캘리포니아에 기반을 둔 제조업체 ACPT Inc.는 기계 공급업체와 협력하여 자동 필라멘트 와인딩 머신이 장착된 혁신적인 반자동 생산 라인을 구축했습니다.#작업진행중 #자동화
ACPT의 탄소 섬유 복합 드라이브 샤프트는 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.사진 출처, 모든 이미지: 로스 복합 기계
수년 동안 복합 재료 제조업체 Advanced Composites Products & Technology Inc.(Huntington Beach ACPT, California, USA)는 탄소 섬유 복합 드라이브 샤프트-탄소 섬유 복합 재료 또는 연결하는 대형 금속 파이프의 설계를 개발하고 완성하는 데 전념해 왔습니다. 전면 및 후면 부품 대부분의 차량에서 구동 시스템.처음에는 자동차 분야에서 사용되었지만 이러한 다기능 구성 요소는 해양, 상업, 풍력 에너지, 방위, 항공 우주 및 산업 응용 분야에서도 널리 사용됩니다.수년에 걸쳐 ACPT는 탄소 섬유 복합 드라이브 샤프트에 대한 수요가 꾸준히 증가하는 것을 보았습니다.수요가 계속 증가함에 따라 ACPT는 더 많은 수의 드라이브 샤프트를 더 높은 제조 효율성(매주 수백 개의 동일한 샤프트)으로 제조할 필요성을 인식하여 자동화의 새로운 혁신과 궁극적으로 새로운 시설의 설립으로 이어졌습니다.
ACPT에 따르면 드라이브 샤프트에 대한 수요가 증가하는 이유는 탄소 섬유 드라이브 샤프트가 금속 드라이브 샤프트에 비해 더 높은 토크 용량, 더 높은 RPM 기능, 더 나은 신뢰성, 더 가벼운 무게와 같은 기능의 고유한 조합을 가지고 있기 때문입니다. 높은 충격에서 비교적 무해한 탄소 섬유로 분해되고 소음, 진동 및 거칠기(NVH)를 감소시킵니다.
또한 기존의 강철 구동축과 비교하여 자동차 및 트럭의 탄소 섬유 구동축은 주로 복합 재료의 더 가벼운 회전 질량으로 인해 차량 후륜의 마력을 5% 이상 증가시킬 수 있다고 보고됩니다.강철에 비해 경량 탄소 섬유 드라이브 샤프트는 더 많은 충격을 흡수하고 더 높은 토크 용량을 가질 수 있으므로 타이어가 미끄러지거나 도로에서 분리되지 않고 휠에 더 많은 엔진 출력을 전달할 수 있습니다.
수년 동안 ACPT는 캘리포니아 공장에서 필라멘트 와인딩을 통해 탄소 섬유 복합 드라이브 샤프트를 생산해 왔습니다.필요한 수준까지 확장하기 위해서는 설비의 규모를 증설하고, 생산 설비를 개선하고, 최대한 인간 기술자에서 자동화 공정으로 책임을 전가하여 공정 관리 및 품질 검사를 단순화해야 합니다.이러한 목표를 달성하기 위해 ACPT는 두 번째 생산 시설을 건설하고 더 높은 수준의 자동화를 갖추기로 결정했습니다.
ACPT는 자동차, 방위, 해양 및 산업 산업의 고객과 협력하여 필요에 따라 구동축을 설계합니다.
ACPT는 새로운 공장과 생산 장비를 설계, 건설, 구매 및 설치하는 1.5년의 과정 중 구동축 생산 중단을 최소화하기 위해 미국 위스콘신 주 스코필드에 이 새로운 생산 시설을 설립했으며, 그 중 10개월은 건설, 자동 필라멘트 와인딩 시스템의 납품 및 설치.
복합 구동축 생산 공정의 각 단계는 자동으로 평가됩니다. 필라멘트 감기, 수지 함량 및 습윤 제어, 오븐 경화(시간 및 온도 제어 포함), 맨드릴에서 부품 제거, 각 단계 맨드릴 공정 사이의 처리.그러나 예산상의 이유와 필요한 경우 제한된 수의 R&D 실험을 허용하는 덜 영구적인 모바일 시스템에 대한 ACPT의 요구로 인해 오버헤드 또는 플로어 스탠딩 갠트리 자동화 시스템을 옵션으로 사용하는 것을 거부했습니다.
여러 공급업체와 협상한 후 최종 솔루션은 두 부분으로 구성된 생산 시스템이었습니다. Roth Composite Machinery(독일 슈테판부르크) 와인딩 시스템의 여러 와인딩 카트가 있는 유형 1, 2축 자동 필라멘트 릴;또한 고정 자동화 시스템이 아니라 Globe Machine Manufacturing Co.(Tacoma, Washington, USA)에서 설계한 반자동 스핀들 핸들링 시스템입니다.
