/formatura dell'avvolgimento in un'unica piattaforma coordinata. Il suo scopo è semplice: ridurre il numero di passaggi esterni tra due processi consecutivi e rendere più compatta la sezione di inserimento-espansione di una linea di produzione di motori.
La parola importante è combinazione. Non si tratta semplicemente di un inseritore e un espansore posizionati uno accanto all'altro. Le due zone di processo condividono un confine dell'apparecchiatura, una logica di trasferimento, una sequenza di controllo e un concetto di attrezzaggio specifico per il progetto. Uno statore può completare la fase di inserimento definita e passare direttamente all'espansione/formatura senza essere scaricato manualmente, messo in coda, riorientato e caricato in una macchina separata, quando tale ambito di trasferimento è incluso nelle specifiche del progetto.
Una macchina combinata per inserimento ed espansione di bobine per statore è una piattaforma di apparecchiature integrate che esegue tre funzioni collegate:
- inserisce il gruppo bobina preparato, e il materiale di chiusura dello slot specificato dove incluso, nello statore;
- trasferisce lo statore tra le posizioni di inserimento ed espansione/formatura all'interno del confine dell'apparecchiatura; e
- espande o forma l'avvolgimento inserito alla geometria richiesta dalla sequenza di processo approvata.
Questa definizione è più utile che definire l'apparecchiatura "completamente automatica". Il livello di automazione dipende dal confine completo del progetto. Un'installazione può utilizzare il caricamento e lo scaricamento da parte dell'operatore mentre il processo interno viene eseguito automaticamente. Un'altra può connettersi al trasferimento a monte e a valle. La selezione della ricetta, l'identificazione dello statore, i controlli di qualità, l'instradamento dei pezzi scartati e i dati di produzione possono anche essere configurati a diversi livelli.
Nella produzione di statori con avvolgimento distribuito, l'inserimento delle bobine è l'operazione che sposta un gruppo di bobine preparato da un attrezzaggio dedicato di trasferimento/inserimento negli slot specificati dello statore. A seconda del processo, il materiale di chiusura dello slot può essere preparato e inserito in coordinamento con le bobine.
L'inserimento non è la fine del controllo della geometria dell'avvolgimento. L'avvolgimento deve essere posizionato per l'operazione approvata successiva. L'espansione o la formatura possono aprire, localizzare e modellare l'avvolgimento inserito in modo che il successivo passaggio di inserimento, disposizione inter-fase, formatura, connessione, legatura o assemblaggio abbia la tolleranza e la geometria richieste.
Con apparecchiature autonome, un tipico confine di processo può apparire così:
- caricare lo statore nella macchina di inserimento;
- eseguire il ciclo di inserimento specificato;
- scaricare lo statore inserito;
- posizionarlo in un rack, vassoio, buffer o dispositivo di trasferimento;
- spostarlo e, se necessario, riorientarlo;
- caricarlo nella macchina di espansione/formatura; e
- eseguire il ciclo di espansione o formatura specificato.
Ogni passaggio può essere ben controllato, ma i passaggi da tre a sei creano un passaggio esterno. L'impianto deve decidere chi sposta lo statore, come viene protetto l'avvolgimento, quale datum viene preservato, dove attende il lavoro in corso (WIP) e come l'identità del prodotto segue il pezzo.
Il flusso della macchina combinata è più breve al confine dell'apparecchiatura:
- caricare e identificare lo statore secondo l'ambito del progetto;
- eseguire l'operazione di inserimento bobina definita;
- trasferire lo statore internamente secondo la sequenza della macchina;
- eseguire l'operazione di espansione/formatura definita; e
- rilasciare lo statore nella condizione concordata a valle.
Due macchine autonome
Concetto di macchina combinata SMT
Le specifiche del progetto devono definire il caricamento, l'identificazione, l'ispezione, lo scaricamento e il recupero in caso di anomalie attorno a questa sequenza principale.
| Punto di confronto | Due macchine autonome | Macchina combinata inserimento-espansione |
|---|---|---|
| Confine del processo | Due cicli indipendenti | Un confine di apparecchiatura coordinato |
| Trasferimento | Movimentazione esterna o automazione separata | Trasferimento interno incluso nella sequenza della macchina |
| WIP intermedio | Può richiedere rack, vassoio, buffer o convogliatore | Può essere ridotto tra queste due operazioni |
| Datum/orientamento | Deve essere ripristinato sulla seconda macchina | Può essere gestito tramite un concetto di trasferimento condiviso |
| Controllo/recupero | Guasti isolati per macchina | Il recupero di inserimento, trasferimento ed espansione deve essere coordinato |
| Layout | Due inviluppi macchina più area di passaggio | Un inviluppo integrato, soggetto ad accesso e protezione |
| Cambio attrezzatura | Due configurazioni indipendenti | Attrezzaggio coordinato, ricetta e piano di validazione |
| Disponibilità | Una macchina può continuare mentre l'altra è ferma | La piattaforma combinata condivide maggiormente il confine di disponibilità |
Nessuna colonna è universalmente migliore. L'architettura combinata è preziosa quando i due processi sono tecnicamente compatibili e il passaggio è un vincolo reale di layout, manodopera, qualità o flusso.
L'argomento dell'ingombro parte da ciò che la linea non necessita più come elementi separati, non da una percentuale generica.
Due macchine autonome richiedono normalmente due inviluppi di apparecchiatura. Ognuna può anche necessitare della propria postazione operatore, interfacce di protezione, instradamento elettrico/pneumatico/idraulico, zona di servizio, spazio di caricamento e spazio di stoccaggio. Il passaggio tra di esse può richiedere un corridoio, un rack, un carrello, un convogliatore, un inviluppo di portata del robot o un buffer.
Una piattaforma integrata può consolidare parte di quell'architettura:
- una struttura macchina condivisa invece di due telai completamente indipendenti;
- un percorso di trasferimento interno invece di una zona di passaggio separata;
- meno posizioni di stoccaggio intermedie tra inserimento ed espansione;
- un'interfaccia operatore o automazione coordinata;
- logica di controllo e stato condivisa per la sequenza combinata; e
- una relazione di layout unificata tra i due datum di processo.
Un avvolgimento inserito può essere vulnerabile a contatti incontrollati, spostamento dei conduttori o supporto incoerente durante il movimento. Portare il passaggio all'interno del confine dell'apparecchiatura può ridurre il numero di volte in cui lo statore viene sollevato manualmente, appoggiato, girato e riposizionato.
Questa è un'opportunità di progettazione, non una garanzia di qualità. Il dispositivo di fissaggio interno e il percorso di trasferimento devono comunque proteggere l'avvolgimento, preservare il datum approvato, rilevare un caricamento errato e gestire un arresto anomalo senza trascinare o comprimere le bobine.
Con due macchine, il team di produzione necessita di una regola per lo stato intermedio del pezzo: inserimento completato, in attesa di espansione, identità del prodotto mantenuta, orientamento corretto confermato e nessun danno da manipolazione non approvata.
Con una piattaforma coordinata, tale stato può essere gestito all'interno di un'unica sequenza. Il controllore può sapere se uno statore è prima dell'inserimento, dopo l'inserimento, in trasferimento, alla stazione di espansione o pronto per il rilascio. Se il progetto include l'identificazione del pezzo e la memorizzazione dei risultati, lo stesso stato può essere riflesso nel record di produzione.
Le stazioni autonome sono spesso disaccoppiate da vassoi o rack. Il disaccoppiamento può essere utile: una stazione può continuare mentre l'altra non è disponibile. Crea anche inventario tra le operazioni e può nascondere squilibri.
Il trasferimento interno può spostare lo statore direttamente all'operazione successiva, riducendo la necessità di stoccaggio intermedio. Il compromesso è un accoppiamento più stretto. Se la stazione di espansione non è disponibile, anche il lato di inserimento potrebbe non essere in grado di rilasciare il suo pezzo. La strategia di buffering e bypass dovrebbe essere decisa deliberatamente, non data per scontata.
Una macchina combinata non è la risposta giusta semplicemente perché l'impianto può inserirne una in un rettangolo più piccolo.