ACPT는 Roth 필라멘트 와인딩 시스템의 주요 장점과 요구 사항 중 하나는 두 개의 스핀들이 동시에 부품을 생산할 수 있도록 설계된 입증된 자동화 기능이라고 말했습니다.이는 ACPT의 독점 구동 샤프트에 여러 재료 변경이 필요하다는 점을 감안할 때 특히 중요합니다.재료가 변경될 때마다 다른 섬유를 자동으로 수동으로 자르고 실을 끼우고 다시 연결하기 위해 Roth의 RCA(Roving Cut and Attach) 기능을 사용하면 와인딩 머신이 여러 제조 카트를 통해 재료를 자동으로 변경할 수 있습니다.Roth 수지 수조 및 섬유 연신 기술은 또한 과포화 없이 정확한 섬유 대 수지 습윤 비율을 보장할 수 있으므로 와인더가 너무 많은 수지를 낭비하지 않고 기존 와인더보다 빠르게 작동할 수 있습니다.와인딩이 완료되면 와인딩 머신은 맨드릴과 부품을 와인딩 머신에서 자동으로 분리합니다.
와인딩 시스템 자체는 자동화되어 있지만 이전에는 수동으로 수행되었던 각 제조 단계 사이의 맨드릴 처리 및 이동의 많은 부분이 여전히 남아 있습니다.여기에는 맨드릴을 준비하고 권선기에 연결하고, 감긴 맨드릴을 경화를 위해 오븐으로 이동하고, 경화된 부품이 있는 맨드릴을 이동하고, 맨드릴에서 부품을 제거하는 작업이 포함됩니다.해결책으로 Globe Machine Manufacturing Co.는 트롤리에 위치한 맨드릴을 수용하도록 설계된 일련의 트롤리와 관련된 프로세스를 개발했습니다.카트의 회전 시스템은 맨드릴을 와인더 및 추출기 안팎으로 이동할 수 있도록 배치하고 부품이 수지에 젖고 오븐에서 경화되는 동안 지속적으로 회전하는 데 사용됩니다.
이 맨드릴 카트는 맨드릴과 함께 두 세트의 지상 장착 컨베이어 암(하나는 코일러에, 다른 하나는 통합 추출 시스템에 있음)의 도움을 받아 한 스테이션에서 다른 스테이션으로 이동합니다. 각 프로세스의 나머지 축.카트의 맞춤형 척은 Roth 기계의 자동 척과 함께 스핀들을 자동으로 고정하고 해제합니다.
Roth 2축 정밀 수지 탱크 어셈블리.이 시스템은 복합 재료의 두 가지 주요 샤프트용으로 설계되었으며 전용 재료 와인딩 카로 운송됩니다.
이 맨드릴 이송 시스템 외에도 Globe는 2개의 경화 오븐도 제공합니다.경화 및 맨드릴 추출 후 부품을 정밀 길이 절단기로 이송하고 튜브 끝단을 처리하기 위한 수치 제어 시스템을 거친 다음 압입을 사용하여 세척 및 접착제 도포를 수행합니다.토크 테스트, 품질 보증 및 제품 추적은 최종 사용 고객을 위해 포장 및 배송되기 전에 완료됩니다.
ACPT에 따르면 공정의 중요한 측면은 각 권선 그룹에 대한 설비 온도, 습도 수준, 섬유 장력, 섬유 속도 및 수지 온도와 같은 데이터를 추적하고 기록하는 기능입니다.이 정보는 제품 품질 검사 시스템 또는 생산 추적을 위해 저장되며 운영자가 필요할 때 생산 조건을 조정할 수 있도록 합니다.
Globe가 개발한 전체 프로세스는 "반자동"으로 설명되는데, 이는 작업자가 프로세스 시퀀스를 시작하고 카트를 오븐 안팎으로 수동으로 이동하기 위해 여전히 버튼을 눌러야 하기 때문입니다.ACPT에 따르면 Globe는 미래에 더 높은 수준의 시스템 자동화를 구상하고 있습니다.
Roth 시스템에는 2개의 스핀들과 3개의 독립적인 와인딩 카가 포함됩니다.각 와인딩 트롤리는 다양한 복합 재료를 자동으로 운반하도록 설계되었습니다.복합 재료는 두 스핀들에 동시에 적용됩니다.
ACPT는 새 공장에서 생산한 지 1년이 지난 후 이 장비가 노동력과 자재를 절약하고 일관되게 고품질 제품을 제공하면서 생산 목표를 달성할 수 있음을 성공적으로 입증했다고 보고했습니다.회사는 향후 자동화 프로젝트에서 Globe 및 Roth와 다시 협력하기를 희망합니다.
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).
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게시 시간: 2021년 8월 7일