Se il trasferimento delle bobine, l'attrezzaggio di inserimento, la preparazione del filo o la geometria di espansione non sono capaci su apparecchiature autonome, mettere i passaggi sotto un unico involucro non eliminerà la causa principale. L'integrazione dovrebbe seguire una finestra di processo definita.
Il passaggio interno può eliminare il tempo di trasferimento esterno, ma l'output combinato dipende ancora dal tempo di inserimento, dal tempo di espansione, dalla logica di sequenza, dal caricamento, dallo scaricamento, dal movimento dell'attrezzaggio, dall'ispezione, dal rifornimento e dal recupero guasti.
Confrontare il tempo ciclo allo stesso confine. "Inserimento completato" non è equivalente a "statore espanso rilasciato". Il confronto commerciale dovrebbe utilizzare la condizione che conta per la linea.
Più funzioni all'interno di una piattaforma significano più interfacce da ispezionare: azionamento e attrezzaggio di inserimento, meccanismo di trasferimento, sensori, attrezzaggio di espansione/formatura, morsetti, utenze, controlli, protezioni e interblocchi di accesso. Una buona diagnostica può semplificare la risoluzione dei problemi, ma un'apparecchiatura condivisa può anche concentrare i tempi di inattività.
I team di manutenzione dovrebbero esaminare l'accesso, i punti di sollevamento, la rimozione dell'attrezzaggio, l'isolamento dell'energia immagazzinata, la strategia dei ricambi, il recupero manuale e la corretta disposizione di uno statore fermo tra le stazioni. Anche la progettazione elettrica per macchinari e gruppi di apparecchiature coordinate necessita di un confine definito.
Alcuni prodotti possono richiedere attrezzaggi di espansione diversi, sequenze di inserimento/espansione ripetute, gestione speciale dei conduttori, ispezione manuale o un ordine di processo non economico da integrare. Una piattaforma combinata flessibile ha ancora una gamma di prodotti validata.
La macchina dovrebbe essere selezionata dalla matrice dei prodotti, non dal campione di statore dall'aspetto migliore.
Fornire l'intera famiglia, non solo un disegno nominale. Confermare diametro esterno/interno dello statore, lunghezza dello stack, numero di slot, geometria dello slot, stato dell'isolamento, dettagli del filo/conduttore, disposizione del gruppo bobine, posizione dei conduttori, sporgenza dell'avvolgimento, sequenza di inserimento e materiale di chiusura dello slot richiesto.
Definire come arrivano il gruppo bobine e lo statore, cosa carica l'operatore o il sistema a monte, quali materiali vengono preparati automaticamente e quali prove segnano il completamento dell'inserimento.
Specificare la geometria che deve essere raggiunta, i punti di riferimento, la variazione consentita, la tolleranza per il processo successivo, i requisiti di protezione del filo e il misuratore o calibro utilizzato per l'accettazione.
Indicare cosa deve rimanere controllato tra le operazioni: orientamento angolare, supporto assiale, direzione dei conduttori, riferimento del dispositivo di fissaggio, identità del prodotto e protezione dell'avvolgimento.
Elencare caricamento, identificazione, selezione ricetta, inserimento, trasferimento, espansione, ispezione, instradamento scarti, scaricamento, scambio dati, rifornimento materiali e interventi operatore. Assegnare ogni attività all'operatore, alla macchina o al sistema di linea esterno.
Utilizzare una definizione per ogni fornitore: ad esempio, statore caricato correttamente a statore espanso rilasciato, incluso il normale trasferimento interno. Definire se il cambio attrezzatura, il rifornimento, l'ispezione a campione, gli arresti minori e il lavoro dell'operatore sono inclusi nel modello di capacità.
Confermare parti di ricambio, stoccaggio, identificazione, punti di regolazione, validazione del primo pezzo, metodo di accesso previsto, assistenza al sollevamento, controllo ricetta e chi possiede i disegni e la strategia dei ricambi.
Definire la risposta a sovraccarico di inserimento, spostamento del filo, operazione incompleta di cuneo/chiusura slot, guasto di trasferimento, orientamento errato, guasto di espansione, guasto sensore, interruzione di corrente e uno statore fermo tra le zone di processo.
Rivedere la valutazione del rischio specifica del progetto, le protezioni, l'accesso, l'isolamento energetico, la modalità manuale, la modalità di recupero, lo spazio di servizio, l'ergonomia, l'ambito elettrico, la documentazione e i requisiti del mercato di destinazione. Non dedurre la conformità dalla parola "integrato".
Il test di accettazione in fabbrica (FAT) non dovrebbe essere limitato a un ciclo automatico pulito su un campione facile. Dovrebbe dimostrare il confine dell'apparecchiatura concordato con prodotti rappresentativi e prove definite.
Scenari FAT utili includono:
- inserimento, trasferimento interno e espansione/formatura normali;
- ogni cambio prodotto/attrezzaggio approvato;
- conferma del primo pezzo dopo il cambio attrezzatura;
- fallimento di qualità controllato e corretta disposizione;
- ciclo interrotto e recupero con lo statore in ogni stato interno;
- rifornimento materiali e normali attività dell'operatore;
- messaggi di guasto e accesso alla diagnostica;
- continuità dell'identità del pezzo e del record dei risultati dove inclusi;
- produzione ripetuta utilizzando la definizione del tempo ciclo concordata; e
- operazioni di accesso e manutenzione sicure nell'ambito fornito.
Il record di accettazione dovrebbe separare i cicli macchina grezzi dai statori accettati. Se è necessaria una misurazione per dimostrare l'obiettivo di espansione, definire il calibro, il metodo, il campionamento, la tolleranza e la proprietà prima del FAT.
La macchina combinata per inserimento ed espansione di bobine per statore di SMT porta due operazioni di assemblaggio avvolgimenti collegate in un'unica piattaforma di apparecchiature coordinate. Il valore ingegneristico immediato è un flusso di inserimento-espansione più semplice: meno passaggi esterni, meno opportunità di WIP intermedio e un'architettura di linea più compatta.
I progetti più solidi tratteranno quella compattezza come un esercizio di progettazione di sistema. La compatibilità del prodotto, l'attrezzaggio, il datum di trasferimento, il recupero, la manutenzione, la sicurezza, la definizione del ciclo e le prove di accettazione determinano ancora se l'architettura integrata funziona come previsto.
Il prodotto viene ora introdotto sul mercato. La configurazione finale, le prestazioni, l'applicabilità e il layout rimangono soggetti alla matrice dei prodotti del cliente e ai documenti tecnici SMT confermati.
È un'unica piattaforma di apparecchiature che combina l'inserimento delle bobine, il trasferimento interno controllato dello statore e l'espansione/formatura dell'avvolgimento. Caricamento, scaricamento, ispezione, identificazione e connessione alla linea dipendono dall'ambito del progetto.
L'espansione/formatura imposta l'avvolgimento inserito nella geometria richiesta dal passaggio successivo approvato. Il metodo esatto e l'obiettivo dipendono dallo statore, dalla disposizione delle bobine, dall'attrezzaggio, dal comportamento del filo e dal processo a valle.
Può eliminare l'inviluppo di una seconda macchina autonoma e un'interfaccia di trasferimento separata. Il risparmio netto di spazio deve comunque essere confermato su un layout pronto per la manutenzione che includa protezioni, apertura porte, manutenzione, flusso materiali, utenze e accesso di sicurezza.
Non necessariamente. Il trasferimento interno può eliminare un passaggio esterno, ma l'output dipende ancora da entrambi i tempi di processo, caricamento, scaricamento, ispezione, rifornimento, logica di sequenza e recupero guasti. Confrontare i fornitori utilizzando lo stesso confine di ciclo.
Nessuna macchina universale si adatta a ogni statore. L'applicabilità dipende dalla matrice completa dei prodotti, dalla sequenza di inserimento, dall'obiettivo di espansione, dall'attrezzaggio, dalla movimentazione, dal piano di qualità e dai requisiti di cambio attrezzatura.
Dimostrare il confine concordato completo, non solo il ciclo automatico ininterrotto. Testare il cambio prodotto, il normale lavoro dell'operatore, i fallimenti di qualità, i cicli interrotti, il recupero dello stato interno, le funzioni di sicurezza e le prove di output/geometria richieste.
